Турбокомпрессор и турбина в чем разница

Турбонаддув и компрессор — отличия

Основное различие турбины и компрессора — это принцип работы. Турбина приводится в движение отработанными выхлопными газами, в то время как компрессор раскручивается самим двигателем, от чего его также называют механическим нагнетателем. Именно с особенностями работы и связаны преимущества и недостатки двух устройств, устанавливающихся с целью увеличения производительности силового агрегата.

турбина

Более простой по своей конструкции компрессор чаще всего вращается ременным приводом от двигателя. Наиболее распространенные центробежные нагнетатели при помощи крыльчатки прогоняют воздух через свой корпус и отправляют его через впускной коллектор в цилиндры, чем и добавляют двигателю мощности. Главное достоинство такого типа нагнетателя — это постоянная работа, вне зависимости от оборотов мотора. Кроме того среди плюсов можно выделить неприхотливость работы, более низкую стоимость по сравнению с турбиной, относительную легкость монтажа и широкий ассортимент в выборе.

компрессор

К минусам можно отнести ограниченную мощность и более низкий процент КПД при одновременном увеличении расхода топлива, так как мотор будет тратить дополнительную энергию на привод компрессора. rnrnБолее сложный турбонагнетатель состоит из двух крыльчаток. Первая крыльчатка крутится за счет выхлопных газов и через вал обеспечивает движение второй, которая и всасывает воздух. Основное преимущество данного устройства в том, что оно обладает большим процентом КПД и позволяет значительно увеличить мощность силового агрегата, при этом его расход топлива останется неизменным.

Самый же главный недостаток заключается в наличии так называемого турболага или турбоямы, при котором на низких оборотах работа турбины не ощущается. Связано это с тем, что низкий поток выхлопных газов не способен достаточным образом раскрутить крыльчатку, а потому воздух либо не всасывается, либо всасывается в недостаточном объеме. Дороговизну и сложность конструкции также можно отнести к недостаткам турбонагнетателей. Данная статья опубликована в паблике MOTOR. Если вы видите эту статью в другом сообществе, значит ленивые администраторы других сообществ нагло копируют материал у нас и даже не читают его.Особенности конструкциями турбины также является необходимость использования качественного масла, постоянный контроль его уровня и своевременная замена. После работы, особенно долгой или в режиме повышенных оборотов, турбированный двигатель требует минутного отдыха на холостых оборотах.

В настоящее время автопроизводители научились совмещать компрессоры и турбины в одном двигателе, где их симбиоз позволяет избавиться от эффекта турбоямы.

Кроме того для борьбы с этим недостатком могут использоваться две или более турбины разных размеров (малые работают на низких оборотах, а большие — на высоких) и турбины с изменяемой геометрией.

Отличия и достоинства компрессора и турбины для автомобиля – подробный обзор

Некоторые люди по-прежнему не понимают разницы между турбиной и компрессором. Чтобы повысить уровень образованности простых автолюбителей, расскажу по-простому, в чем разница между ними и что лучше. Разберем достоинства и недостатки обоих нагнетателей. Спросим у специалистов о достоинствах и недостатках. Что лучше для автомобиля и какие есть нюансы эксплуатации.

Да, это два нагнетателя воздуха в цилиндры двигателя. Только один называется турбокомпрессором, а второй механическим компрессором. Названия тоже вроде одинаковые, но есть кардинальные отличия. Давайте их подробно рассмотрим.

Чем отличаются

Конструкцией

Турбокомпрессор – это устройство, в народе именуемое турбиной. Состоит из двух частей: турбоустановки и компрессора, соединенных одним валом. Первая часть раскручивается за счет внешнего воздействия, вторая – сжимает, закачивает воздух из атмосферы в двигатель автомобиля.

Механический компрессор – это устройство, которое подает воздух в цилиндры силового агрегата под давлением. Оно тоже сжимает воздух, но в этом устройстве нет турбины, которая бы раскручивала бы его.

Он бывает нескольких типов:

• Роторный;
• Центробежный.

