Содержание
Дизельный двигатель с турбонаддувом
История создания дизельных двигателей с турбонаддувом
Турбокомпрессоры применялись для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания еще на этапе развития этого вида технологий. Запатентованный американцем Альфредом Бюхи в 1911 году турбокомпрессор на заре своего развития сыграл значительную роль в военной авиации – турбированные бензиновые двигатели ставились на истребители и бомбардировщики для повышения их высотности. Свое применение в автомобильном дизелестироении технология нашла относительно недавно. Первым серийным автомобилем с турбированным дизелем был появившийся в 1978 г. Mercedes-Benz 300 SD, а в 1981 г. за ним последовал VW Turbodiesel.
Устройство и принцип работы дизельного двигателя с турбонаддувом
Принцип работы турбированного дизельного двигателя основан на использовании энергии выхлопных газов. Покинув цилиндр, отработавшие газы попадают на крыльчатку турбины, вращая ее и закрепленную с ней на одном валу турбину компрессора, встроенного в систему подачи воздуха в цилиндры.
Таким образом, в отличие от атмосферных дизелей, в турбокомпрессорных агрегатах воздух в цилиндры подается принудительно под более высоким давлением. В итоге объем воздуха, попадающего в цилиндр за один цикл, возрастает. В сочетании с увеличением объема сгорающего топлива (пропорции топливно-воздушной смеси остаются неизменными) это дает прирост мощности до 25%.
Для еще большего повышения объема поступающего в цилиндры воздуха дополнительно применяют интеркулер – специальное устройство, охлаждающее атмосферный воздух перед нагнетанием в двигатель. Из школьного курса физики известно, что холодный воздух занимает меньше места, чем теплый. Таким образом, при охлаждении можно «затолкать» в цилиндр больше воздуха за цикл.
В результате у турбодизеля меньше удельный эффективный расход топлива (в граммах на киловатт-час) и выше объемная мощность (количество лошадиных сил на литр объема двигателя). Все это обеспечивает возможность существенно подрастить суммарную мощность мотора без значительного увеличения его габаритов и числа оборотов.
Плюсы и минусы дизельного двигателя с турбонаддувом
Обратная сторона повышения мощности мотора при сохранении общих характеристик, то есть форсирования, – более интенсивный износ узлов, как следствие, снижение ресурса силовой установки. Кроме того, турбины требуют применения специальных сортов моторных масел и строгого соблюдения рекомендуемых изготовителем сроков обслуживания. Еще более требователен к вниманию владельца воздушный фильтр. Также в работе двигателей с турбинами низкого давления может присутствовать эффект «турбоямы», выражающийся в заметном «проседании» на низких и средних оборотах двигателя.
Турбированные моторы менее экономичны, чем атмосферные дизели, потребляя на 20 – 50% больше топлива при том же объеме. Еще один явный недостаток системы турбонаддува – она очень чувствительна к износу поршневой группы. Возрастание давления картерных газов ощутимо снижает ресурс турбины. При продолжительной работе в таких условиях наступает «масляное голодание» и поломка турбокомпрессора.
Причем повреждение этого агрегата вполне может привести к выходу из строя всего двигателя, а турбированные дизели еще менее ремонтопригодны, чем их атмосферные братья.
Да и вообще, наличие технически сложного турбокомпрессора, нуждающегося в дополнительных устройствах стабилизации давления, аварийного его сброса и так далее делает силовую установку автомобиля более замысловатой, увеличивая число деталей, а значит, снижая общую надежность. К тому же, ресурс самого турбокомпрессора значительно меньше, чем аналогичный показатель двигателя в целом.
Современные технологии усовершенствования дизельных двигателей
Значительную популярность сегодня приобрела система повышения эффективности и гибкости режимов дизеля под названием «Common-Rail». Если в традиционном дизельном двигателе каждая секция насоса высокого давления подает топливо в отдельный топливопровод, замкнутый на одну форсунку. Даже несмотря на изрядную толщину стенок топливопроводов при подаче в них жидкости под давлением в 1500-2000 атмосфер они незначительно, но «раздуваются».
В результате попадающая в цилиндр порция топлива отличается от расчетной. «Довесок», сгорая, увеличивает расход горючего, повышает дымность и снижает полноту сгорания топливно-воздушной смеси.
Удачное инженерное решение этой проблемы разработали одновременно сразу несколько автопроизводителей. В новой системе топливный насос высокого давления подает горючее в общий трубопровод — топливную рампу, которая, помимо прочего, играет роль ресивера, то есть стабилизатора давления в контуре. В рампе все время присутствует постоянный объем топлива, находящегося не под пульсирующим давлением, а под постоянным.
К тому же, развитие интеллектуальных технологий позволило оснастить форсунки электронными системами открытия (в традиционных дизелях регулировка циклов впрыска происходит гидромеханическим способом при повышении давления в трубопроводе). Электронный блок, управляющий работой форсунок, учитывает информацию о положении педали акселератора, давлении в рампе, температурном режиме двигателя, его нагрузке и т.
