Разбудить ураган: как правильно форсировать турбомотор
Как турбомоторы победили атмосферники
Тюнинг атмосферников долгое время был крайне востребованным, ведь в автоспорте наддув был под запретом, как «читерский» способ увеличения мощности, к тому же слабо применимый к гражданским машинам. Но все поменялось к концу 90-х годов. Турбонаддувные моторы прочно прописались сначала под капотами премиальных и спортивных машин, а затем, после введения моды на тотальный даунсайз, и под капотами малолитражек.
Сейчас в Европе атмосферные моторы – просто исчезающий класс. Более того, моторов объемом больше 1,6 литра на машинах до D-класса включительно попросту больше нет. Турбонаддув стал массовым явлением, к которому волей-неволей приобщаются все покупатели европейских машин. Конечно, можно купить японский. Но стоит ли? Ведь и в обычной эксплуатации «турбосилы» проявляют себя хорошо, а уж при тюнинге…
Будем честными. Затраты на тюнинг атмосферных моторов не оправдывают себя, значительные вложения приводят к росту мощности, но вместе с тем внешняя характеристика мотора – ВСХ – становится крайне неудобной для передвижения, ведь мотор придется ожесточенно «крутить».
Неудивительно, что сейчас большую часть высокофорсированных моторов предпочитают наддувать. Тюнинг атмосферных двигателей остается лишь там, где турбонаддув все еще запрещен – например, в некоторых дисциплинах автоспорта. Если же ограничений нет, то преимущество у этого метода подавляющее.
Общий смысл турботюнинга
Если мотор форсируется наддувом, то мы наращиваем мощность за счет массы воздуха и, как следствие, крутящего момента. Вы наверняка уже знаете, что мощность – это расчетный показатель, который зависит от момента и скорости вращения коленвала, а значит без труда сделаете вывод: если есть момент, то обороты можно особо не наращивать. Стало быть – облегченная поршневая группа, как у атмосферников, нам тут ни к чему.
И даже если высокие обороты нужны, то… нужно просто усилить конструкцию – за счет снижения КПД высокие обороты все равно достижимы, и этот путь форсирования не закрывается. Поскольку нагрузка на наддувный мотор больше, то конструкцию максимально усиливают, ведь она должна передавать больший крутящий момент.
Значит, нам понадобятся усиленные стальные шатуны, хорошо противостоящие детонационным ударам, а также усиленные поршневые пальцы и кованые поршни, способные выдержать большой тепловой поток и нагрузки.
При высокой нагрузке требуется хорошее охлаждение, поэтому пригодятся более толстые поршневые кольца, толстое же днище поршня, более высокий жаровый пояс, усиливающие вставки, более мощные маслофорсунки.
Клапаны, особенно выпускные – особо жаростойкие, с натриевым наполнителем и никакого титана – он при таких нагрузках точно «потечет». Максимум специальная металлокерамика в гоночных конструкциях – она лучше металла держит температуру и выдерживает высокие механические нагрузки.
Даже сам блок цилиндров часто требует усиления, особенно в нижней своей части, которая непосредственно воспринимает нагрузку от коленчатого вала и коробки передач. Особая роль у коленчатого вала. Он должен выдержать все: и высокую нагрузку, и горячее масло, и деформации блока под нагрузкой, а значит его придется сделать с очень большим запасом прочности.
Казалось бы, это все достаточно сложно, много элементов требуют усиления – куда больше, чем при форсировании мотора по оборотам. Но поскольку нагрузка на поршневую группу при увеличении оборотов растет квадратично, а при увеличении наддува – линейно, и лишь поршням достается сильнее, то игра стоит свеч. Это банально проще выполнить. Да и турбированный мотор «в стоке» часто имеет уже оптимизированную по этим параметрам конструкцию, при дальнейшем форсировании доработки потребуются лишь при очень значительном повышении мощности. Не зря столь популярен и эффективен чип-тюнинг.
Ладно, железо мы доработали. А что со впуском? Помимо общего улучшения продувки его конструкцию почти не усложняют. Резонансные явления играют свою роль, но при работе «в бусте» особой роли не имеют. Тонкая проработка требуется или для получения максимальной экономичности, или для реализации максимальной мощности при наличии ограничений на степень наддува или применяемые типы турбин.
За степень наполнения отвечает в основном турбокомпрессор и согласование его характеристик с двигателем, а также точность настройки на всех режимах работы двигателя. Вот впускные каналы прорабатывают тщательно: закрутить нужный «вихрь» в камере куда важнее лучшего наполнения. Ведь это обеспечит лучшее сгорание, меньшую детонацию, высокую степень сжатия и наддув. А значит будет выше и мощность. Потерями на всасывание можно пренебречь – турбина наддует.
Кстати, столь популярный в атмосферном тюнинге «портинг» ГБЦ на турбомоторе должен выполняться с большой осторожностью именно потому, что заводская конфигурация впуска эти нюансы учитывает. А сделав каналы шире, можно убрать столь необходимое закручивание потока на каких-то режимах работы или же изменить соотношение между вертикальными и горизонтальными вихрями. В итоге при настройке мощность будет меньше, чем была бы без подобной доработки.
Короче, за тюнинг турбомотора нужно браться только в том случае, если вы действительно специалист. Дилетанты и недоучившиеся автомеханики могут запороть мотор, не добившись существенного эффекта.
Детали, которые мы поменяем
Если вы собираетесь поднимать мощность на 30-50%, то помимо чип-тюнинга вам понадобятся новая турбина для наполнения на высоких оборотах, хороший интеркулер и доработка топливной системы. Железо мотора рассчитано обычно с запасом, его можно не трогать.
