Выбор между бензиновыми и дизельными двигателями становится актуальным в свете экологических стандартов и экономической эффективности. Бензиновые и дизельные турбины имеют уникальные характеристики, влияющие на производительность, расход топлива и эксплуатационные расходы. В статье рассмотрим ключевые различия между этими типами турбин, их преимущества и недостатки, что поможет читателям сделать осознанный выбор при покупке транспортного средства или выборе технологии для промышленного применения.
Отличия бензиновых и дизельных турбин
Основное различие между компонентами турбонагнетателя заключается в материалах для лопастей и корпуса. Для определения типа топлива, для которого предназначена турбина, требуется опытный механик-турбинист.
Лопасти турбины приводятся в движение потоком отработанных газов. В дизельных двигателях температура газов на выходе не превышает 850 °C, хотя дизтопливо может продолжать гореть и в выпускном коллекторе. В бензиновых двигателях температура отработанных газов составляет не менее 1000 °C.
Из-за разницы в температурах, лопасти и корпус агрегата изготавливаются из различных материалов.
Для крыльчатки турбины используются жаропрочные никелевые сплавы: GMR 235 (для температур до 850 °C) и Inconel 713 (для бензиновых турбин, рассчитан на работу с газами до 1000 °C).
Корпуса дизельных турбин изготавливаются из серого чугуна (макс. температура — 650 °C), кремниево-молибденового чугуна (720 °C) и чугуна с вермикулярным графитом GGV SiMo (850 °C).
Для бензиновых турбин применяются жаропрочные сплавы, выдерживающие температуры свыше 1000 °C (например, аустенитные стали и сплав NiResist 5).
Второе отличие заключается в том, что бензиновые турбины рассчитаны на низкое давление отработанных газов, в то время как давление газов от дизельного топлива в 3-5 раз выше.
Таким образом, установка бензиновой турбины на дизельный двигатель и наоборот недопустима, так как это может привести к детонации и снижению эффективности работы двигателей.
Кроме того, в конструкции бензиновых турбин не используется схема компрессора с изменяемой геометрией. Технологические решения VNT, VTG, VGT не подходят для высоких температур выхлопа бензиновых двигателей, поэтому бензиновая турбина включает только основные компоненты.
Читайте также:
Эксперты в области энергетики отмечают, что выбор между бензиновой и дизельной турбиной зависит от множества факторов, включая эффективность, стоимость и экологические характеристики. Бензиновые турбины, как правило, легче и обеспечивают более высокую мощность на единицу веса, что делает их предпочтительными для легких транспортных средств и спортивных автомобилей. Однако они имеют меньшую топливную эффективность и более высокие выбросы углекислого газа.
С другой стороны, дизельные турбины отличаются высокой топливной экономичностью и долговечностью, что делает их идеальными для грузовых автомобилей и промышленных приложений. Тем не менее, они могут быть тяжелее и дороже в производстве. Эксперты также подчеркивают, что дизельные двигатели часто имеют более высокий уровень выбросов оксидов азота и частиц, что вызывает экологические опасения. Таким образом, выбор между этими двумя типами турбин должен основываться на конкретных потребностях и условиях эксплуатации.
Особенности дизельной турбины
Дизельная, как и бензиновая турбина, относятся к навесному узлу мотора. Турбонагнетатель врезается в систему выпускного коллектора и для своей работы использует все двигательные системы: охлаждение и смазки, вентиляции картерного блока, впуска и выпуска отработанных газов.
Турбина нагнетает воздух в топливные цилиндры под высоким давлением. Ротор турбины раскручивается, пропуская через себя энергию отработанного топлива, и приводит в движение лопасти нагнетателя — происходит всасывание воздуха из атмосферы, сжатие его и подача в блок цилиндров. Скорость вращения турбинного ротора на некоторых дизельных моторах может доходить до 250 000 оборотов в минуту — этот показатель считается нормальным, но для некоторых турбокомпрессоров это граница допустимых возможностей.