д. На основе этих данных рассчитывается размер порции топлива и момент его подачи.
Еще одно новшество, появившееся благодаря развитию автомобильной электроники – двухэтапная подача топлива в камеру сгорания. Сначала впрыскивается «разгонная» (около миллиграмма) порция. При сгорании она дополнительно к эффекту сжатия повышает температуру в камере, и основная доза, впрыскиваемая следом, сгорает более плавно, также плавно наращивая давление в цилиндре. В результате двигатель работает мягче и менее шумно, а расход топлива сокращается примерно на 20% при одновременном возрастании крутящего момента на малых оборотах на 25%. Что немаловажно — уменьшается содержание в выхлопе сажи.
Среди новых разработок, призванных улучшить экологические характеристики дизелей одновременно с оптимизацией их экономичности, наиболее перспективной считается система BlueTec, разработанная специалистами концерна Daimler AG. Основная ее составляющая – инновационная методика каталитической нейтрализации выхлопных газов.
Каталитические нейтрализаторы современных автомобилей работают за счет керамических или металлических «сот», покрытых слоем химически активных веществ — катализаторов. Катализаторы окисляют или восстанавливают токсичные соединения CO, CH и NOx до углекислого газа, простого азота и воды.
Однако особенности дизельного топлива, а также процессов образования и сгорания топливно-воздушной смеси в дизеле таковы, что выхлоп содержит не только вредные химические компоненты, но большое количество сажи. Причем если начать уменьшать долю сажи возрастает содержание NOx, и наоборот. Таким образом, для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна многокомпонентная химико-механическая система, усложняющая конструкцию автомобиля и, как следствие, снижающая рентабельность производства.
Технология BlueTec построена на сочетании традиционных и новых решений. Сначала отработавшие газы проходят имеющийся на большинстве дизельных автомашин противосажевый фильтр и катализатор, «истребляющий» соединения углерода.
Далее в выпускной тракт впрыскивается активный реагент AdВlue на основе мочевины (раствора аммиака в воде). Получившаяся смесь попадает в специальный нейтрализатор избирательного действия (SCR), в котором аммиак из AdBlue под влиянием катализа при температуре 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота, «разбирая» их на азот и воду. Здесь же «дожигаются» остальные вредные компоненты.
При очевидных плюсах BlueTec имеет не менее очевидные минусы. Хранение запаса компонента AdВlue требует отдельной емкости. Сама система осложняется за счет присутствия дополнительных узлов и магистралей. К тому же, система еще более прихотлива к качеству топлива и может работать только на солярке с минимальным содержанием серы.
Еще одна весьма актуальная для России проблема — раствор AdВlue замерзает при минус 11,5 градусов. Поэтому инженеры BlueTec сейчас активно работают над совершенствованием систем без использования мочевины. Сегодня проходят опробование и доработку комплексы из противосажевого фильтра, платинового каталитического нейтрализатора и двух SCR-катализаторов, «заряженных» исключительно на борьбу с оксидами азота.
Главная
Мощность машины зависит от типа мотора. Выбирая автомобиль, важно определиться, какой лучше: турбированный двигатель или атмосферный. О достоинствах автомобильных силовых агрегатов поговорим в данной статье.
Главные принципы работы турбо и атмосферного двигателя
В обычном ДВС давление воздуха равно привычному атмосферному. Смесь газов через систему фильтров заходит в цилиндры, когда на впуске там создается разрежение. Поршень идет вниз и втягивает воздух, который потом смешивается с топливом, а непосредственно в цилиндре этот состав молниеносно загорается от искры. В результате взрыва повышается давление на поршень, он начинает двигаться и толкает всю механику. Машина едет. В моторе, оснащенном турбиной, в цилиндры принудительно нагнетается больше сжатого воздуха, а топливо сгорает полностью. Повышается крутящий момент и мощность. В турбированном двигателе используется энергия выхлопных газов, давление на поршни намного выше, поэтому двигаются они быстрее, и скорость транспорта выше.
Разница между атмосферником и турбо в том, как и в каком объеме поступает воздух в цилиндры.
Плюсы и минусы турбо- и атмосферного двигателя
Определиться, какой хороший двигатель, поможет сравнительный анализ достоинств и недостатков силовых агрегатов авто. Сравним их в таблице по типичным критериям.
| Атмосферник | Турбо | |||
| Характеристики | + | — | + | — |
| Ресурс, при одинаковом объеме двигателя, до капремонта. | 300-400 тыс. км. | 100-120 тыс. км. | ||
| Простота эксплуатации и ремонт. | Прост и неприхотлив. Не нужно долго прогревать и давать работать на холостом ходу, после длительной поездки. Восстановление обойдется в 3 раза дешевле. | Сложный агрегат с электронной СУД, датчиками, трубопроводами. На прогрев зимой уходит 5-7 минут. В случае поломки нужна компьютерная диагностика систем на СТО. Затратный ремонт турбины. | ||
| Расход топлива и масла. | Расход масла меньше, нет устройств, которые требуют дополнительной смазки. | Топлива уходит на 30-35% больше. | ||
| Скорость и мощность. | Сравнительно не большая. | |||
| Тяга. | Оборотов мало. На большие нагрузки не рассчитан. | |||
| Качество ГСМ. | Не требовательны к качеству топлива и масла. Менять масло можно через 15-20 тыс. км пробега. | Требовательны к качеству топлива и масла. Смазку и фильтры нужно менять в 2 раза чаще. | ||
| Евро стандарты для двигателей по СО2. | Низкий уровень. |
Для любителей спокойной езды по городу атмосферный дизельный двигатель лучший, дешевый и долговечный вариант.