А вот если вы задумали поднять отдачу вдвое или даже больше, то без замены блока цилиндров, шатунов и коленвала вряд ли обойтись. Все будет больше похоже на постепенное замещение почти всех деталей мотора на более крепкие.
Но что, если вы ожидаете прирост от 50 до 80%? Тогда все не так страшно, но с железками повозиться придется. Про коленвал уже сказано было – он нужен усиленный, с лучшим охлаждением.
Сам блок цилиндров может остаться штатным, но его усиливают, а также принимают специальные меры по подготовке. Если конструкция блока так называемый Open-deck, то есть с открытой сверху рубашкой охлаждения цилиндра, то ставят термофиксаторы – элементы, повышающие жесткость блока и связывающие цилиндры с наружным корпусом блока или даже специальную усиливающую пластину. Сами цилиндры могут быть загильзованы высоколегированным чугуном, более прочным и химически стойким.
Специально подготовленный блок цилиндров может иметь увеличенную жесткость за счет большей высоты стенок. Тут будут более толстые бугели крепления коленвала, более прочная резьба в блоке цилиндров…
Головка блока цилиндров дорабатывается не менее тщательно. Убираются все компромиссные элементы серийного изготовления, каналы впуска и выпуска растачиваются для получения оптимальной пропускной способности и степени завихрения. Оптимизируется течение жидкости в ГБЦ, направляющие и седла клапанов изготавливают из усиленных материалов с более высокой точностью и индивидуально проверяют.
При повышении давления и температуры в камере сгорания нагрузка на прокладку ГБЦ растет многократно. Прокладку, соответственно, нужно применять цельнометаллическую. И очень прочно ее закреплять. Плотность газового стыка можно обеспечить только перейдя на шпильки – они более прочно держатся в блоке цилиндров, меньше деформируя резьбу при затяжке. Еще для улучшения газового стыка с ГБЦ делают канавки под одноразовые медные уплотнительные кольца или буртик на гильзе для надежной фиксации цельностальной прокладки.
Шатуны тоже обзаводятся шпильками, если вдруг ранее использовалась конструкция с болтами. Логика такая же, как с крепежом ГБЦ: меньшая деформация при затяжке и лучшая работа резьбы при высокой нагрузке.
Полный список доработок даже у изначально турбированного двигателя может оказаться куда больше, ведь максимальная мощность бывает более 1 000 сил при изначальных 200, а ресурс мотора определяется по самому слабому звену.
Фактически, при высокой степени форсирования количество элементов, оставшихся без доработки, стремится к нулю.
Естественно, качество работы по установке и подготовке элементов должно быть максимально высоким, поэтому серьезный тюнинг – дело крайне затратное. Сложные сплавы и высокая точность мехобработки, точный расчет деталей вряд ли когда-нибудь упадут в цене.
Примеры
Впрочем, не будем тратить слова – обратимся к кейсам. Сколько стоит качественный атмосферный тюнинг, вы уже знаете. Теперь поищем удачные варианты для моторов с турбонаддувом. Примеров опять же будет два: с весьма популярным вариантом доработки фольксвагеновского EA888 и куда менее популярным, но не менее интересным мотором от «классиков наддувного жанра» Saab.
Именно шведы были пионерами применения наддува на гражданских машинах. Porsche 911 Turbo мог купить далеко не каждый, а вот «победитель турбоямы» Saab 99 Turbo был уже куда более массовой и доступной машиной. Динамика Saab 9000 с наддувным мотором на дорожных скоростях была лучше, чем у того же Porsche, за счет внедрения новых идей его регулировки. Линейка моторов Saab начала двухтысячных годов – вся с турбонаддувом.
Точка отсчета – двигатель B205E, мощность 150 л. с., крутящий момент 240 Нм. В спортивных состязаниях почти не засветился, разве что в Hill Climb. Зато в заезде Long Run на треке Talladega в США машина с более ранней версией этого двигателя B204L прошла 25 тысяч миль на скорости 227 километров в час без проблем с мотором.
Поскольку мотор шведский, то и тюнинг на него пусть будет шведский. Например, от MapTun Performance.
Получить на этом моторе 225 лошадиных сил не стоит почти ничего. Это чистый чип-тюнинг, мотор в исполнении BioPower это позволяет. Всего 447 евро – и сертификат ваш. Гарантия и разрешение на движение по дорогам с таким мотором – тоже. Итог – 225 л. с. и 340 Нм момента. Максимум, на что вам придется потратиться, это на новые, более «холодные» свечи, но это расходники, так что в счет их не включаем.
А вот 240 лошадиных сил уже даются сложнее, некоторые комплекты чип-тюнинга доходят и до этой планки, но MapTun рекомендует уже с «кит» за 688 евро, который включает в себя новые форсунки производительностью 630 «кубиков» в минуту, комплект для их установки и новые свечи. Собственно, все. На выходе уже 240 л. с. и 360 Нм на топливе Е85 и 225 л. с и 340 Нм на обычном АИ-98.
Настоящий тюнинг начинается с планки 245-250 л. с. Если в вашем распоряжении нет чудесного топлива Е85, не расстраивайтесь. Всего за 1 002 евро вы можете получить 245 л. с. и 365 Нм на АИ-98. Комплект дополнительно включает в себя новую систему выпуска после катализатора и новый турбокомпрессор Mitsubishi TD04-15.
