Różnice między silnikami wolnossącymi i turbodoładowanymi

Jak działa samochód> Różnice między silnikami wolnossącymi i turbodoładowanymi

Jest to temat, który stał się priorytetem po masowym wprowadzeniu mniejszych silników. Była to więc okazja do napisania artykułu, który spróbuje to wyjaśnić, więc przyjrzyjmy się wszystkim elementom, które odróżniają silniki wolnossące od silników z turbodoładowaniem.

Przeczytaj także: praca turbosprężarki.

Podstawowa zasada

Ponieważ nie wszyscy z was są mistrzami mechaniki, rzućmy okiem na silniki wolnossące i doładowane.

Przede wszystkim wyjaśnijmy, że te terminy oznaczają przede wszystkim wlot powietrza, więc nie dbamy o resztę. Silnik wolnossący można traktować jako „standardowy” silnik, co oznacza, że ​​w naturalny sposób oddycha powietrzem zewnętrznym poprzez ruch posuwisto-zwrotny tłoków, które następnie działają tutaj jak pompy ssące.

Silnik z doładowaniem wykorzystuje system dodatków, aby wtłaczać do silnika jeszcze więcej powietrza. Tym samym oprócz zasysania powietrza ruchem tłoków dodajemy więcej za pomocą sprężarki. Istnieją dwa typy:

• Napędzany energią silnika = sprężarka - doładowanie
• Sterowany wydech = turbosprężarka.

Silnik turbo = większa moc

Pierwsza obserwacja: silnik z turbodoładowaniem ma potencjalnie większą moc. Rzeczywiście, moc pochodzi bezpośrednio ze spalania w cylindrach, im jest to ważniejsze, tym bardziej cylinder „porusza się”, a co za tym idzie, samochód jest mocniejszy. Dzięki turbosprężarce możesz wcisnąć do cylindrów więcej powietrza niż bez niej. A ponieważ możemy wysłać więcej utleniacza (powietrza, a zwłaszcza tej odrobiny tlenu, która się tam znajduje), możemy wysłać więcej paliwa. Dlatego mamy więcej energii do spalenia na cykl, więc mamy więcej energii. Określenie „doładowanie” też ma duże znaczenie, dosłownie zapychamy silnik powietrzem i paliwem, „wpychamy” jak najwięcej do cylindrów.

458 Italia ma wolnossący silnik 4.5 o mocy 570 KM.

488 GTB (zamiennik) jest wyposażony w doładowany silnik 4.0 o mocy 100 KM. więcej (stąd 670). Mamy więc mniejszy silnik i większą moc (dwie turbiny, po jednej na rząd cylindrów). Z każdym większym kryzysem producenci przynoszą nam swoje turbiny. To rzeczywiście zdarzało się już w przeszłości i być może w przyszłości ponownie zostaną porzucone (chyba że elektryczność zastąpi ciepło), nawet jeśli w kontekście „klimatycznym” szanse są niewielkie. Polityka ".

Mniej wydrążony silnik turbo

Silnik wolnossący podczas zwiększania obrotów zasysa coraz więcej powietrza, więc jego moc wzrasta wraz z obrotami, ponieważ wtedy zużywa najwięcej powietrza i paliwa. Silnik z turbodoładowaniem może mieć dużo powietrza i paliwa przy niskich obrotach, ponieważ turbosprężarka napełnia cylindry „sztucznym” powietrzem (powietrze, które jest w ten sposób dodawane do powietrza naturalnie zasysanego przez ruch cylindrów). Im więcej utleniacza, tym więcej paliwa jest wysyłane przy niskich prędkościach, co skutkuje nadmiarem energii (jest to rodzaj dopingu).

Należy jednak pamiętać, że sprężarki napędzane silnikiem (sprężarka napędzana wałem korbowym) umożliwiają wtłaczanie powietrza do silnika nawet przy niższych obrotach. Turbosprężarka jest napędzana powietrzem uchodzącym z rury wydechowej, więc nie może dobrze pracować na bardzo niskich obrotach (gdzie przepływ spalin nie jest bardzo ważny).

Należy również pamiętać, że turbosprężarka nie może pracować tak samo przy wszystkich prędkościach, „śmigła” turbin nie mogą pracować tak samo w zależności od siły wiatru (stąd prędkość i przepływ spalin). W rezultacie turbo działa najlepiej w ograniczonym zakresie, stąd efekt kopnięcia tyłka. Mamy wtedy dwa rozwiązania: turbosprężarkę o zmiennej geometrii, która zmienia nachylenie żeber, albo podwójne, a nawet potrójne doładowanie. Gdy mamy kilka turbin, jedna dba o niskie obroty (małe przepływy, stąd małe turbo przystosowane do tych „wiatrów”), a druga o wysokie prędkości (bardziej ogólnie logiczne jest, że przepływy są przy tym ważniejsze punkt. tam). Za pomocą tego urządzenia znajdujemy wówczas liniowe przyspieszenie silnika wolnossącego, ale ze znacznie większym chwytaniem i oczywiście momentem obrotowym (oczywiście przy równej pojemności skokowej).

konsumpcja? To zależy …

To prowadzi nas do dość ważnego i kontrowersyjnego punktu. Czy turbodoładowany silnik zużywa mniej? Jeśli spojrzysz na liczby producentów, możesz powiedzieć, że tak. Jednak w rzeczywistości bardzo często wszystko jest bardzo dobre, a niuanse należy omówić.