Отличия в конструкции. В центробежном используется лопасти. Создается давление за счет центробежной силы вентилятора. В роторном компрессоре вместо лопастей применены два ротора. Они, вращаясь, сжимают воздух. Чем-то конструкция напоминает ротор бытовой мясорубки.

Принципом действия

Точнее сказать, как происходит передача энергии от двигателя, за счет чего раскручиваются его лопасти или ротора.

В случае с турбокомпрессором, турбина вращается за счет энергии выхлопных газов. Так как она находится на одном валу с компрессором, она передает энергию вращения ему. Он нагнетает воздух в мотор.

Механический компрессор связан жестко с ДВС ременной или шестеренчатой передачей. Количество оборотов напрямую передаются от двигателя к нему. То есть, он физически завязан с мотором. Из этого следует его главный недостаток. Сейчас об этом поговорим.

Что лучше

Мощность

Так как компрессор жестко связан с мотором, то «раскрутить» его выше скорости вращения коленчатого вала не получится. Комбинация шестерней с различным передаточным числом повышают обороты, но более 50-60 тыс. об/мин это значение поднять не получается.

Скорость вращения турбокомпрессора достигает 150-200 тысяч оборотов в минуту. Это значит, что она сильнее сжимает воздух, повышает давление наддува, а значит больше кислорода, проходя через интеркулер попадает в камеру сгорания автомобильного двигателя.

Больше воздуха, значит, увеличиваем количество топлива в топливовоздушной смеси. Это дает значительную прибавку мощности в сравнение с механическими компрессорами. Малообъемный двигатель с турбокомпрессором будет иметь больше лошадиных сил.

Эффективность при разных режимах работы ДВС

Так как турбонагнетатель (второе название турбины) работает за счет скорости выхлопных газов, то на низких оборотах двигателя ей не хватает этой скорости, чтобы полноценно «раскрутить» лопасти компрессора.

Существует так называемая «турбояма». Этот эффект связан с низкой частотой вращения крыльчатки турбины на малых оборотах мотора. В этот момент степень сжатия воздуха минимальная, поэтому эффективность турбокомпрессора низкая. В такие режимы чувствуется провал мощности ДВС при нажатии педали газа.

Простыми словами. Если нажмёте на акселератор, то некоторое время вы не получите большого ускорения. Пока обороты двигателя не вырастут. За счет этого увеличится скорость выхлопных газов. Только тогда турбина сможет раскрутиться до достаточных оборотов, чтобы полноценно включится в работу и увеличить мощность силового агрегата. Водитель в это время чувствует «просадку» мощности, так называемую «турбояму».

Механические компрессоры лишены такого недостатка. Потому что они жестко связаны с коленвалом мотора. Какая бы не была скорость вращения коленчатого вала, она вся передаётся на ротор компрессора. Он уже начинает работать на низких оборотах ДВС. На малой нагрузки вы получаете прибавку мощности.

Но здесь тоже есть нюанс. Центробежные работают на средних и высоких оборотах, на низких их эффективность минимальная. Роторные – включаются в работу на малых оборотах. Это связано с особенностями конструкции. Если это вам интересно, то подробно рассмотрим в другой статье, пишите об этом в комментариях.

Пример из жизни

Владельцы Лада 4х4 задумываются о доработке двигателей своих «железных коней». Причина простая – на бездорожье не хватает мощности мотора, чтобы выбраться из грязи, поэтому приходится его постоянно «рвать». Подобные поездки зачастую проходят на низких оборотах мотора, «в натяг».

Выход простой – установка дополнительных нагнетателей воздуха для увеличения мощности силового агрегата. Но турбонагнетатель в данных режимах будет неэффективен. Поэтому, однозначно все автовладельцы сходятся к одному выводы – компрессор на Ниве лучше турбины.

Расход топлива

Турбокомпрессоры физической связи с мотором не имеют, поэтому не «воруют» у него мощность, создавая дополнительную нагрузку на него. В отличие от механических компрессоров, где связь через ремень или шестерни дополнительно нагружают двигатель. А значит, ему нужно больше потратить бензина, чтобы работать на необходимых оборотах. Поэтому увеличивается расход топлива.