Следующий лимит, 270 л. с., дополнительно включает в себя уже спортивный воздушный фильтр, полностью новую выхлопную систему и небольшую доработку впуска. Стоить это будет уже 2 364 евро.
Пропустим еще несколько градаций по мощности. А вот уже 315 лошадиных сил и 420 Нм момента стоят 3 899 евро для АИ-98 и 3 553 евро для Е85 и дополнительно потребуют новый интеркулер, а турбину для бензина придется сменить на увеличенную, тоже Mitsubishi, но TD04-HL-XT6.
И, наконец, максимум для этого мотора, который предлагает MapTun, – это 360 л. с. и 450 Нм за скромные 4 559 евро. Впрочем, на обычном 98-м результат будет хуже, «всего» 335 лошадей. К комплекту прибавляется новый комплект поршней (кованые Wossner) и иные распределительные валы от более старого мотора Saab B234.
Обратите внимание, блок и ГБЦ остались фактически неизменными, а исходные 150 сил кажутся смехотворными. Да, «турботюнинг» – он такой.
Ладно, это редкий мотор, и второй пример будет совсем «народным», как и машины, на которых такие моторы применяются. Семейство двигателей EA888 включает в себя более десятка различных вариантов 1,8-2,0 TSI. Они немного отличаются поршневой группой, системой питания, впуска и турбокомпрессорами, и даже блоком цилиндров и коленвалом, разделяясь на три основных поколения, обозначаемых Gen I – Gen III. Более того, они серьезно различаются по мощности. На разных машинах они выдают от 152 до 275 лошадиных сил, а встретить их можно на всех марках концерна. И они заслуженно пользуются популярностью как очень хорошо тюнингуемые моторы.
Посмотрим, какие цифры обещают для двухлитрового мотора на Audi A4 В7, который в стандарте выдает уже 211 л. с. и 349 Нм.
На этот раз будем сравнивать на примере продукции компании Revo, которая хорошо представлена в России и славится невысокой ценой решения, особыми ценами для россиян и агрессивными настройками моторов по сравнению с основными конкурентами – APR и BSR.
Первая стадия, или Stage 1 – это именно чип-тюнинг. В зависимости от состояния двигателя и топлива обещают сразу…257-286 л. с. и 430-471 Нм. Большой разброс обусловлен широкой адаптацией прошивки к условиям эксплуатации и наличием пресетов под высокооктановый бензин, до 104-го включительно. По возможностям это топливо сравнимо с европейским Е85. Цена такого решения – скромные 399 евро.
Stage 2 – это уже от тех же 257 л. с. до 300 л. с. Цена софта – 499 евро, плюс еще 245 евро за выпускную систему и 193 евро за комплект тюнинга впуска. Итоговая минимальная цена комплекта уже 937 евро, но работа индивидуальна, да и количество модификаций двигателей довольно велико, так что возможны дополнительные затраты. Скорее всего, будет рекомендовано заменить интеркулер и ТНВД двигателя. В сумме до тысячи евро.
Stage 3 включает в себя еще апгрейд топливной системы и турбины. Обновление программного обеспечения обойдется уже в 799 евро, но к ним придется добавить еще затраты на новую турбину К04 за 1 683 евро и 351 евро на новый топливный насос. Результат – примерно 350 л. с. и 470 Нм момента. И не забывайте об обязательном новом интеркулере, это порядка 1 000 евро. Минимальная стоимость такого комплекта получится 3 833 евро, не считая дополнительных непредвиденных расходов.
Что в итоге?
Как можно убедиться, турботюнинг, особенно до мощности порядка 300 л. с., практически на порядок дешевле атмосферного при сохранении «гражданских» характеристик двигателя. А дальнейшее повышение мощности пусть и стоит дорого, но все еще сильно дешевле аналогичного для атмомотора. При этом двигатель остается «road legal» – со всеми катализаторами и системами экологического мониторинга, что крайне важно для обычных серийных машин. Мне кажется, цифры достаточно убедительно объясняют, почему тюнинг атмосферных моторов ныне непопулярное дело.
Опрос
Вы тюнинговали свой турбомотор?
Всего голосов:
Основные факторы влияния турбины на расход топлива. Заблуждения о турбинах
Сложно найти водителя, который бы не мечтал о мощном двигателе. Рев мотора и свист колес – это действительно привлекает любого автомобилиста, независимо от пола или возраста. Но опытные водители настороженно относятся к повышаемой мощности, поскольку у нее не всегда наблюдаются только положительные последствия.
Благодаря турбинным установкам, современные двигатели можно сделать сильнее и мощнее. Они будут быстрее разгоняться, на машине доступно перевозить внушительные грузы, использовать ее, как тягач и т.д. Но существует ряд других вопросов, которые вызывают подозрения в необходимости такого технического элемента на авто. Следует разобраться в них подробнее.
Распространенные заблуждения о турбинах
Далеко не все водители на самом деле понимают, что такое турбины, для чего они разрабатывались, и каким образом повлияли на современную сферу автомобилестроения. Чаще всего автомобилистами принимаются за правду следующие заблуждения:
- Турбина увеличивает расход топлива. Это утверждение в корне не верное. Поскольку в поршень подается воздух и топливо под сильным давлением, и работает он намного быстрее, мощность автомобиля, равно как скоростные характеристики, повышаются за счет увеличенного КПД силового агрегата. Что касается расхода бензина, то он остается прежним, а то и вовсе уменьшается.