Конструктивно турбина состоит из двух блоков: колесо турбинное и компрессорное. Поскольку колеса имеют лопасти, второе их название – крыльчатки. Оба блока фиксируются на роторном валу. Главные детали дизельной турбины:
- крыльчатка турбонагнетателя (входит в блок горячей улитки);• крыльчатка компрессора (блок холодной улитки);• блок подшипников;
• корпус турбины;
• роторный вал.
| Характеристика | Бензиновая турбина | Дизельная турбина |
|---|---|---|
| Тип топлива | Бензин | Дизельное топливо |
| Крутящий момент | Обычно ниже при низких оборотах, пик достигается на более высоких оборотах | Обычно выше при низких оборотах, более плавный подхват |
| Мощность | Может быть высокой, но часто требует высоких оборотов для достижения пика | Может быть высокой, но часто достигается на более низких оборотах |
| Экономичность | Может быть высокой при спокойной езде, но снижается при агрессивном стиле вождения | Обычно выше, особенно при длительных поездках на низких оборотах |
| Экологичность | Выбросы CO2 могут быть выше, чем у дизеля, особенно при высоких нагрузках | Выбросы CO2 могут быть ниже, чем у бензина, но выбросы NOx могут быть выше |
| Стоимость топлива | Обычно дороже | Обычно дешевле |
| Ресурс двигателя | Может быть ниже из-за более высоких рабочих температур | Может быть выше из-за более низких рабочих температур |
| Звук работы | Обычно более тихий и плавный | Обычно более грубый и шумный |
| Обслуживание | Может быть дороже из-за более частой замены свечей зажигания и других компонентов | Может быть дешевле, но требует более частой замены масла |
| Цена автомобиля | Может быть ниже | Может быть выше |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о различиях между бензиновыми и дизельными турбинами:
-
Топливная система и сгорание: Бензиновые турбины используют искровое зажигание, что позволяет им работать на более высоких оборотах и обеспечивать большую мощность на малых объемах. В отличие от этого, дизельные турбины полагаются на сжатие для воспламенения топлива, что делает их более эффективными при низких оборотах и обеспечивает более высокий крутящий момент.
-
Эффективность и экономия топлива: Дизельные турбины, как правило, более эффективны в плане расхода топлива, особенно при длительных поездках и высоких нагрузках. Это связано с более высоким коэффициентом сжатия и энергетической плотностью дизельного топлива. В то же время бензиновые турбины могут обеспечивать более высокую мощность и динамику, что делает их предпочтительными для спортивных автомобилей.
-
Выбросы и экология: Дизельные турбины, хотя и более эффективны, часто производят больше оксидов азота (NOx) и сажи, что может негативно сказываться на экологии и здоровье человека. Бензиновые турбины, в свою очередь, выделяют больше углекислого газа (CO2), но имеют меньшие выбросы NOx. Это приводит к тому, что выбор между этими типами турбин может зависеть от экологических норм и требований в разных странах.
Особенности турбинного блока как главного элемента нагнетателя
Горячая улитка пропускает выхлопные газы при высокой температуре. Проходя через улитку, газы ускоряются и вращают роторный вал, после чего выбрасываются через выходной клапан. Скорость вращения турбины зависит от оборотов двигателя — на холостом ходу турбина почти не активируется.
В конструкциях дизельных турбин используется разное количество каналов для отработанных газов и электронная система управления потоком с изменяемой геометрией.
Компрессорный блок
Часть турбины, через которую нагнетается атмосферный воздух, называют компрессором. Главные компоненты: корпус (холодная улитка), ротор. Ротор жестко установлен на общую ось с крыльчаткой турбины. При вращении первой происходит движение роторного колеса в обратном направлении. За счет вращения алюминиевых лопастей ротора воздух затягивается вихревым потоком, давление воздуха увеличивается за счет перехода потока с центра ротора на его стенки.
-
Читайте также:
Воздушный фильтр, установленный на входе во впускной коллектор, препятствует попаданию грязи, мелкого мусора, и пр. в турбину.
Конструкция оси турбины
В центре турбонагнетателя расположен осевой блок, включающий радиальные, скользящие и упорные подшипники. Он работает благодаря масляной системе двигателя. Для обеспечения максимальной скорости вращения ротора необходимо создать масляную прослойку между валом и подшипниками, что предотвращает трение между деталями, которые сильно прижимаются друг к другу. Если в турбине отсутствует система охлаждения корпуса, смазка также помогает отводить тепло от горячей улитки и вала.
При ремонте турбин одной из первых проблем является эксплуатация устройства «на сухую», когда детали работают с недостаточной смазкой. В таких случаях на корпусе турбины появляются следы перегрева, характерные «цвета побежалости», детали быстро изнашиваются, а также происходит коксование картера, масляной трубки и всех компонентов турбины.
