Відмінності між атмосферним двигуном та двигуном з турбонаддувом

Як влаштований автомобіль> Відмінності між атмосферним двигуном та двигуном з турбонаддувом

Це тема, яка стала пріоритетною після масової появи двигунів меншого розміру. Таким чином, це була можливість написати статтю, щоб спробувати прояснити це питання, тому розглянемо всі елементи, які відрізняють атмосферні двигуни від двигунів з турбонаддувом.

Також читати: робота турбокомпресора.

основний принцип

Оскільки не всі з вас є чемпіонами з механіки, давайте коротко згадаємо, що таке атмосферні двигуни та двигуни з наддувом.

Насамперед, давайте уточнимо, що ці терміни мають на увазі, перш за все, повітрозабірник, тому нас не хвилює інше. Безнаддувний двигун можна розглядати як «стандартний» двигун, тобто він природним чином дихає зовнішнім повітрям завдяки поворотно-поступальним рухам поршнів, які діють тут як всмоктувальні насоси.

У двигуні з наддувом використовується система присадок, яка спрямовує в двигун ще більше повітря. Таким чином, крім всмоктування повітря рухом поршнів ми додаємо ще за допомогою компресора. Є два типи:

• Керується енергією двигуна = компресор – нагнітач
• Керується вихлопними газами = турбокомпресор.

Турбомотор = більше потужності

Перше спостереження: двигун із турбонаддувом потенційно має велику потужність. Дійсно, потужність виходить безпосередньо від згоряння в циліндрах, чим вона важливіша, тим сильніше циліндр «рухається» і, отже, тим потужніший автомобіль. З турбонаддувом можна втиснути в циліндри більше повітря, ніж без нього. І оскільки нам вдається відправити більше окислювача (повітря і особливо тій невеликій частині кисню, яка там знаходиться), ми можемо відправити більше палива. Отже, ми маємо більше енергії, яку потрібно спалити за цикл, тому у нас більше енергії. Термін «наддув» також має велике значення, ми буквально забиваємо двигун повітрям та паливом, ми «набиваємо» якнайбільше в циліндри.

458 Italia має атмосферний 4.5 потужністю 570 к. с.

488 GTB (замінний) оснащений двигуном 4.0 з наддувом, що розвиває на 100 к.с. більше (отже, на 670). Таким чином, у нас двигун меншого розміру та більша потужність (дві турбіни, по одній на ряд циліндрів). За кожної великої кризи виробники привозять нам свої турбіни. Це справді вже відбувалося у минулому, і, можливо, у майбутньому від них знову відмовляться (якщо тільки електрика не замінить теплову), навіть якщо у «кліматичному» контексті мало шансів. Політика».

Менш порожній турбомотор

Безнаддувний двигун всмоктує все більше повітря, коли він набирає обертів, тому його потужність збільшується на обертах, оскільки саме в цей момент він споживає найбільше повітря та палива. Турбодвигун може мати багато повітря і палива для нього на низьких оборотах, оскільки турбонаддув заповнює циліндри «штучним» повітрям (повітря, яке, таким чином, додається до повітря, що природно всмоктується рухом циліндрів). Що більше окислювача, то більше палива відправляється на низьких швидкостях, що призводить до надлишку енергії (це свого роду легування).

Однак зверніть увагу, що компресори, що приводяться в дію двигуном (нагнітач, що приводиться в дію колінчастим валом), дозволяють примусово живити двигун повітрям навіть на нижчих обертах. Турбонагнітач працює завдяки повітрю, що виходить із вихлопної труби, тому він не може добре працювати на дуже низьких оборотах (де вихлопні потоки не дуже важливі).

Також зверніть увагу, що турбонагнітач не може працювати однаково на всіх швидкостях, пропелери турбін не можуть працювати однаково залежно від сили вітру (отже швидкість і потік вихлопних газів). В результаті турбо найкраще працює на обмеженому діапазоні, звідси й ефект удару в сідниці. Потім у нас є два рішення: турбонагнітач із змінною геометрією, який змінює нахил ребер, або подвійний або навіть потрійний наддув. Коли у нас кілька турбін, одна дбає про низьку швидкість (невеликі потоки, отже, невеликі турбо, адаптовані для цих “вітерів”), а інша – про високі швидкості (більше загалом, логічно, що потоки важливіші у цей момент. там) ). За допомогою цього пристрою ми потім знаходимо лінійне прискорення двигуна без наддуву, але з набагато більшою кількістю лову і, очевидно, моментом, що крутить (при рівному зміщенні, звичайно).

Споживання? Це залежить …

Це підводить нас до досить важливого та спірного моменту. Двигун із турбонаддувом споживає менше? Якщо подивитися на цифри виробників, можна сказати так. Однак насправді дуже часто все дуже добре, і нюанси треба обговорювати.