- Есть возможность установить агрегат на любой двигатель. Технически это действительно возможно. Однако не забывайте, что каждый силовой агрегат рассчитан на определенные темпы работы. И если увеличивать давление при подаче жидкости, но оставлять остальные характеристики старыми, то это сломает силовой агрегат достаточно быстро.
- Турбина запускается на высоких оборотах. На самом деле она начинает работать вместе с силовым агрегатом. На автомобилях, где она предусмотрена, запуск может осуществляться либо автоматически, либо от кнопки с панели управления.
Таким образом, сама по себе турбина не оказывает серьезного влияния на расход топлива. Этот показатель зависит от других характеристик. На нем в первую очередь сказывается модель двигателя, которая используется производителем. Второй немаловажный показатель – манера вождения. Если ездить аккуратно, стараться экономичнее использовать топливо, то никаких проблем с высоким расходом наблюдаться не будет.
На AUTO.RIA всегда можно посмотреть стоимость бензина и дизеля, в зависимости от того, на каком топливе работает ваш автомобиль. Также здесь есть расписание работы АЗС, наличие отдельных марок и другая полезная для водителей информация.
Какие преимущества есть у турбокомпрессора?
В последнее время установка турбокомпрессора запущена в активную практику. Много современных автомобилей выпускается с соответствующим агрегатом. Следует разобраться, какими именно преимуществами характеризуется турбина, и почему она стала настолько популярной:
- Увеличивается мощность силового агрегата, но при этом вес автомобиля, равно как двигателя, остаются прежними. Компрессор устанавливается отдельно, выполняется из легких металлов, и если поднимает вес машины, то минимально. Но в вопросах мощности он в разы улучшает показатель;
- Крутящий момент передается лучшим образом, независимо от эксплуатационных условий. Поскольку мощность в данном случае зависит от двигателя и компрессора, машины мягко преодолевают препятствия и неровности на дорогах. В особенности важным этот показатель оказался для грузовиков, поскольку именно им приходится часто преодолевать сложные участки пути;
- Силовой агрегат будет одинаково работать, независимо от высоты, на которую забрался водитель. Именно поэтому большинство современных внедорожников комплектуются данным устройством;
- Уменьшение расхода топлива. Компрессор улучшает процесс сгорания топлива в поршнях, что положительно сказывается на экономичности эксплуатации. Помимо экономичности турбина положительно сказывается на уровне токсичности отработанных газов. И зачастую двигатели с данными системами проходят все европейские стандарты (в Украине это обеспечивает доступную и быструю растаможку, если ввозите авто из-за границы).
Сами водители замечают, что атмосферные двигатели работают громче, если сравнивать их с турбинными аналогами. Это обусловлено стабильностью передачи горючей смеси – она всегда поступает равномерно, независимо от внешних условий.
Таким образом, если говорить о сравнении двух одинаковых марок и моделей, но в разной комплектации (одно авто оснащается атмосферным двигателем, другое – турбинным), то второй вариант будет экономичнее. Что касается сравнения разных автомобилей, то здесь необходимо принимать во внимание множество других факторов, в особенности – технические характеристики самого мотора.
Ключевые слова: стоимость бензина,дизель,турбина,расход топлива,от чего зависит,мощность,заблуждения о турбинах,высокие обороты,двигатель
Как увеличить мощность турбины? —
29. 01. 2020
Турбокомпрессор повышает производительность мотора. А реально ли повысить эффективность самой турбины? Или ее конструкция оптимизирована настолько, что, что больших показателей уже не достичь? На самом деле конструкторские бюро автопроизводителей постоянно работают над этой проблемой. Гарантированное увеличение мощности турбины сейчас дает интеркулер — достаточно распространенное устройство, которым дополняют турбонагнетатель. Есть и другие способы увеличения мощности. О них — ниже.
Что такое интеркулер
Главная проблема при работе турбины в том, что нагнетаемый воздух сильно нагревается. Следовательно — расширяется. Таким образом, в цилиндры поступает меньше воздуха, и мощность мотора снижается.
Поэтому автопроизводители используют интеркулер — устройство для промежуточного охлаждения. Объем холодного воздуха, поступающего в цилиндры, больше — следовательно, и эффективность нагнетания выше. Есть два вида интеркулеров:
- Без промежуточного теплоносителя. Для охлаждения воздуха использует встречный набегающий поток. В основе системы — медные трубы большого диаметра, расположенные в передней части радиатора охлаждения мотора. Как только достигается скорость выше 30 км/час, система начинает работать. Из-за громоздкости, такими интеркулерами комплектуют только большие грузовые автомобили.
- С промежуточный теплоносителем. В системе радиаторов используется тосол, направляемый с помощью электронасоса. Компактность, эффективность и возможность регулировок — преимущества системы. Ее используют повсеместно.
Характеристики и принцип работы интеркулера
С помощью интеркулера можно охладить воздух и увеличить мощность турбины. Заодно он поможет снизить выброс в атмосферу вредных веществ. Главная же функция устройства — быстрое охлаждение воздуха.
Если достигается снижение температуры воздуха до естественной (характерной для окружающей среды) — это замечательный результат. Он свидетельствует о 100% эффективности интеркулера. Ведь воздух, который система забирает с улицы, будет иметь одну температуру с нагнетающим. Но достичь такой результативности почти невозможно. Поэтому степень эффективности большинства интеркулеров — около 70%. Этот показатель тоже считается хорошим.
Тюнинг и чип-тюнинг автомобильной турбины
Увеличить мощность турбины можно в СТО с помощью тюнинга. В процессе специалисты выполняют следующие работы:
- механическая обработка (полировка) элементов;
- оптимизация производительности колеса компрессора за счет увеличения диаметра;
- многоуровневые балансировочные работы.