Мифы о масляном фильтре
Развеем заблуждение некоторых автомобилистов, которые говорят, что своевременная замена масляного фильтра предотвратит износ движущих деталей турбины. В момент холодного пуска, равно и тогда, когда масляной фильтр засорился до своего критического уровня, предохранительный клапан фильтра приоткрывается, и часть масла всегда проникает в систему турбины, как и в масляную систему всего силового блока. Клапан останется в полуоткрытом или в полностью открытом состоянии до тех пор, пока масло не нагреется до своей нормы. Таким образом, все инородные частицы, взвеси, которые есть в масле, окажутся рано или поздно в турбине.
Особенности бензиновой турбины
Принцип работы турбонагнетателя для бензиновых двигателей схож с дизельными. Отработанный бензин попадает в выпускной коллектор, где находится патрубок горячей улитки с лопастным колесом. Выхлопные газы вращают турбинное колесо, передавая вращение на компрессорное колесо через ось. Отработанные газы выводятся наружу. В результате вращения ротора атмосферный воздух закачивается в холодную улитку и поступает в цилиндры двигателя, что способствует более интенсивному сгоранию топлива и увеличению оборотов мотора.
Автолюбители, устанавливающие турбонаддув на бензиновые двигатели или выбирающие заводскую комплектацию с турбиной, отмечают увеличение мощности на 20-30% и более ровную кривую момента в широком диапазоне оборотов. Однако они сталкиваются с определенными трудностями.
Преимущества полного сгорания топлива и экономии на топливе могут быть компенсированы высокой требовательностью силового агрегата к качеству бензина и маслу, ассортимент которого для турбированных бензиновых двигателей ограничен. Замена масляного фильтра требуется каждые 5-6 тысяч километров.
Бензиновая турбина в три раза чаще, чем дизельная, вызывает детонацию из-за низкого качества топлива и возможных неисправностей интеркулера.
Хотя производители утверждают, что срок службы турбины соответствует сроку эксплуатации двигателя, на практике дизельные турбины служат 30-45% от ресурса мотора, а бензиновые — лишь 15-25%.
Тюнинг карбюраторного и инжекторного мотора
Бензиновые инжекторные двигатели проектируются производителем под рабочую турбину на этапе расчетов силы коленвала и объема цилиндров. В турбированный атмосферник закладываются усиленные параметры всех деталей двигателя, от дополнительного хромирования выхлопного патрубка до уплотненных колец.
В случае с дизельными моторами такого нет — почти 95% всех дизелей проектируется или уже с турбокомпрессором, или с учетом установки турбины если не в базовом комплекте, то при тюнинге.
При тюнинге инжекторного мотора переделке подлежит в первую очередь коленчатый вал — его потребуется усилить минимум на 30%. Система выпуска и впуска также потребует переделки и установки фланцев под турбину, дополнительная система маслоподачи должна стабильно крепиться. В этом случае используют технические отверстия в картере, которые забиты заглушками.
Турбина на карбюраторные моторы никогда не проектировалась в условиях КП завода-производителя. Были ограниченные серии карбюраторных турбированных авто, но не для гражданского населения. Но тюнинговать карбюраторный двигатель, увеличив его производительность турбиной, вполне возможно. При переделке карбюраторного мотора под турбину следует учесть главные особенности:
- Интеркулер (радиатор) должен оптимально охлаждать сжатый воздух перед подачей в цилиндры, чтобы предотвратить возможность детонации.2. Сложность при замене жиклеров на аналогичные большего диаметра.3. Требуется увеличить объем камеры сгорания и установить дополнительные прокладки, чтобы избежать детонации.
-
Читайте также:
Проблемы турбоямы
Турбояма — явление, знакомое водителям автомобилей с турбонаддувом. Оно проявляется в виде временного снижения мощности двигателя при нажатой педали акселератора, за которым следует резкий рост оборотов, создающий эффект “подпрыгивания” автомобиля.
С технической точки зрения, турбояма возникает из-за того, что турбинное колесо не успевает раскрутиться на низких оборотах двигателя. Низкая скорость коленвала и недостаточно разогретое масло мешают поступлению воздуха в цилиндры. По мере прогрева двигателя увеличивается количество кислорода, что приводит к росту выхлопных газов. Это позволяет закачать в цилиндры больше кислорода, вызывая интенсивное сгорание топлива и скачок оборотов двигателя.
Проверенные производители
Делая выбор в сторону установки бензиновой или дизельной турбины, рекомендуется останавливаться на оригинальных агрегатах. Хотя многие ремонтники «турбинисты» скептически отзываются обо всех типах турбин, отмечая их быстрый износ, но оригинальные турбины все же отвечают своим характеристикам, хотя производители, ставя срок их эксплуатации равный сроку хода мотора, и кривят душой. К таким производителям можно отнеси торговые марки:
- IHI – США;• Borg Warner – Германия;• Garrett – США;
• Holset – Англия.