Обслуживание и эксплуатация

В турбокомпрессорах используются подшипники скольжения, из-за больших оборотов агрегата. Необходима дополнительная смазка для уменьшить трения между трущимися деталями. Кроме того, турбины «горячие». Температура выхлопных газов доходит до 1000 градусов. Она передается турбонагнетателю, его нужно остужать. Для этого используется смазка. Она берется из масляного контура двигателя.

Это накладывает определенные ограничения на эксплуатацию турбокомпрессоров:

1. Частая замена моторного масла, использовать качественные смазочные материалы;
2. После поездки не «глушить» сразу мотор, дать ему поработать, чтобы масло остудило турбину;
3. Не рекомендуется начинать активную езду при холодном двигателе. Масло вязкое, зазоры в подшипниках турбокомпрессора маленькие, значит, смазка проникает слабо. Начиная крутить двигатель, увеличиваете обороту турбины, масло поступает плохо – увеличивается износ, уменьшается срок службы турбонагнетателя.

Механический компрессор лишен этих ограничений.

Вывод

Теперь знаете в чем разница между турбиной и компрессором. Однозначно сказать что лучше – затруднительно. У одного и другого варианта нагнетателя есть свои плюсы и минусы.

Вкратце перечислим недостатки и достоинства:

• Турбина придает двигателю больше мощности , но имеет «турбояму» на низких оборотах и повышенные требования к эксплуатации. Она более эффективна, не увеличивает расход топлива;
• Механический компрессор может работать на всем диапазоне оборотов двигателя . Обладает меньшей эффективностью и небольшой прибавкой мощности. Низкая топливная экономичность.

Поэтому в современных двигателях предпочитают использовать тандем этих двух типов. На низких оборотах работает компрессор, на высоких подхватывает турбокомпрессор.

Кроме того, ведутся разработки в конструкции турбин, чтобы заставить работать во всем диапазоне оборотов мотора. Выпускаются турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. Или применяется система с двумя турбинами, так называемая «Biturbo». В каждой из которых разный диаметр улитки. Делается все, чтобы исключить эффект «турбоямы».

Понравилась статья – ставьте лайк. Остались вопросы – пишите их в комментариях. Всем удачи на дорогах!

Чем отличается турбина от турбокомпрессора?

Турбина подает сжатый воздух под напором, а компрессор подает сжатые выхлопные газы под напором.
Разница в некоторой экологичности второго, и в максимально моменте, который у турбины возрастет вместе с оборотами двигателя, а у компрессора прирост стабильный при любых оборотах.

P.S. Это по моей памяти. Но возможно я что то и напутал. Вот что написано в Википедии.

Турбонаддув — один из методов агрегатного наддува, основанный на утилизации энергии отработавших газов. Основной элемент системы — турбокомпрессор, иногда — турбонагнетатель с механическим приводом.

Компрессор в отличии от турбины — это нагнетатель воздуха с механическим приводом от коленвала двигателя, а не от выхлопных газов.

Что лучше: турбина или механический компрессор?

Многие автолюбители очень часто задаются вопросом касательно того, какое решение окажется в итоге лучшим-турбина или компрессор? Такой вопрос может возникнуть как при выборе нового автомобиля, так и при покупке машины б/у. Не менее часто с задачей такого выбора сталкиваются и любители тюнинга.

Рекомендуем также прочесть статью о тюнинге топливной системы. Из этой статьи вы узнаете об устройстве системы, выборе форсунок и топливного насоса для форсированных двигателей.

Стоит отметить в самом начале, что оба устройства одновременно имеют как ряд определенных преимуществ, так и недостатков. Все это однозначно влияет на конечный выбор. Отличия указанных систем заключаются не только во внешнем виде, форме, весе, способе крепления на двигателе и габаритах, но и в главных принципах работы. Не всегда однозначно просто выявить все главные критерии при выборе того или иного устройства. Давайте разбираться в этом вопросе более подробно.