Можно ли на атмосферный двигатель поставить турбину?
Бензиновый атмосферный двигатель с турбонаддувом становится более экономичным, а его объем не меняется. К примеру, турбированный автомобиль с 1,4 литровым мотором легко выдаст мощь, словно на нем стоит 1,8 литровый движок. Турбина значительно улучшает динамические характеристики авто. Компрессор на атмосферном двигателе считается более простым решением для увеличения мощности мотора монтаж проще. Техническое усовершенствование авто затрагивает многие его важные системы: воздушную, масляную, топливную, СУД и д.р. Понадобятся дополнительные запчасти. Бывает, что подобрать недостающие детали к конкретной модели настолько тяжело, что проще купить новое авто. Процесс переоборудования очень трудоемкий и без навыков сборки/разборки мотора и ремонта турбины сделать это сложно.
Поэтому если решились на прошивку мотора, советуем доверить ее специалистам со стажем.
Вернутся к списку «Статьи и новости»
Где нас можно найти
- Сдать в ремонт или получить заказанную турбину можно по следующим адресам.
- Ремонт и установка турбин
- Только прием в ремонт
Работаем по Украине, СНГ
Отправить турбокомпресор на ремонт или получить купленную турбину можно через курьерские службы.
Подробнее
Турбонаддув и наддув: анализ преимуществ, затрат и недостатков
Когда я тридцать с лишним лет назад учился летать на Восточном побережье, слово «турбонаддув» было ругательством. Все говорили, что турбины дорогие, неэффективные, требующие больших затрат на техническое обслуживание, вызывающие проблемы, резко сокращающие межремонтный период и имеющие смысл только для людей, проживающих в Скалистых горах Колорадо.
Будучи молодым, впечатлительным летчиком, я купил его… замок, сток и интеркулер.
Свой первый самолет я купил в 1968, симпатичная консервативная Cessna 182 без наддува. После четырех лет и 1000 часов налета на Skylane я перешел на более мощную убирающуюся BellancaSuper Viking, которая также была без наддува. Вслед за Bellanca я летал на нескольких убирающихся одноместных самолетах, включая Bonanza и Cessna 210. Все без наддува.
Моя турбо-инициация
И вот девять лет назад я купил свой первый самолет с турбонаддувом. Не просто самолет с турбонаддувом, заметьте. Турбированный твин. Мой первый твин. А 1979 Cessna Turbo 310, а точнее, с парой турбированных двигателей TCM TSIO-520.
Я до смерти боялся, что эта двухтурбинная машина съест меня из дома и дома. На самом деле, я пообещал себе, что если 310 начнет проявлять признаки того, что он лимон или ангарная королева, я продам его в одно мгновение… и куплю какой-нибудь хороший консервативный атмосферный сингл.
Ну вот и я девять лет и почти 2000 часов спустя. Я все еще владею T310R. Удивительно, но он оказался самым надежным и безотказным самолетом, который у меня когда-либо был. И действительно замечательная машина для путешествий.
В итоге мое отношение к турбонаддуву стало полным-восемьдесят. Мой следующий самолет может и не будет близнецом, но точно будет с турбонаддувом. Я бы никогда больше не подумал о покупке самолета без наддува. Вот как сильно я отношусь ко многим преимуществам турбонаддува.
Между прочим, большая часть последующего обсуждения на самом деле не ограничивается близнецами: оно в равной степени применимо и к одиноким.
Турбины и лед
Если бы мне нужно было выделить одно преимущество турбонаддува над всеми остальными, я думаю, что это должна быть защита от обледенения. До покупки T310 большинство моих самых страшных полетов были связаны с обледенением корпуса. Летать на безнаддувном самолете в IMC, когда уровень замерзания ниже MEA, совсем не весело.
Даже если вершины находятся ниже потолка эксплуатации самолета, попытка превзойти слой обледенения в птице с анемичным набором высоты редко бывает выигрышным предложением. Поверьте мне, я был там и пробовал это.
Итак, когда я впервые получил своего близнеца, вы можете себе представить, как я был взволнован тем, что у меня есть все эти причудливые известные приспособления для обледенения: ботинки, горячий реквизит, нагревательная пластина лобового стекла, обогреваемые статические и топливные вентиляционные отверстия и т. д.
Но за девять лет полетов на моем T310, большую часть из которых это были рейсы от побережья к побережью в любую погоду, я не могу вспомнить ни одного полета, в котором наличие ботинок и другого противообледенительного снаряжения давало бы решающее преимущество.