- портирование корпуса.
Также для роста производительности используют чип-тюнинг: установку электронного контроллера, который меняет характеристики давления в топливной системе. Метод действительно дает серьезный прирост мощности, но несет много рисков — вплоть до поломки коробки передач, мотора. Важно понимать: если производитель предусмотрел именно такую мощность, у него были объективные причины. Любые «хитрости» и попытки увеличения в конце концов обходятся автовладельцам дорого.
Выбираем современный двигатель: почему турбо лучше, чем обычный?
Новые автомобили все реже оснащаются двигателями без наддува, благо турбины позволяют развивать большую мощность при малом объеме. Российские водители, тем не менее, относятся к турбомоторам с опаской. И очень зря.Турбированные и атмосферные двигатели — в чем разница?
Разница в том, каким образом в цилиндры двигателя поступает воздух.
- Атмосферный мотор
Воздух идет сам туда, где ниже давление. У атмосферного мотора воздух идет в цилиндры под действием создаваемого на такте впуска разрежения — поршень опускается и втягивает за собой воздух. Проще не бывает.
- Наддувный мотор
Чтобы нагнать в цилиндры больше воздуха, в помощь разнице давлений приходит принудительный наддув. Грубо говоря, на впуске ставят «большой вентилятор». О конструкции таких систем поговорим вкратце чуть ниже.
Зачем двигателю нужен наддув?
Чтобы повысить мощность двигателя, нужно сжечь в нем больше топлива — зависимость простая. А вот чтобы сжечь больше топлива, нужно подать в цилиндры много воздуха, почти по кубометру на каждый литр бензина. Вопрос лишь в том, как заставить его это сделать? Основных способов два:
- Увеличить объем. Это напрашивается само собой, и долгое время конструкторы шли этим путем: увеличивали количество цилиндров, их объем и конфигурацию. Так появились авиационные W12 и V16 с рабочим объемом в сотню литров с гаком и американские семилитровые V8 для автомобилей.… Сейчас мы не будем вдаваться в подробности и лишь констатируем, что путь этот сложный. В определенный момент большой мотор становится слишком тяжелым, а дальнейшее увеличение — нецелесообразным.
- Увеличить количество сжигаемого топлива, не наращивая объем двигателя. Действительно, почему бы с силой не загнать в цилиндры просто побольше воздуха, чтобы можно было сжечь много бензина? Тут-то на помощь приходит наддув.
Двигатель W12 разработки Volkswagen Group ставился в разные годы на Audi A8L, Volkswagen Phaeton, Volkswagen Touareg, Bentley Continental Flying Spur и другие премиум-модели. Фото: w12cars.com
Какие есть основные типы наддувов?
В основном используют два способа повысить давление на впуске выше атмосферного.- Механический нагнетатель. На впуске стоит воздушный насос — компрессор, который приводится в движение от коленчатого вала мотора. Просто, но двигателю приходится его крутить и тратить на это часть мощности.
- Турбокомпрессор, который использует энергию выхлопных газов. Он представляет собой сдвоенный корпус из двух металлических «улиток», в котором на одном валу крутятся две крыльчатки. Одну из них раскручивает поток выхлопных газов, вырывающийся из выпускного коллектора. Вторая крутится, так как находится на одном валу с первой, — она «загоняет» атмосферный воздух во впускной коллектор.
Какие преимущества есть у наддувного мотора?
Высокая максимальная мощность. Как мы уже поняли, за счет наддува можно увеличить количество сжигаемого топлива, а значит, и повысить мощность мотора при неизменном объеме. Мощность можно увеличить в разы, но обычный показатель — 20–100% для серийных двигателей. Стабильный крутящий момент. В обычном атмосферном моторе давление на впуске, а следовательно, и количество сжигаемого топлива меняется в зависимости от оборотов мотора. На каких-то оборотах наполнение максимально, и двигатель работает с полной отдачей. На других наполнение цилиндров хуже, и момент, развиваемый двигателем, меньше. В современном турбомоторе наполнением цилиндра занимается турбина, а управляет турбиной электроника. Появляется возможность всегда подавать столько воздуха, сколько нужно для максимально эффективного сгорания смеси, и столько, чтобы «железо» двигателя выдержало нагрузку. Это позволяет создавать знаменитую «полку» крутящего момента. Такое название произошло от вида графика момента, который на турбомоторах действительно похож на ровную полку. Низкий расход топлива. Казалось бы, парадокс. Наддув позволяет впрыскивать больше топлива, но при этом обеспечивает экономичность. Каким образом? Дело в том, что рабочий объем турбомоторов меньше, и в целом они легче. С наддувом двигатель прекрасно тянет с самых низов, а на малых оборотах меньше потерь энергии на трение и выше КПД. В результате при неспешном движении турбомотор экономичнее. А при большой нагрузке расход топлива никто не считает, не зря же есть выражение «ехать на все деньги», тем более мало кто постоянно ездит в экстремальных режимах.
На графике замера мощности и крутящего момента Skoda Fabia RS TSI видно, что в диапазоне с 2 000 до 4 500 оборотов двигатель развивает 250 ньютон-метров. Это и называется «полкой крутящего момента».
Почему люди боятся наддувных моторов?