Механический нагнетатель и турбокомпрессор

Турбина представляет собой ротационный двигатель, особенностью которого является его постоянная и беспрерывная работа. Ранние попытки создать турбину предпринимались еще на заре развития человечества, но качественная реализация стала возможна только в 19 веке. Эпоха развития машиностроения позволила создать первые турбины, которые были паровыми. Турбина осуществляет преобразование кинетической энергии пара, газов или воды в полезную механическую работу. Турбины нашли свое применение во многих устройствах, а также стали неотъемлемой частью различных видов транспорта. Это касается как наземных средств передвижения, так и морских судов наряду с воздушными летательными аппаратами.

Если говорить о компрессоре, то конструктивно устройство может иметь разные модификации и успешно применяется во многих промышленных областях. Главной его задачей становится сжатие и подача газа под давлением.

Дальнейшее развитие технологий привело к появлению своеобразного симбиоза турбины и компрессора. Разработка турбокомпрессора позволила значительно повысить КПД и мощность двигателей.

Как известно, получить максимальную мощность мотора без увеличения его объема можно при помощи принудительного нагнетания в камеру сгорания большего количества воздуха. Остается только подать больше топлива и мощность силового агрегата существенно возрастет. Как показывают приведенные в различных источниках данные, в среднем компрессор обеспечивает прибавку мощности до 50% и обеспечивает около 30% прироста крутящего момента.

С этой задачей успешно и по отдельности может справиться как полностью механический, так и турбокомпрессор. Но какое из этих решений лучше? Давайте сравним механический компрессор и турбокомпрессор.

Компрессор VS турбина

Разница между турбиной и компрессором наглядно продемонстрирована в тех отличиях, которые имеются у ряда устройств подобного типа.

• К основным преимуществам компрессора заслуженно относят бесперебойное и равномерное сгорание рабочей смеси. Это качественно влияет на правильность работы всего двигателя и исключает ряд неисправностей, которые могут потенциально возникнуть в процессе эксплуатации такого мотора.
• Основным преимуществом турбины является то, что она не имеет привода от двигателя и питается от энергии выхлопных газов. Это не вызывает потери мощности. Компрессор же берет энергию от двигателя, отнимая при этом до 30% его мощности. Справедливости ради стоит добавить, что эта потеря наиболее проявляется в режиме максимальных нагрузок на ДВС.
• Процесс установки турбины на двигатель является крайне сложным и трудоемким. Не менее сложна и настройка турбокомпрессора, которая потребует существенных финансовых затрат, установки многочисленного дополнительного оборудования и большого количества времени. Еще одним нюансом является то, что перед установкой турбокомпрессора как сам двигатель, так и в ряде случаев трансмиссию нужно существенно и основательно доработать, подготовить к таким сильно возросшим нагрузкам. Если говорить о механическом компрессоре, то двигатель и КПП также дорабатывают, но делается это далеко не всегда, а сама доработка может быть поверхностной.
• Установить компрессор в подкапотное пространство и далее качественно его настроить намного проще, а еще легче произвести последующий правильный подбор параметров необходимой для нормальной работы мотора топливовоздушной рабочей смеси. Установка компрессора облегчена еще и тем, что имеются уже готовые комплекты для решения этой задачи.
• Если турбину в автомобиле нужно настраивать только при помощи квалифицированного специалиста или самостоятельно обладать специальными знаниями, то компрессор не потребует специального оборудования, знаний и навыков. Такие особенности еще более упрощают процесс установки механического наддува.
• Автомобильный турбокомпрессор излишне требователен к смазке и качеству ГСМ. Необходимо реализовать подвод масла под давлением, намного чаще менять указанное масло, организовать слив масла в поддон. Все это увеличивает расходы на последующее содержание авто и на работы по установке турбонаддува. Межсервисные интервалы по замене масла заметно сокращаются. Если не обслуживать турбомотор с завидной регулярностью, тогда машина относительно быстро ответит неисправностями и дополнительными проблемами. Компрессор в этом плане намного менее требователен к качеству топлива и ГСМ.
• За турбиной требуется особый уход. Решение подразумевает целый список периодических процедур по обслуживанию. Механическому компрессору же главное обеспечить только чистоту поступающего воздуха, да и то применительно к кулачковым и шнековым решениям.
• Турбина демонстрирует негативный эффект на низких оборотах, который называется «турбояма». При низком количестве оборотов от турбины ожидать чудес вовсе не стоит. Только средние и максимальные обороты позволяют добиться полной отдачи от силовой установки. В режиме повседневной эксплуатации в городе это не всегда удобно.