Знаешь почему? Потому что самолет с турбонаддувом!
С турбонаддувом всегда есть высота, свободная ото льда… ниже уровня замерзания, на вершине или выше, где достаточно холодно, чтобы обледенение не было проблемой.
А с полной взлетной мощностью, доступной на высоте до 20 000 футов, становится возможным подняться надо льдом.
Если бы мне пришлось совершить поездку в условиях обледенения и мне предложили выбрать сапоги с турбонаддувом или противообледенительные сапоги (но не оба), это не было бы проблемой. Я бы каждый раз выбирал турбо.
Конечно, иметь и турбо, и сапоги еще приятнее.
Избегайте ухабов
Грозы — еще один источник потных ладоней и испачканного нижнего белья, и здесь турбонаддув тоже дает значительные преимущества.
Возможность путешествовать в подростковом и двадцатилетнем возрасте не позволит вам превзойти линию фронтальных гроз. Но когда вы проникаете в поле грозовых воздушных масс, эшелон полета 200 часто бывает достаточно высоким, чтобы обеспечить хорошую визуальную перспективу и позволить вам визуально обойти наросты. И лично я предпочел бы избегать глаз, а не полагаться на штормовой прицел или метеорологический радар.
Даже когда обледенение и гроза не являются фактором, турбонаддув часто позволяет найти ровный воздух, когда самолет без наддува сильно избивается ухабами.
Хотя турбулентность обычно считается скорее неприятностью, чем серьезной угрозой, она может быть серьезной причиной дискомфорта и усталости, особенно в длительных поездках, в которых я часто летаю. Я с радостью откажусь от 10 или 15 узлов путевой скорости, чтобы выбраться из неспокойного воздуха.
Скорость и набор высоты
Турбонаддув часто рекламируют как «моду скорости», а иногда так оно и есть. Я имел удовольствие поймать несколько 100-узловых попутных ветров на нижних эшелонах полета, которые позволили мне разогнаться до 300 узлов на показаниях путевой скорости и позволили мне преодолеть более половины страны без остановок… и, черт возьми, это всегда весело! Но, честно говоря, такого рода сценарии случаются недостаточно часто, чтобы оправдать турбонаддув.
Игнорируя ветер (который всегда больше вредит, чем помогает в долгосрочной перспективе), турбонаддув дает скромные преимущества в скорости. Cessna 310 без наддува движется со скоростью около 180 узлов на высоте 6000 футов и мощностью 75%.
При той же мощности мой T310 разгоняется до 195 км на высоте 12 000 футов (где дополнительный кислород не требуется) и 215 км на высоте 20 000 футов.
Но я не летаю на нем так быстро, потому что это сократит срок службы двигателя и сожжет много топлива (подробнее об этом позже). Я предпочитаю сбрасывать газ до 65% мощности или меньше и двигаться со скоростью 185 000 000 на низком или 205 000 на верхнем. При таком полете турбо дает мне небольшое преимущество в скорости, но ничего, что меня слишком воодушевляет. Вот почему скорость довольно низкая в моем списке преимуществ турбонаддува.
По иронии судьбы, улучшенные взлетно-посадочные характеристики и набор высоты в условиях высокой плотности и высоты, возможно, являются преимуществом, которое чаще всего называют турбонаддувом, но оно находится в самом конце моего списка. Это может иметь большое значение для людей, которые живут на больших высотах или часто летают в горные аэропорты. Я просто не один из них. Когда я лечу в Колорадо или Вайоминг, пунктом назначения обычно является большой аэропорт с взлетно-посадочной полосой более 10 000.
Так что характеристики взлета и набора высоты обычно не являются серьезной проблемой.
Если подумать, я помню несколько «захватывающих» взлетов на «Белланке» на полном ходу в жаркие летние дни из Саут-Лейк-Тахо, Альбукерке или Санта-Фе, несмотря на большую длину взлетно-посадочной полосы. Этого больше не происходит, когда я летаю на турбо.
Короткий межремонтный период?
Уменьшение межремонтного пробега и увеличение объема технического обслуживания двигателя, вероятно, являются наиболее часто упоминаемым недостатком турбонаддува. Например, опубликованное межремонтное время для IO-520-MB в безнаддувной Cessna310 составляет 1700 часов, а для TSIO-520-BB в моем T310 заявлено всего 1400 часов.
Но что на самом деле означает опубликованный TBO? На самом деле чертовски мало. Некоторые двигатели TCM практически никогда не доходят до межремонтного периода, в то время как другие двигатели значительно преодолевают его.
Возьмем, к примеру, мой T310. Когда мои двигатели достигли своего 1400-часового межсервисного пробега, они все еще работали прекрасно и демонстрировали все признаки хорошего состояния.
Поэтому я продолжал летать и проверять. И летать, и проверять. Наконец, в 19:00 в 6-м цилиндре левого двигателя начала теряться компрессия из-за негерметичности выпускного клапана. Так что я вытащил оба двигателя и сделал их более специализированными.