Споживання виробниками залежить від циклу NEDC, а саме від особливого способу використання автомобілів: дуже повільне прискорення та дуже обмежена середня швидкість.

У цьому випадку двигуни з турбонаддувом знаходяться нагорі, тому що вони не дуже його використовують.

Фактично, головна перевага зменшеного у розмірах двигуна з турбонаддувом полягає у його невеликих розмірах. Маленький двигун, дуже логічно, споживає менше, ніж великий.

На жаль, невеликий двигун має обмежену потужність, тому що він не може забирати багато повітря і, отже, спалювати багато палива (оскільки камери згоряння маленькі). Факт використання турбонагнітачів дозволяє штучно збільшувати його зміщення і відновлювати потужність, втрачену під час усадки: ми можемо ввести об'єм повітря, що перевищує розмір камери, оскільки турбонагнітач посилає стиснене повітря, яке забирає повітря. менше місця (він також охолоджується теплообмінником для подальшого зменшення обсягу). Коротше кажучи, ми можемо продавати 1.0 потужністю понад 100 к.с., у той час як без турбонаддуву їх кількість була б обмежена приблизно шістдесятьма, тому їх не можна продавати на багатьох автомобілях.

У рамках омологації за циклом NEDC ми використовуємо автомобілі на низьких швидкостях (повільне прискорення на оборотах), тому в результаті ми отримуємо невеликий двигун, який працює тихо, в цьому випадку він не споживає багато. Якщо я запустив 1.5-літровий і 3.0-літровий пліч-о-пліч на низьких і однакових оборотах, то 3.0 логічно споживатиме більше.

Тому на низьких оборотах двигун з турбонаддувом працюватиме як атмосферний, оскільки він не використовуватиме турбонаддув (вихлопні гази надто слабкі, щоб оживити його).

І саме там турбодвигуни обманюють свій світ, вони мало споживають на малих оборотах порівняно з атмосферними, тому що в середньому вони менші (менше = менша витрата, повторюю я знаю).

Однак, при реальному використанні іноді все йде так далеко, що навпаки! Дійсно, при підйомі на вежі (так що коли ми використовуємо потужність на відміну від циклу NEDC), турбонагнітач включається, а потім починає вливати в двигун дуже великий потік повітря. На жаль, що більше повітря, то більше необхідно компенсувати, посилаючи паливо, що буквально підриває витрату.

Отже, давайте просто резюмуємо: виробники зменшили розмір двигунів, щоб краще проходити цикл NEDC і, отже, знизити споживання. Однак, щоб запропонувати той самий рівень потужності, що й у «старих великих двигунів», вони додали турбонагнітач (або нагнітач). Під час циклу турбонагнітач працює дуже мало і навіть приносить трохи додаткової енергії завдяки розширенню вихлопних газів (вихлопні гази займають більше місця, ніж суміш, що потрапила в двигун, це розширення управляється турбіною), що призводить до невеликої витрати, тому що двигун маленький, я нагадую вам (якщо ми порівняємо два однакові обсяги з турбонаддувом і без нього, те, що з турбонаддувом, буде споживати більш логічно). Насправді люди використовують усю потужність свого автомобіля і, отже, змушують турбонаддув працювати важче. Двигун нагнітається повітрям, і тому він також повинен бути навантажений бензином: витрата різко зростає, навіть з невеликими двигунами.

Зі свого боку, я іноді зі страхом помічаю, що багато хто з вас дуже незадоволений реальною витратою бензинових двигунів невеликого розміру (знамениті 1.0, 1.2, 1.4 і т. д.). Коли багато хто повертається з дизельного палива, шок стає ще важливішим. Деякі навіть продають свою машину одразу… Тож будьте обережні при покупці невеликого бензинового двигуна, вони не завжди творять дива.

Звук поганий?

У турбомотора вихлопна система ще більш утруднена… Фактично, на додаток до каталізаторів та сажового фільтру, тепер у нас є турбіна, яка живиться потоками, викликаними відведенням вихлопних газів. Все це означає, що ми все ж таки додаємо щось, що загороджує лінію, тому ми чуємо трохи менше шуму. До того ж обороти нижчі, тому двигун може верещати менш голосно.

F1 – найкращий приклад із існуючих, із задоволенням для глядача, яке значною мірою зменшилося (звук двигуна був одним із основних інгредієнтів, і, зі свого боку, я страшенно сумую за атмосферними V8!).

Тут ми ясно бачимо, що турбонагнітач трохи заважає на рівні вихлопу… (колектор праворуч та турбо встановлений зліва)

FERRARI / V8 ATMO VS V8 TURBO! Вибери один!

Споттер (GE Supercars) зробив для вас роботу для порівняння. Однак зверніть увагу, що різниця помітніша на інших автомобілях (особливо F1), тому що Ferrari, проте, подбала про те, щоб турбонаддув якнайменше карав схвалення, змушуючи інженерів серйозно попрацювати. Незважаючи ні на що, ми маємо швидкість 9000 оборотів на 458 і 8200 на 488 GTB (також знаючи, що на тій же швидкості 488 виробляє менше шуму).