• Компрессор представляет собой отдельное и независимое устройство в конструкции всего ДВС, что упрощает процесс его демонтажа, обслуживания и проведения ремонтных работ. Обслуживать компрессор относительно просто, так что намного более доступно получить качественный, менее затратный и квалифицированный ремонт элемента в случае необходимости.
• К плюсам турбины можно заслуженно отнести более высокие обороты сравнительно с компрессором. Но и уровень нагрева турбонаддува намного выше, а перегревается турбина заметно быстрее. Это негативно сказывается на всей работе и состоянии двигателя. Износ мотора при повышенных температурных режимах повышается, а также существенно возрастают требования к системе охлаждения ДВС.
• Компрессор выходит на эффективный показатель практически сразу же после момента запуска двигателя. В этом заключается его безусловное преимущество. Турбина же на низких оборотах работать не будет. При этом не стоит забывать о том, что компрессор отнимает мощность у двигателя, а вот турбина не снимает с мотора часть мощности от дополнительной нагрузки.
• К минусам компрессора однозначно относится повышенный расход топлива по сравнению с турбинами. КПД компрессора также заметно меньше. В плане топливной экономичности турбина в автомобиле представляется лучшим вариантом.
• От двигателя компрессор приводится в действие приводным ремнем или цепью, что требует периодического обслуживания элемента. Если говорить о турбине, то затраты на её обслуживание по сравнению с уходом за компрессором все равно намного больше.
• Подобрать компрессор или готовый комплект установки в свободной продаже однозначно проще и легче. На современном рынке представлен широкий выбор компрессоров различного типа. Выбор турбин сильно ограничен по сравнению с аналогичным выбором компрессоров.
• Высококачественная современная турбина в ряде случаев стоит дороже механического компрессора. Несмотря на это, большинство автомобилей оснащаются именно турбонаддувом, так как турбина намного качественнее повышает производительность ДВС.

Что получается в итоге

1. Компрессор обеспечивает более правильную и стабильную работу двигателя во всех режимах работы, продлевается долговечность мотора;
2. Турбина не отнимает процент общей мощности ДВС;
3. Компрессор проще установить и настроить;
4. Турбина потребует организации подвода и слива масла;
5. Компрессор имеет постоянную отдачу, а турбина зависит от оборотов ДВС;
6. Турбина потребует регулярной диагностики и обслуживания, компрессор проще обслуживать;
7. Компрессор потребляет больше топлива и демонстрирует меньший показатель КПД сравнительно с турбиной;
8. Турбина устанавливается в двигатель с доработками, компрессор же представлен полностью отдельным устройством и обеспечивает простоту при монтаже;
9. Турбина предоставляет лучшие показатели на высоких и максимальных оборотах и пиковых скоростных режимах; Компрессор выделяется подхватом в самом «низу»;
10. Компрессор можно свободно подобрать и приобрести, причем сделать это можно практически под любую модель авто, а вот выбор турбин заметно ограничен;
11. Стоимость компрессора и его установки получается более доступной по сравнению с турбиной;

Как вы уже поняли из всего вышесказанного, установка любого типа компрессора является не самой простой задачей. Перед установкой стоит тщательно взвесить все «за» и «против» относительно каждого из доступных решений по обеспечению наддува, а также просчитать необходимые итоговые показатели мощности в соответствии с поставленной задачей.

Сегодня же оптимальным можно считать систему двойного наддува, когда на одном моторе задействованы механический компрессор и турбонаддув одновременно. При этом устройства работают на разных оборотах, обеспечивая максимум эластичности и комфорта в широком диапазоне оборотов двигателя.