Отчеты об инспекции из моторного цеха были довольно интересными. За исключением изношенных направляющих выпускных клапанов, все двенадцать цилиндров двух двигателей на 500 часов после межремонтного интервала все еще находились в новых пределах! Шатуны, кулачки, подшипники и шестерни выглядели как новые, слишком.
Оглядываясь назад после осмотра при разборке, эти двигатели могли быть заменены клапанами и работать еще 1000 часов. Вот и все для опубликованных TBO.
Сколько это стоит?
Как насчет повышенных затрат на техническое обслуживание, связанных с турбонаддувом? Даже если вы принимаете теорию о сокращении межремонтного пробега (которую я не принимаю, основываясь на опыте), затраты на самом деле не так высоки, как многие думают.
Давайте попробуем их количественно оценить.
Ремонтный заводской ремонт IO-520-MB без наддува имеет розничную цену (обмен) около 17 000 долларов США и опубликованный межремонтный ресурс 1700 часов; это рассчитывается как резерв на капитальный ремонт в размере 10 долларов США в час. Восстановленный TSIO-520-BB с турбонаддувом продается примерно за 21 000 долларов США и имеет межремонтный ресурс 1400 часов; резерв на капитальный ремонт составляет 15 долларов в час. Итак, определите штраф за капитальный ремонт для турбонаддува в размере 5 долларов в час (за двигатель).
Теперь давайте будем пессимистами и скажем, что вы не эксплуатируете свой двигатель с турбонаддувом на пониженных настройках крейсерской мощности (как это делаю я), и поэтому предположим, что двигатель с турбонаддувом сжигает на дополнительный галлон в час больше, чем его обычный собрат. Это добавляет 2 доллара в час (на двигатель) к эксплуатационным расходам.
Теперь давайте будем еще более пессимистичными и предположим, что из-за того, что ваш двигатель работает так интенсивно, турбонагнетатель, перепускная заслонка и контроллер нуждаются в капитальном ремонте в середине капитального ремонта (мой не делал).
Это стоит около 2800 долларов, поэтому добавляется еще 2 доллара в час (из расчета 1400 часов TBO). Какого черта, давайте даже добавим дополнительно 1 доллар в час на ремонт выхлопной системы!
.Используя этот анализ наихудшего случая, дополнительные затраты на турбонаддув достигают 10 долларов в час (на двигатель). Это точно не больше, а скорее всего меньше.
Если мы говорим о самолете класса Bonanza или 210 (который стоит от 100 до 150 долларов в час), дополнительные 10 долларов в час на турбонаддув — это мелочь. То же самое относится и к стоимости 20 долларов в час для близнецов (что стоит 200 или 300 долларов в час на лету).
Неэффективно?
Как насчет плохой экономии топлива, на которую часто ссылаются критики турбонаддува?
Ну, это правда, что большинство двигателей без наддува имеют степень сжатия 8,5:1, а большинство двигателей с турбонаддувом — только 7,5:1. Двигатель с турбонаддувом немного менее экономичен (поэтому мы добавили этот дополнительный 1 галлон в час в нашем анализе затрат).
Но рассмотрение КПД двигателя не раскрывает всей истории, потому что игнорируется тот факт, что планеры гораздо более эффективны на больших высотах, которые позволяет турбонаддув. За счет снижения мощности с 75% до 65% и набора высоты с 6000 футов до 12000 футов мой T310 может летать на 5 узлов быстрее, чем 310 без наддува, и делать это при меньшем расходе топлива. Если я хочу надеть канюлю, я могу подняться до эшелона полета 200 и превзойти 310 без турбонаддува на 25 узлов без потери расхода топлива.
Самолет без наддува эффективнее турбо, только если заставить оба самолета лететь на одинаковой малой высоте. А это просто нереально.
Почему плохая репутация?
Если турбонаддув такая панацея, то почему у него такая паршивая репутация? Есть несколько веских причин.
Во-первых, двигатели с турбонаддувом гораздо более уязвимы в руках неуклюжего пилота. Вы знаете, тот тип, который хлопает дроссельной заслонкой, не заботится о точном наклоне, работает всухую и т.
Д. Двигатель без наддува может выдержать определенное количество таких злоупотреблений, но двигатель с турбонаддувом не может. .
Итак, если ваш самолет используется для обучения или сдачи в аренду и на нем летает много пилотов, вам, вероятно, не нужен турбодвигатель. Но если вы единственный пилот и прилагаете реальные усилия для бережного обращения с двигателем, вам, вероятно, повезет с турбонаддувом, как и мне.
Проблемные двигатели
В некоторых двигателях используется турбонаддув для получения дополнительной мощности на уровне моря, а не просто для поддержания производительности на уровне моря на высоте. многие близнецы, преобразованные в RAM, имеют печальный послужной список опубликованных TBO, не говоря уже о том, чтобы выйти за его пределы. То же самое относится и к 225-сильному TSIO-360 в P337.