С полной определенностью можно сказать, что двигатели с наддувом стоят на более высокой ступени эволюции, чем «атмосферники». И все-таки на сегодняшний момент большинство выпускаемых и продаваемых авто оснащены именно классическими двигателями, причем не только в «отсталой» России, но и в «просвещенной» Европе, не говоря уже про США. Почему же? Ресурс турбин невелик. В среднем турбина на бензиновом моторе служит максимум до 120–150 тысяч километров, а ремонт обходится недешево. Механический приводной нагнетатель в теории «неубиваем», но это умирающий вид, и там, где он применяется, о ресурсе не заботятся. Двигатель работает в более суровых условиях. Температура и давление в цилиндрах у наддувных моторов гораздо выше, а значит, и изнашиваются они сильнее. Это компенсируется тем, что турбодвигатели изначально строят с более высоким запасом прочности всех систем. Впрочем, вполне справедливо, что двигатель сложнее, у него больше датчиков, больше трубопроводов, больше всего греющегося и протекающего, и любая поломка в системе управления может повредить сам мотор или турбину. Говорят, что у турбина дает нестабильную тягу. Действительно, на старых наддувных моторах турбина «отзывалась» не сразу — нужно было время на то, чтобы выхлопные газы раскрутили крыльчатку, и получалось то, что назвали «турболагом». Теперь, с внедрением новых технологий (о них подробнее расскажем позже), эта проблема решена. «Пуристы», поборники атмосферных двигателей утверждают, что все равно нет идеальной связи между движением педали газа и тягой, но для рядовых водителей эти тонкости будут неочевидными. Говорят, что турбированные моторы звучат менее «благородно», чем атмосферные. Действительно, турбина делает звук выхлопа не столь ярким и «породистым». Но в полной мере это можно отнести разве что к «большим» моторам — рядным шестеркам или V8. Их звучание признается за некий идеал, и добавление к ним турбокомпрессора резко меняет звук. По мнению аудиофилов, «от выхлопа» звук становится нечетким и размазанным. Турбина работает как глушитель, сглаживая пики давления выхлопных газов и создавая свои собственные гармоники. Если речь об обычных рядных «четверках», то нельзя сказать, что выхлоп такого мотора изначально звучит особенно хорошо, с добавлением к нему турбины он становится тише, но вряд ли теряется уникальность. На помощь фанатам хорошего звука мотора приходят специалисты по акустике выхлопа. Выхлопные системы современных машин, что с наддувом, что без — плод серьезной работы, и особенности звука в первую очередь зависят от качества настройки системы и пожеланий покупателя.
Фото: prmpt.org
Почему некоторые производители спорткаров до сих пор не признают наддува?
Действительно, без турбин и нагнетателей прекрасно обходятся такие «уважаемые» автомобили, как Toyota GT86, Renault Clio RS и Honda Civic Type R. Основных причин на то несколько:- Высокую мощность можно получить и без турбины, но при условии, что двигатель будет развивать ее только на очень высоких оборотах. Например, 201 л.с. на той же Honda Civic Type R доступны лишь при 7 800 оборотах в минуту, что очень много для негоночного мотора.
- Система наддува сильно увеличивает вес и размер маленьких моторов — ее невозможно сделать действительно компактной. Для спорткаров это немаловажно.
- Многим нравится «крутильный» характер атмосферных моторов, отсутствие всяких возможных задержек и влияния температуры воздуха, «чистота» реакций и звука.
- Во многих гоночных дисциплинах запрещены моторы с турбонаддувом, зато есть традиции форсирования атмосферных моторов.
- На «атмосферниках» — более мощное торможение двигателем под сброс газа, что заметно на малоразмерных моторах и, опять-таки, важно для спорткаров.
- В Японии и США, где в основном еще сохраняются безнаддувные «зажигалки», нет столь строгих ограничений по расходу топлива, как в Европе. Мотор с турбиной дороже, но может выдавать высокую мощность при низком расходе и на любой высоте, хоть на вершинах Альп. Мотор без турбины проще, менее требователен к обслуживанию, особенно когда очень высокая мощность не нужна, да и высоким расходом топлива и малой тягой в «негоночном» режиме можно пренебречь. И не стоит недооценивать силу традиций национального автомобилестроения.
Турбомотор — брать или не брать?
Если вы покупаете новый автомобиль, то однозначно брать. Турбодвигатель, как мы уже говорили, при прочих равных мощнее и экономичнее, а «убить» его при грамотной эксплуатации вы просто не успеете. Если же вы выбираете подержанную машину, то обратите внимание на пробег и состояние мотора. Если что-то будет указывать на то, что хозяин любил «отжигать» за рулем и километраж при этом выше 100 000 километров, то самое время присмотреться к расценкам на новые моторы и турбины. Задумайтесь, зачем был нужен двигатель с турбонаддувом первому владельцу. Некоторые машины берут с турбомотором только для того, чтобы постоянно «валить». В общем, с покупкой подержанной машины с турбодвигателем нужно быть осторожным вдвойне. О том, как правильно содержать мотор с наддувом и сколько стоит его починить, читайте в нашей следующей публикации. Если не хотите пропустить этот материал, подпишитесь на рассылку свежих статей внизу.Читайте также:
Сколько энергии используют ветряные турбины
| Луизиана Лайт • 2 дня | 40,02 | +2.02 | + 5,32% | |
| Internal Swt. @ Кушинг • 17 часов | 37,25 | +1,50 | + 4,20% | |
| Гиддингс • 17 часов | 31.00 | +1,50 | + 5,08% | |
| ANS West Coast • 5 дней | 37,64 | -1,58 | -4,03% | |
| West Texas Sour • 17 часов | 34,62 | +1,45 | + 4,37% | |
| Eagle Ford • 17 часов | 38.57 | +1,45 | + 3.91% |
 | Eagle Ford • 17 часов | 38,57 | +1,45 | + 3.91% | |
| | Oklahoma Sweet • 17 часов | 37,25 | +1,50 | +4.20% | |
| | Kansas Common • 2 дня | 29,50 | +2,25 | + 8,26% | |
| | Buena Vista • 5 дней | 41,54 | -1,92 | -4,42% | |
Нажмите здесь, чтобы узнать более 150 мировых цен на нефть  | |||||
Нажмите здесь, чтобы узнать более 150 мировых цен на нефть
Нажмите здесь, чтобы узнать более 150 мировых цен на нефть
Сколько энергии ветра можно произвести?