Компания Holset выпускает турбины со скользящими лопастями, но агрегаты рассчитаны только на грузовые автомобили.
Если говорить о дизельных моторах, то для них установка турбины абсолютно оправдана — уже невозможно представить себе автомобиль, работающий на дизтопливе без системы турбокомпрессора. Если рассматривать бензиновые моторы, то выбор стандартного атмосферного двигателя во многих случаях предпочтительнее, чем установка турбины. Как альтернативу для увеличения мощности бензинового агрегата часто используют компрессор ( supercharger) вместо классической турбины.
Экологические аспекты и выбросы
При сравнении бензиновых и дизельных турбин важным аспектом являются их экологические характеристики и уровень выбросов. Оба типа двигателей имеют свои преимущества и недостатки, которые влияют на окружающую среду.
Бензиновые турбины, как правило, производят меньше оксидов азота (NOx) по сравнению с дизельными. Это связано с тем, что в процессе сгорания бензина температура в камере сгорания ниже, что снижает образование NOx. Однако бензиновые двигатели выделяют больше углеводородов и угарного газа, что также негативно сказывается на экологии. В современных бензиновых двигателях активно используются катализаторы, которые помогают снизить уровень вредных выбросов, но их эффективность может варьироваться в зависимости от условий эксплуатации.
С другой стороны, дизельные турбины, как правило, более эффективны и экономичны, что позволяет им производить меньше углекислого газа (CO2) на единицу энергии. Однако они выделяют больше NOx и твердых частиц, что делает их менее экологически чистыми. В последние годы разработаны технологии, такие как системы рециркуляции отработавших газов (EGR) и селективная каталитическая редукция (SCR), которые помогают снизить уровень выбросов NOx и твердых частиц в дизельных двигателях.
Также стоит отметить, что дизельные двигатели имеют тенденцию к более длительному сроку службы и меньшему расходу топлива, что может снизить общий углеродный след в долгосрочной перспективе. Однако, учитывая более высокие выбросы NOx и твердых частиц, дизельные турбины могут оказаться менее приемлемыми в условиях строгих экологических норм, особенно в городских условиях.
В заключение, выбор между бензиновой и дизельной турбиной с точки зрения экологических аспектов зависит от множества факторов, включая тип использования, условия эксплуатации и действующие экологические нормы. Оба типа двигателей имеют свои сильные и слабые стороны, и их влияние на окружающую среду требует комплексного анализа и учета всех факторов.
Вопрос-ответ
Что лучше турбодизель или турбо бензин?
Бензиновый автомобиль быстрее разгоняется с места до сотни, однако дизельный лучше ведет себя при обгонах, и буксировочная способность у него выше. Против дизеля говорит разве что повышенная вибрация и уровень шума. Однако чем новее автомобиль, тем эта разница менее ощутима.
Чем отличается бензиновая турбина от дизельной?
Турбины дизельных двигателей раскручиваются благодаря выхлопным газам, максимальная температура которых равна 850 градусам. А вот на бензиновую турбину газ воздействует при температуре около 1000 градусов.
Что дает турбина на бензиновом двигателе?
Турбонаддув — еще один способ повысить мощность, не увеличивая при этом количество цилиндров и объем двигателя. Автомобильная турбина принудительно нагнетает большое количество сжатого воздуха в мотор и тем самым повышает его производительность (мощность) и эффективность (экономичность).
Советы
СОВЕТ №1
При выборе между бензиновой и дизельной турбиной, учитывайте свои потребности в мощности и экономии топлива. Бензиновые турбины обычно обеспечивают более высокую мощность и динамику, в то время как дизельные предлагают лучшую топливную эффективность и больший крутящий момент на низких оборотах.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на стоимость обслуживания и ремонта. Дизельные турбины могут требовать более дорогих запчастей и обслуживания, однако они часто служат дольше, что может компенсировать первоначальные затраты.
СОВЕТ №3
Учитывайте экологические нормы и требования. В некоторых регионах дизельные двигатели могут сталкиваться с более строгими экологическими ограничениями, что может повлиять на ваш выбор в зависимости от места эксплуатации автомобиля.
СОВЕТ №4
Не забывайте о типе вождения. Если вы часто ездите по городу с частыми остановками и стартами, бензиновая турбина может быть более подходящей. Для длительных поездок на трассе дизельная турбина может оказаться более выгодной.