При прочих равных, чем выше красная черта MP, тем меньше срок службы двигателя с турбонаддувом. Лучшими кандидатами на долгий срок службы двигателя являются «турбо-нормализованные» двигатели, такие как двигатели мощностью 285 л.
с. в моем T310 (обозначены красной линией при очень консервативном 32 дюймах MP).
или более, одна из лучших вещей, которые вы можете сделать для увеличения срока службы двигателя, — это просто «уменьшить номинальные характеристики» двигателя. Летайте на более низких настройках мощности, и он прослужит намного дольше.
Некоторые недорогие самолеты с турбонаддувом, такие как Piper Turbo Arrow, Mooney 231 и Piper Seneca II, используют проблемный двигатель серии ContinentalIO-360 в сочетании с системой фиксированного перепускного клапана, которая заставляет турбокомпрессор работать усердно, даже когда он вам не нужен. Это. Эти установки редко требуют капитального ремонта и обычно требуют среднесрочного капитального ремонта турбины. Двигатели с фиксированным перепускным клапаном также требуют высокой рабочей нагрузки на пилота, потому что давление в коллекторе имеет тенденцию быть весьма нестабильным.
К счастью, Cessna так и не выпустила систему фиксированного перепускного клапана для самолетов.
Тем не менее, T337 и P337 используют проблемный ContinentalTSIO-360, но с автоматическим вестгейтом.
Турбины вторичного рынка
Еще в 70-х было модно навешивать турбокомпрессоры вторичного рынка на все виды двигателей без наддува. Rayjay производил комплекты STC для турбонаддува самых разных самолетов. Большинство этих установок превратились в настоящую катастрофу и оказались чрезвычайно ненадежными и требовательными к обслуживанию. Избегайте их, как чумы.
Раньше я советовал держаться подальше от всех преобразований турбонаддува послепродажного обслуживания. Но в настоящее время я делаю исключение для преобразований турбо-нормализации в Bonanzas и Cardinals, сделанных FliteCraft Turbo в Пагоса-Спрингс, Колорадо (тел. 970-731-2127, факс 970-731-2524, электронная почта[email protected]). Эти преобразования ничуть не хуже, чем любая установка factoryturbo, и даже лучше, чем большинство других.
Промежуточные охладители
Также были серьезные проблемы с промежуточными охладителями вторичного рынка, которые многие владельцы турбокомпрессоров добавляют к самолетам с заводским турбонаддувом.
В общем, промежуточное охлаждение является хорошей идеей, потому что оно позволяет двигателю с турбонаддувом дышать более холодным воздухом, тем самым улучшая запасы детонации, снижая CHT и повышая эффективность. Проблема обычно не в самих интеркулерах, а в том, что STC часто не требуют надлежащего дополнения к руководству по летной эксплуатации с исправленными диаграммами характеристик.
Поскольку двигатель дышит более холодным и плотным воздухом, для компенсации MP необходимо отрегулировать вниз, часто на несколько дюймов. Но многие владельцы заканчивают тем, что устанавливают послепродажный интеркулер, а затем пытаются летать, используя исходные заводские данные о производительности. Делая это, легко поверить, что вы едете с мощностью 70%, но на самом деле вместо этого вы едете с мощностью 85%. Вы можете себе представить, что это делает для долговечности двигателя.
Если вы летите на самолете с промежуточным охладителем вторичного рынка, вам необходимо уменьшить MP, указанный в таблицах производительности POH, на 1–3 дюйма, в зависимости от высоты.
Чем выше вы летите, тем больше вам нужно приспосабливаться.
В общем, расход топлива является отличным индикатором выходной мощности. Если вы обнаружите, что ваш самолет сжигает больше топлива, чем требует POH, очень вероятно, что вы потребляете больше лошадиных сил, чем вы думаете.
Кислород по сравнению с наддувом
Чтобы максимально использовать преимущества турбонаддува для преодоления льда и ухабов (и для того, чтобы поймать случайный попутный ветер со скоростью 100 узлов), нам нужно подняться до 20 или 20 градусов. А это значит, что мы должны либо дышать дополнительным кислородом, либо у нас должен быть герметичный самолет.
До начала 1980-х летать высоко и без давления означало носить кислородную маску. И, честно говоря, кислородные маски — настоящая головная боль.
Лично мне маски очень неудобны. Когда я их ношу, мои очки обычно запотевают, а усы всегда промокают от пота.
Маски также мешают общению. Вы не можете использовать обычный микрофон гарнитуры, а микрофоны в маске звучат примерно так же разборчиво, как при использовании громкой связи через всю комнату.
Другими словами, кислородные маски — отстой!
В начале 1980-х годов FAA одобрило использование канюль для вдыхания дополнительного кислорода в полете. Это оказалось огромным благом для самолетов с турбонаддувом, но без давления. Канюли чрезвычайно удобны, настолько, что легко забыть, что вы их носите. Канюли позволяют нормально дышать, нормально общаться, даже есть и пить в полете. А так называемые «сохраняющие» канюли в сочетании с откалиброванными нониусными расходомерами позволяют увеличить подачу кислорода в два-три раза по сравнению с маской.