Если вы имеете в виду мощность, посетите страницу Сколько энергии я могу вырабатывать с помощью ветряной турбины?
Если вы имеете в виду энергию ветра (которую вы продаете), читайте дальше.
Энергия — это все; вы можете продавать энергию, но не можете продавать электроэнергию (по крайней мере, в контексте энергии ветра!). Люди часто одержимы желанием максимально возможной выходной мощности ветряной турбины, но на самом деле это не имеет значения. Когда вы продаете электроэнергию, вам платят в зависимости от количества проданных кВтч (киловатт-часов) (т.е.е. основанный на энергии), а не на производимой вами мощности. Энергия — это способность выполнять работу, а мощность — это скорость, с которой работа может выполняться. Это немного похоже на мили и мили в час; эти два понятия явно связаны, но принципиально разные.
Количество энергии ветра, которое может быть произведено, зависит в основном от размера ветряной турбины и средней годовой скорости ветра на площадке. Есть и другие факторы, влияющие на захват энергии, такие как близлежащие холмы, деревья и здания (или другие ветряные турбины), которые могут препятствовать ветру, и эффективность самой ветряной турбины.Предполагая, что ваша турбина хорошо расположена и от производителя хорошего качества, наиболее важным фактором будет среднегодовая скорость ветра.
В таблице и диаграмме ниже показано годовое производство энергии в МВтч для диапазона турбин от 100 кВт до 3,5 МВт.
| Максимальная выходная мощность | Пример турбины | Годовой захват энергии (МВтч) для следующих средних годовых скоростей ветра: | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5.0 | 5,5 | 6,0 | 6.5 | 7,0 | 7,5 | 8,0 | 8,5 | ||
| 100 кВт | Norvento NED-100 | 176 | 220 | 264 | 306 | 346 | 382 | 413 | 441 |
| 800 кВт | Enercon E53 | 1 208 | 1,521 | 1841 | 2 160 | 2,469 | 2 764 | н / д | н / д |
| 1 МВт | EWT DW61 | 1,450 | 1832 | 2,221 | 2 609 | 2,986 | 3 345 | н / д | н / д |
| 3 МВт 2 | Enercon E82 | 2 941 | 3 788 | 4 698 | 5 647 | 6 611 | 7 570 | 8 507 | 9 407 |
| 3.5 МВт | Энеркон E126 EP3 | 5 972 | 7 388 | 8 816 | 10 214 | 11,554 | 12 815 | 13 986 | 15 058 |
Примечания:
- Некоторые из турбин в таблице не подходят для объектов «класса 1» со средней годовой скоростью ветра выше 8,5 м / с, поэтому они показаны как н / д. Если указано значение 9 м / с, это будет специальный «вариант класса 1», который обычно имеет меньший ротор и более короткую опору для ограничения экстремальных нагрузок на турбину.
- Enercon E82 поставляется в трех вариантах с максимальной выходной мощностью 2, 2,3 и 3 МВт в зависимости от средней скорости ветра на площадке. В таблице мы выбрали наиболее подходящий вариант.
Оценки основаны на реальных кривых мощности производителей, предполагают рэлеевское распределение скорости ветра и включают коэффициент готовности 0,95 (т. Е. Мы допустили 5% времени простоя для обслуживания, что является консервативным).
Обратите внимание, что для участков с несколькими турбинами просто умножьте приведенные выше цифры на количество рассматриваемых ветряных турбин.Для вашего сайта вполне могут быть турбины других производителей, которые мы рассмотрим, поэтому не думайте, что это единственные турбины, с которыми мы работаем (хотя все они очень качественные).
Обратите внимание, что для действительно точных оценок производства энергии ветра требуются точные данные о ветре, измеренные на участке, и много моделирования в специализированном программном обеспечении для ветра (мы используем Windfarm), но приведенные выше цифры являются хорошей отправной точкой для первоначальной оценки участка.
Вы заметите, что годовое производство энергии ветра от ветряных турбин увеличивается непропорционально по сравнению с увеличением средней годовой скорости ветра; например, увеличение среднегодовой скорости ветра с 6.5–7,0 м / с — это увеличение скорости ветра на 8%, но соответствующее увеличение годовой выработки энергии составляет около 14%. Это связано с тем, что выходная мощность ветряной турбины пропорциональна кубу скорости ветра и демонстрирует, насколько принципиально важно, чтобы ветровые турбины были расположены там, где местная скорость ветра максимальна.
Вернуться в Учебный центр Windpower
.Сила воды — Детали гидроэлектростанции
Наблюдая за текущей рекой, трудно представить себе силу, которую она несет. Если вы когда-либо занимались рафтингом, то вы почувствовали небольшую часть силы реки. Белые пороги созданы как река, несущая большое количество воды вниз по склону, узкие места проходят через узкий проход. По мере того как река проталкивается через это отверстие, ее течение ускоряется. Наводнения — еще один пример того, насколько мощным может быть огромный объем воды.
