Под капотом адреналина: детальный разбор различий турбин для дизельных и бензиновых движков

1. Введение

Сегодня разговор об одном приспособлении, которое делает наши авто поистине зажигательными — турбине. Она не только добавляет мощности движку, но и серьезно продлевает ему жизнь, если правильно ее использовать. Но обо всем по порядку.

2. Принцип работы турбины на бензиновом и дизельном двигателях

2.1. Температура отработавших газов

Главных отличие турбокомпрессоров для бензиновых и дизельных моторов кроется в температуре выхлопных газов. Представьте, на дизеле эта температура составляет всего 540-650 градусов Цельсия. В то время как на бензиновой «зажигалке» газы нагреваются почти до 1000 жарких!

А это очень важно, ведь масло, которое смазывает валик турбины, имеет свой потолок температур. Перегревается — и масло начинает закоксовываться, загустевать. А это чревато увеличением трения и перегревом деталей. Для дизелей такая проблема не актуальна, благодаря относительно низким температурам выхлопа.

В этом раунде преимущество на стороне дизельной турбины. Ее внутренности не испытывают такого сильного температурного стресса, как у бензиновой сестрицы.

2.2 Обороты турбины и коленвала

А вот тут преимущество на стороне бензиновых турбокомпрессоров. Их крыльчатки способны раскручиваться до 100-150 тысяч оборотов в минуту! У дизельных собратьев этот показатель пониже процентов на 20-30.

Но это лишь одна сторона медали. Коленвал бензиновых движков вращается на более высоких оборотах — от 2500 до 4000 об/мин. У дизелей этот диапазон 1500-2500 об/мин.

Высокие обороты — это, конечно, больше драйва и резвости. Но и повышенный износ деталей. Поэтому ресурс бензиновой турбины обычно ниже, чем у дизельной. Она просто работает в более экстремальном режиме.

2.3 Качество масла и интервалы замены

Здесь тоже интересные отличия! Раз уж мы разобрались, что дизельная турбина работает в более комфортных температурных условиях, то и требования к смазке у нее поскромнее.

Дизельное масло, безусловно, жирнее — в его составе больше присадок для нейтрализации серы. Но зато менять его требуется чаще — раз в 8-10 тысяч км. Состав не успевает полностью исчерпать свой ресурс.

А вот бензиновым двигателям хватает замены раз в 15-20 тысяч. Но к следующей замене качество масла уже существенно падает. К тому же в его составе меньше нужных добавок.

В плане масляного обслуживания дизельные турбокомпрессоры тоже имеют определенное преимущество перед бензиновыми.

2.4 Степень сжатия

Если для вас термин «степень сжатия» не пустой звук, то вы уже должны были догадаться, что у дизелей она повыше.

Дизельные движки сжимают топливовоздушную смесь мощнее, чем их бензиновые собратья. А это означает, что все детали в этих моторах делают из более прочных материалов. Которые выдерживают серьезные нагрузки.

Поршневая группа, блок цилиндров — всё рассчитывается на повышенное давление. Запас прочности у турбин для дизелей есть. Это плюс к их ресурсу в сравнении с бензиновыми агрегатами.

3. Отличия турбин для бензина и дизеля

3.1 Материалы деталей

Отличие турбокомпрессоров для бензиновых и дизельных моторов кроется в материалах для их «горячих» узлов. Имею в виду детали, которые напрямую контактируют с раскаленными выхлопными газами.

Для бензиновых турбин их делают из супержаропрочных сплавов. Причина — адские температуры выхлопа, вплотную подбирающиеся к 1000 градусов!

А вот дизели в этом плане поспокойнее. Газы попрохладнее, около 600 градусов. Можно использовать и недорогие материалы.

В общем, меньше жары — турбина служит дольше. Отсюда и берутся легенды о дизельных турбинах, ресурс которых перевалил за полмиллиона км!

3.2 Степень повышения давления

Ещё одно важное отличие турбокомпрессоров для бензиновых и дизельных движков кроется в том, насколько они могут повышать давление подаваемого воздуха.

У дизелей здесь все серьезно — турбины зачастую способны создавать очень высокое давление наддува. Это обусловлено самим принципом работы дизельных моторов — воздух в них сильно сжимается.

С бензиновыми моторами такие фокусы не проходят. Тут есть риск возникновения детонации, то есть самовоспламенения смеси от сильного сжатия ещё до того, как вспыхнет искра. Так что максимальное давление наддува на бензиновых турбинах обычно существенно ниже.

Поэтому ставить турбину с дизеля на бензиновый движок — плохая идея. Мотор ее просто не примет, давление будет чрезмерным. Но использовать бензиновую турбину на дизеле возможно. Правда, эффективность ее работы может оказаться невысокой из-за несоответствия параметров.

3.3 Технологии регулировки турбины

Новые дизельные мотор-ресурсы получили одну крутую опцию — системы регулировки турбокомпрессора под кодовыми названиями VNT (фото 1), VTG(фото 2), VGT(фото 3). В чем их преимущество? А в том, что они подстраивают геометрию, конструкцию турбины уже по ходу движения. То есть, крылья турбины могут принимать разную форму и угол наклона для пиковой отдачи — хоть в городском трафике, хоть при активной езде по трассе.