Канюли решают многие проблемы, связанные с вдыханием дополнительного кислорода, но не все. Канюли одобрены для использования только до FL180; известно, что некоторые из нас немного отодвинули этот предел, но я могу лично засвидетельствовать, что канюля не обеспечивает достаточного количества кислорода намного выше FL200.
Кроме того, некоторые люди просто не чувствуют себя хорошо на 100% кислороде, и точка. Он имеет тенденцию высушивать слизистые оболочки носа и горла, а продолжительное дыхание вызывает у некоторых людей проблемы со средним ухом.
Другие страдают от «высотной болезни». «это мягкая форма «изгибов».
Дополнительный кислород также может быть проблемой, если вы перевозите много пассажиров. Этого баллона с кислородом может хватить на долгое время, если из него дышат только один или два человека, но четыре или шесть могут опустошить его довольно быстро. Кроме того, некоторые пассажиры просто не хотят возиться с кислородными принадлежностями (канюлями или масками), а других пассажиров (особенно детей и младенцев) нелегко убедить использовать кислород.
Так что, если вы часто перевозите пассажиров или относитесь к тем людям, у которых есть проблемы с дыханием через трубку, вы можете серьезно подумать о герметичном самолете.
Сколько стоит герметизация?
Однако связанные с этим затраты значительны. Герметичные самолеты дороже покупать, дороже эксплуатировать и дороже обслуживать.
Рассмотрим конкретный пример. Согласно последнему выпуску BlueBook, Cessna 340A с наддувом 1980 года выпуска продается по средней розничной цене 265 000 долларов.
Его негерметичный аналог, CessnaT310R 1980 года, имеет среднюю розничную цену 168 000 долларов. Таким образом, герметичный самолет стоит почти 100 000 долларов.
В то же время 340A весит примерно на 500 фунтов больше, чем T310R (но не имеет большей полезной нагрузки), сжигает на 3 галлона в час больше и движется на несколько узлов медленнее на большинстве высот.
Техническое обслуживание птицефабрик под давлением также обходится дороже, но не по той причине, о которой вы могли подумать. Сама система наддува требует минимального обслуживания и редко доставляет какие-либо проблемы. Когда это происходит, решение обычно довольно простое: ремонт плохой дверной пломбы или очистка залипшего выпускного клапана.
Однако герметизация делает некоторые другие задачи по техническому обслуживанию намного более сложными и трудоемкими. Например, установка GPS-антенны, счетчика топлива или многозондовой системы EGT является гораздо более сложной задачей на герметичном самолете из-за необходимости прокладки проводки через сосуд высокого давления.
Замена троса управления двигателем или топливной магистрали также является гораздо более трудоемкой по той же причине.
Дополнительные затраты на техническое обслуживание герметизации трудно измерить в долларах в час. Большинство рутинных операций по техническому обслуживанию не более сложны на герметичном самолете. Но некоторые функции, связанные с проникновением в сосуд под давлением, могут быть намного более сложными и, следовательно, дорогими.
Кроме того, у герметичных самолетов чаще возникают проблемы с двигателем, чем у негерметичных. Опять же, это не вина системы наддува. Это просто потому, что герметичные самолеты склонны проводить гораздо больше времени в полете на больших высотах, чем негерметичные. Пилот Cessna T310R дважды подумает, прежде чем подниматься на эшелон полета, просто потому, что для этого ему нужно использовать кислород, а пилот Cessna 340A поднимется туда, не задумываясь.
На больших высотах турбо работает сильнее, а двигатель работает быстрее.
В долгосрочной перспективе это означает, что при прочих равных условиях герметизированный самолет, как правило, будет иметь худший срок службы двигателя, чем его негерметичный собрат.
Конечно, все остальное не обязательно должно быть равным. Самолет с герметичным двигателем в руках пилота, уделяющего пристальное внимание правильному управлению силовой установкой (прогрев, охлаждение, настройки мощности, наклон, контроль температуры), может иметь большую удачу с двигателями. руки неуклюжего пилота могут обернуться катастрофой при техническом обслуживании.
Итог
Если вы используете свой самолет в качестве серьезного транспортного средства, особенно если вы совершаете длительные полеты в приборную погоду, как я, вам следует серьезно подумать о турбонаддуве.
Если вы уделяете особое внимание управлению силовой установкой, используете консервативные настройки мощности, избегаете проблемных двигателей (например, сильнофорсированных, с фиксированным вестгейтом или большинства дополнительных надстроек) и будете осторожны с интеркулерами вторичного рынка, я думаю, вы обнаружите— как и я, — что преимущества турбонаддува намного перевешивают его очень скромные затраты. Если вы не летаете много в высокогорные аэропорты, самые большие преимущества турбонаддува заключаются в том, что вы избегаете обледенения, гроз и турбулентности.
И рано или поздно вы поймаете один из этих 100-узловых попутных ветров и поставите большой смайлик в свой бортовой журнал.