Гидроэлектростанции используют энергию воды и используют простую механику для преобразования этой энергии в электричество. Гидроэлектростанции на самом деле основаны на довольно простой концепции — вода, протекающая через плотину, вращает турбину, которая вращает генератор.
Объявление
Вот основные компоненты обычной гидроэлектростанции:
- Плотина — Большинство гидроэлектростанций опираются на плотину, которая задерживает воду, создавая большой резервуар .Часто это водохранилище используется как рекреационное озеро, например, озеро Рузвельт на плотине Гранд-Кули в штате Вашингтон.
- Водозаборник — Затворы на плотине открываются, и сила тяжести тянет воду через напорный трубопровод , трубопровод, который ведет к турбине. Вода создает давление, когда течет по этой трубе.
- Турбина — Вода ударяется и вращает большие лопасти турбины, которая прикреплена к генератору над ней посредством вала. Самый распространенный тип турбины для гидроэлектростанций — турбина Фрэнсиса, которая выглядит как большой диск с изогнутыми лопастями.По данным Фонда образования в области водных и энергетических ресурсов (FWEE), турбина может весить до 172 тонн и вращаться со скоростью 90 оборотов в минуту (об / мин).
- Генераторы — По мере того как лопасти турбины вращаются, вместе с ними вращаются и магниты внутри генератора. Гигантские магниты вращаются мимо медных катушек, производя переменного тока (AC), перемещая электроны. (Вы узнаете больше о том, как работает генератор позже.)
- Трансформатор — Трансформатор внутри электростанции принимает переменный ток и преобразует его в ток более высокого напряжения.
- Линии электропередач — От каждой электростанции идет четыре провода: три фазы энергии, вырабатываемые одновременно, плюс нейтраль или земля, общая для всех трех. (Прочтите, как работают распределительные сети, чтобы узнать больше о передаче по линиям электропередачи.)
- Отток — Отработанная вода проходит по трубопроводам, называемым отводом , и снова попадает в реку вниз по течению.
Вода в резервуаре считается запасенной энергией .Когда ворота открываются, вода, протекающая через затвор, становится кинетической энергией , потому что она находится в движении. Количество вырабатываемой электроэнергии определяется несколькими факторами. Двумя из этих факторов являются объем потока воды и объем гидравлического напора . Напор указывает на расстояние между поверхностью воды и турбинами. По мере увеличения напора и расхода увеличивается и выработка электроэнергии. Напор обычно зависит от количества воды в резервуаре.
.Как будет работать турбина МАРС
Или подключитесь к каналу Discovery, чтобы узнать больше о будущем сохранения природы.
Через несколько лет вы можете увидеть множество гигантских дирижаблей, плавающих над головой. Но не потому, что у Goodyear есть мотыга — эти дирижабли на самом деле являются ветряными турбинами. Но это не обычная турбина. Эти чрезвычайно мобильные генераторы энергии, получившие название MARS , будут парить в воздухе на высоте от 600 до 1000 футов (от 183 до 305 метров).Аббревиатура MARS — не путать с красной планетой — означает Magenn Air Rotor System , и ее концепция на самом деле довольно проста. Единственное отношение турбины к космосу — это то, что она немного напоминает НЛО странной формы.
Объявление
Почему плавающая турбина , спросите вы? Магенн изначально проектировал турбину для мест, где создание традиционной ветряной электростанции нереально: в местах с суровым климатом, таких как антарктическая исследовательская станция, или в районах бедствий, где требуется быстрый доступ к электросети для аварийного и медицинского оборудования.
Но хотя изобретатель турбины MARS спроектировал ее в основном для удаленных районов и не намеревался, чтобы она конкурировала с обычными турбинами на текущем рынке ветряных турбин, трудно не сравнивать их. Несмотря на усовершенствования обычных ветряных турбин за прошедшие годы, они столкнулись со своей долей противодействия и с трудом смогли завоевать популярность. Хотя нынешние 100 000 мегаватт электроэнергии, вырабатываемой во всем мире ветром, впечатляют, на их долю приходится лишь небольшой процент от общего производства электроэнергии в мире.
Однако с появлением новых конструкций ветроэнергетических турбин, подобных той, что использовалась в MARS, эта статистика может скоро измениться. Хотя основная концепция, лежащая в основе, такая же, как и у традиционных ветряных турбин — преобразование одной формы энергии (энергия ветра) в другую (электричество), турбина MARS имеет несколько отличий, которые могут сделать ее привлекательной для более широкого рынка. . Одно из этих отличий заключается в том, что он не полагается на большую башню, чтобы поддерживать его.Он просто прикреплен к земле с помощью прочного натяжного троса, который называется трос . Но на этом различия не заканчиваются.
Узнайте, как эта турбина, которую генеральный директор Magenn охарактеризовал как плавающую белую колбасу с колесами весла, сравнивается с обычными турбинами на следующей странице.
.
Как предотвратить заболевание ОРВИ у ребенка. Какие меры профилактики наиболее действенны. Что делать, если ребенок все-таки заболел ОРВИ. Какие средства помогут быстрее справиться с вирусной . . .
Какие виды бандажей для беременных бывают. Как правильно подобрать и носить бандаж во время беременности. Когда нужно начинать использовать бандаж. Какие есть показания и противопоказания . . .