Чем больше поток отработавших газов, тем интенсивнее раскручивается турбина и тем сильнее наддув. Так вот, благодаря этим системам регулировки лопаток турбины можно обеспечить оптимальные показатели на разных скоростных и нагрузочных режимах.

Но на серийных бензиновых моторах такие технологии пока не используются. Дело в том, что при высочайших температурах выхлопа механизмы регулировки турбины быстро выходят из строя. На дизелях с их умеренными температурами газов такой проблемы нет, поэтому VNT, VTG и VGT там прижились.

4. Преимущества турбонаддува

Турбонаддув — вещь передовая, не поспоришь. Главная его фишка в том, что с его помощью можно серьёзно поднять мощность мотора, не увеличивая при этом его объём. Представьте, берём компактный 1.4-литровый турбодвигатель и сравниваем с 2-литровым атмосферником. И что мы видим? Турбовариант запросто может дать такую же, а то и большую отдачу по лошадиным силам! При этом он легче, что выгодно для управляемости и разгона.

Ещё один плюс турбомоторов — их тяговитость на любых оборотах. Крутящего момента хватает и в городских условиях при старте, и на больших скоростях — машина всегда живо едет, не разочаровывая водителя.

И наконец, благодаря более полному сгоранию смеси, турбодвигатели экономичнее, чем большие атмосферники аналогичной мощности. Да и по вредным выбросам они выигрывают. В турбонаддуве есть куда заглянуть, если ценишь мощность и при этом хочешь сэкономить.

5. Недостатки турбонаддува

Первое, что бросается в глаза — это пресловутая «турбояма». В переводе на человеческий — задержка отклика турбины при резком нажатии на газ. Дело в том, что от момента педали до реального подхвата проходит время, нужное для раскрутки крыльчатки отработкой. Современные системы, конечно, сгладили этот эффект, но он все равно присутствует.

Еще один нюанс — повышенные требования к топливу и маслу. Турбокомпрессор — это все-таки дополнительная нагрузка на мотор, поэтому экономить на расходниках не стоит. А интервалы замены масла придется сократить, т.к. более жесткие условия эксплуатации быстрее «убивают» смазку.

Ну и, наконец, ресурс самой турбины. Она просто не может прожить так же долго, как атмосферный движок. Все-таки запчасть работает при экстремальных температурах и оборотах. Турбины — услуга дорогая, особенно если пойдет речь о полной замене агрегата.

Так что прежде чем решиться на турбомотор, стоит хорошенько все взвесить. Да, мощность и тяга радуют. Но требования к обслуживанию и расходникам тоже не стоит сбрасывать со счетов.

6.1 Проверка исправности турбины на бензиновом двигателе

Что же, турбина поставлена, но как убедиться, что она работает как надо? Сперва обращаем внимание на прямые признаки неладов: потеря тяги, неожиданные холостые обороты, посторонние звуки из-под капота вроде свиста. Ну и не стоит игнорировать шлейф черного дыма из выхлопной трубы.

Дальше более внимательный осмотр. Убедитесь, что нет утечек масла и охладителя. Проверьте равномерность подачи воздуха — если турбина исправна, то шумы воздушного потока должны быть минимальными. Ну и давление наддува не должно проседать излишне.

6.2 Проверка исправности турбины на дизельном двигателе

С дизелями ситуация похожая. Падение тяги, шумы на разных нагрузках, перегрев мотора, увеличение расхода топлива — все это потенциальные признаки турбинных проблем. Отдельно выделю синеватый дымок из выхлопной трубы — он напрямую указывает на износ турбины.

Более детальная диагностика требует демонтажа турбины. Лопатки не должны быть погнутыми или выработанными. Также важно убедиться в нормальном осевом и радиальном люфте вала. Не забудьте про давление масла — на дизелях с турбинами этот параметр строго не должен падать даже на малых оборотах.

Конечно, без помощи спеца тут не обойтись. Но визуальный осмотр — первый шаг на пути к определению исправности наддува.

7. Ресурс турбины на бензиновом и дизельном двигателях

Здесь турбины на дизелях выигрывают у бензиновых собратьев по полной программе. На солярке агрегат запросто отхватывает 300+ тысяч км пробега, прежде чем потребуется ремонт или замена.

Во-первых, более низкие обороты турбины и коленвала. Во-вторых, меньшая температура отработки по сравнению с бензиновыми моторами. Ну и, в-третьих, оптимизированная под дизельную специфику смазка с частой заменой.

На «зажигалках» картина куда более печальная. Высокие обороты, раскаленный выхлоп, обычные масла — все это формирует идеальный коктейль для преждевременного износа турбины. Запчасть начинает сдаваться уже на 70-100 тысячах км. При этом ремонт или замена станут удовольствием отнюдь не из дешевых.

8. Заключение

Технология турбонаддува — вещь мощная, но приходится признать — дизельные турбины показывают себя куда более выносливыми и надежными по сравнению с бензиновыми аналогами.

Разумеется, все имеет свою цену. Дизельные системы требуют более внимательного отношения к обслуживанию, расходникам. Зато взамен они отблагодарят выдающимся ресурсом на фоне бензиновых собратьев.