Преимущества и недостатки двигателей с турбонаддувом
Турбированные двигатели В настоящее время они стали очень распространенными. Благодаря им наши автомобили более эффективны и обладают большей мощностью. Но не все и преимущества . Существует также ряд недостатков , которые могут заставить нас задуматься, хотим ли мы двигатель с такими характеристиками. Ниже мы перечислим его плюсы и минусы, чтобы вам было понятно.
Сначала краткий обзор механизма . Турбокомпрессор использует выхлопные газы для увеличения количества воздуха , поступающего в двигатель. Для выполнения этой функции он имеет два основных элемента. Первый из них турбина и второй компрессор . Выхлопные газы проходят через турбину, вращающую турбокомпрессор, который проталкивает воздух через компрессор, чтобы он набирал давление. Оказавшись в таком состоянии высокого давления (а значит и большей скорости), воздух направляется во впускной коллектор.
Table of Contents
- 1 Advantages
- 1.1 engine performance
- 1.2 Fuel savings
- 1.3 High altitude operation
- 2 Disadvantages
- 2.1 relative brittleness
- 2.2 late
Advantages
engine производительность
Одним из больших преимуществ двигателей с турбонаддувом является производительность . Двигатели с этим устройством могут получить большую мощность при меньшем рабочем объеме. Что-то особенно заметное в спортивных автомобилях. Впрочем, речь не обязательно о максимальной мощности, она тоже ищет увеличить крутящий момент .
Турбированные двигатели выдают свой максимальный крутящий момент намного раньше , чем атмосферные. Для тех, кто не знаком с термином крутящий момент, это означает, что они начинают сильно давить раньше. Например, безнаддувный двигатель, такой как в Opel Astra 1.4 мощностью 100 л.с. с 2010 года, обеспечивает максимальный крутящий момент 4.000 об/мин . С другой стороны, его замена, пришедшая в 2106 году, Opel Astra 1.0 Turbo мощностью 105 л.с., достигает своего максимального крутящего момента гораздо раньше. 1800 об/мин . Результатом является более комфортное вождение, при котором вам не нужно так много переключать передачи, потому что автомобиль намного раньше реагирует на тахометр.
Подпишитесь на наш канал Youtube
Экономия топлива
Двигатели с турбонаддувом значительно облегчают Рекуперацию энергии , потому что они используют скорость выхлопных газов. Им нужно меньше революционизировать , чтобы получить ту же производительность. Вот почему они потребляют меньше энергии, так как им приходится меньше крутить двигатель, в результате чего снижение внутреннего трения . Кроме того, с включением турбонаддува в последние годы наблюдается тенденция к уменьшению объема двигателя до (уменьшение размеров). Это приводит к еще большему уменьшению трения и уменьшению веса двигателя.
Эксплуатация на большой высоте
Двигатели с турбонаддувом нормально функционируют на любой высоте , независимо от ее уровня относительно уровня моря. Атмосферные теряют мощность из-за того, что в поступающем в двигатель воздухе меньше кислорода и у них нет никакой возможности принудительно поступить в двигатель. Те, у кого турбо, обнаруживают, что кислорода меньше, и блок управления дает команду турбо на 9.0183 удар с большим давлением . Таким образом компенсируется потеря мощности.
Недостатки
относительная хрупкость
турбо не требует особого обслуживания . Он использует то же масло, что и двигатель, и не требует дополнительных работ в мастерской для поддержания его в оптимальном состоянии. Что для этого требуется, так это дополнительная осторожность со стороны водителя. Рекомендуем ознакомиться со статьей Позаботимся о турбонагнетателе нашей машины, чтобы узнать, какие есть хорошие привычки, чтобы он прослужил так же долго, как и сам автомобиль.
поздно
Одним из наиболее часто встречающихся недостатков турбонаддува является то, что ваш ответ не является немедленным . Чтобы сжать воздух, поступающий во впуск двигателя, требуется несколько секунд, и поэтому существует задержка с момента нажатия акселератора до тех пор, пока не поступит вся мощность, которую мы просим.
Есть несколько идей по устранению или минимизации турбо-задержки . Например, его двигатель с одной турбиной на каждый цилиндр, который был запатентован в 2017 году. Поскольку каждая турбина расположена очень близко к цилиндрам, сжатый воздух очень быстро достигает места назначения. Еще одно решение, примененное Mercedes, размещает турбонагнетатели внутри «V» двигателя, чтобы минимизировать расстояние, которое выхлопные газы проходят до турбокомпрессора.
Существует также другая система, используемая в некоторых двигателях Ford, например, 2.3 EcoBoost , недавно приобретенная компанией Focus ST. Эта система поддерживает впрыск топлива в двигатель , когда водитель убирает ногу с педали акселератора. Таким образом, он сохраняет обороты турбонагнетателя и, следовательно, давление воздуха. Конечно, этот режим работы используется только тогда, когда активированы более спортивные режимы вождения, иначе расход топлива резко возрастет.
Если вы хотите узнать больше про турбо или турбокомпрессор, не пропустите статью о его эксплуатации.