Зниження обертів із турбонаддувом?

Так, з двома турбінами, які збирають потоки вихлопних газів і відправляють стиснене повітря в двигун, тут є межа: ми не можемо змусити їх обидві обертатися занадто швидко, і тоді у нас також є опір на рівні виходу вихлопу, який ми не маємо з атмосферним двигуном (Турбо заважає). Однак зверніть увагу, що турбіна, яка відправляє стиснене повітря в двигун, керується електронікою через клапан перепускного клапана, тому ми можемо обмежити потік стисненого повітря в двигун (це частково те, що відбувається). переходить у режим блокування, перепускний клапан скине весь тиск у повітря, а чи не в двигун.

Тому все це близько до того, що ми бачили у попередньому абзаці.

Велика інерція?

Частково з тих же причин ми отримуємо двигуни з більшою інерцією. Це також знижує задоволення та відчуття спортивності. Турбіни впливають на потік вхідного (всмоктуваного) і вихідного (вихлопного) повітря і, отже, викликають інерцію щодо швидкості прискорення і уповільнення останнього. Однак будьте обережні, щоб архітектура двигуна також мала великий вплив на цю поведінку (двигун у V-подібному положенні, плоский, рядний і т.д.).

В результаті, коли ви даєте газу на зупинці, двигун розганяється (я говорю про швидкість) і сповільнюється трохи повільніше … Навіть бензин починає поводитися як дизельні двигуни, які зазвичай працюють з турбонаддувом більш ніж довгий час (наприклад, M4 або Giulia Quadrifoglio, та це лише деякі з них (488 GTB докладає зусиль, але і він не ідеальний).

Якщо це не так вже й серйозно в машині кожного, то в суперкарі – 200 000 євро – набагато більше! Старі в атмосфері мають набрати популярності найближчими роками.

Звук вихлопу Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio Verde QV Carabinieri Поліцейський суперкар

Рандеву на 20-й секунді, щоб почути інерцію мотора, це занадто м'яко, чи не так?

Більш повільна відповідь

Ще одне наслідок – реакція двигуна менш вражаюча. Ferrari також намагається максимально докладно продемонструвати своїм потенційним клієнтам, що було зроблено все, щоб зменшити реакцію двигуна, незважаючи на наявність турбонаддуву на 488 GTB.

Менш благородний?

Не зовсім … Як пристрій наддуву може зробити двигун менш шляхетним? Якщо багато хто думає протилежне, я зі свого боку вважаю, що це не має сенсу, але, можливо, я помиляюся. З іншого боку, це може зробити його менш привабливим, а це інша річ.

Надійність: турбо на напівщоглі

Ось це дурна та мерзенна логіка. Чим більше деталей у двигуні, тим більший ризик поломки… І тут ми зіпсовані, тому що турбонагнітач є одночасно чутливою деталлю (тендітні ребра та підшипник, які необхідно змащувати) та деталлю, яка піддається величезним обмеженням (сотні тисячі обертів за хвилину!)…

Крім того, може вбити дизельний двигун через розгін: воно протікає на рівні підшипника, що змащується, це масло всмоктується в двигун і горить в останньому. Оскільки на дизелях відсутня кероване запалювання, то двигун не можна вимикати! Все, що вам потрібно зробити, це побачити, як його машина вмирає на надто високих оборотах і в клубі диму).

Всі коментарі та реакції

останній коментар опублікований:

Філ ХАКІ (Дата: 2021, 05:22:08)

Ви пишете, що вам не вистачає двигунів V8 у Формулі 1, але водії, що зазнали першої ери турбонаддува, потім V8, V10, V12 3500 куб. Див, потім 3 куб. Див, кажуть, що були відсутні двигуни V3000 об'ємом всього 2 куб. Див. До сміху потужно, це моя думка.

Він Я. 1 реакція (і) на цей коментар:

• Адміністратор АДМІНІСТРАТОР САЙТУ (2021-05-24 15:16:25): Остерігайтеся тонкощів, я сумніваюся, що їм не вистачало потужності… Насамперед, вони більше не завдавали ударів по сідницях V10, але й те, що вони атмосферні, караються провалом на низьких обертах. .

  Будь-який гонщик віддасть перевагу трохи слабкій атмосфері внизу, ніж повний турбо на всіх обертах. Двигун з турбонаддувом дуже дратує з погляду звуку (CF Vettel), і цих рівнях потужності важче дозувати (і, крім того, це відбувається менш лінійно).

  Коротше турбо гарний у цивільному житті, на трасі менше …

(Ваш пост буде видно під коментарем після перевірки)

написати коментар

Тобі подобаються турбомотори?