Zużycie przez producentów zależy od cyklu NEDC, a mianowicie od konkretnego sposobu użytkowania samochodu: bardzo niskie przyspieszenie i bardzo ograniczona średnia prędkość.

W tym przypadku turbodoładowane silniki są na szczycie, ponieważ nie zużywają go dużo ...

W rzeczywistości główna zaleta zmniejszonego silnika z turbodoładowaniem polega na jego niewielkich rozmiarach. Mały silnik, bardzo logicznie, zużywa mniej niż duży.

Niestety mały silnik ma ograniczoną moc, ponieważ nie może wchłonąć dużo powietrza, a co za tym idzie spalić dużo paliwa (ponieważ komory spalania są małe). Fakt zastosowania turbosprężarki umożliwia sztuczne zwiększenie jej pojemności skokowej i przywrócenie mocy utraconej podczas skurczu: możemy wprowadzić objętość powietrza przekraczającą wielkość komory, ponieważ turbosprężarka wysyła sprężone powietrze, które pobiera powietrze. mniej miejsca (jest również chłodzony przez wymiennik ciepła w celu dalszego zmniejszenia objętości). Krótko mówiąc, możemy sprzedawać silniki 1.0 o mocy ponad 100 KM, podczas gdy bez turbosprężarki byłyby one ograniczone do około sześćdziesięciu, więc nie można ich sprzedawać w wielu samochodach.

W ramach homologacji cyklu NEDC używamy samochodów przy niskich prędkościach (wolne niskie przyspieszenie na obrotach), więc rezultatem jest mały silnik, który pracuje cicho, w którym to przypadku nie zużywa dużo. Jeśli uruchomię 1.5 l i 3.0 l obok siebie przy niskich i równych obrotach, to logicznie rzecz biorąc, 3.0 zużyje więcej.

Tak więc przy niskich obrotach silnik z turbodoładowaniem będzie pracował jak silnik wolnossący, ponieważ nie będzie korzystał z turbodoładowania (spaliny są zbyt słabe, aby go ożywić).

I tu silniki turbo oszukują świat, zużywają niewiele przy niskich obrotach w porównaniu z atmosferycznymi, bo średnio są mniejsze (mniej = mniejsze spalanie, powtarzam, wiem).

Jednak w prawdziwym użyciu czasami rzeczy idą tak daleko, że jest na odwrót! Rzeczywiście, podczas wchodzenia na wieże (a więc gdy używamy mocy w przeciwieństwie do cyklu NEDC) włącza się turbosprężarka, a następnie zaczyna wtryskiwać bardzo duży strumień powietrza do silnika. Niestety im więcej powietrza tym więcej trzeba zrekompensować wysyłając paliwo co dosłownie rozsadza spalanie.

Podsumujmy więc: producenci zmniejszyli silniki, aby lepiej przebiegały cykl NEDC, a tym samym niższe wartości zużycia. Jednak, aby zapewnić ten sam poziom mocy, co „stare duże silniki”, dodali turbosprężarkę (lub doładowanie). Podczas cyklu turbosprężarka pracuje bardzo mało, a nawet dostarcza trochę dodatkowej energii dzięki rozprężaniu spalin (spaliny zajmują więcej miejsca niż mieszanka, która dostała się do silnika, to rozprężanie jest kontrolowane przez turbinę), co skutkuje przy niewielkim zużyciu, bo silnik jest mały, przypominam (jeśli porównamy dwie identyczne objętości z turbodoładowaniem i bez, turbodoładowany zużyje bardziej logicznie). W rzeczywistości ludzie wykorzystują całą moc swojego samochodu, przez co turbosprężarka pracuje ciężej. Silnik jest przedmuchiwany powietrzem, dlatego też musi być „naładowany” benzyną: zużycie gwałtownie wzrasta, nawet przy małych silnikach…

Ze swojej strony czasami z obawą zauważam, że wielu z Was jest bardzo niezadowolonych z realnego zużycia małych silników benzynowych (słynne 1.0, 1.2, 1.4 itd.). Kiedy wielu wraca z oleju napędowego, szok staje się jeszcze ważniejszy. Niektórzy nawet sprzedają swój samochód od razu... Więc bądź ostrożny przy zakupie małego silnika benzynowego, nie zawsze zdziałają cuda.

Słaby dźwięk?

W przypadku silnika z turbodoładowaniem układ wydechowy jest jeszcze trudniejszy... W rzeczywistości, oprócz katalizatorów i filtra cząstek stałych, mamy teraz turbinę, która jest zasilana przepływami spowodowanymi usuwaniem gazów spalinowych. Wszystko to oznacza, że ​​wciąż dodajemy coś, co blokuje linię, więc słyszymy trochę mniej hałasu. Ponadto prędkość jest niższa, więc silnik może piszczeć ciszej.

F1 jest najlepszym przykładem, jaki istnieje, a radość widza została znacznie zmniejszona (dźwięk silnika był jednym z głównych składników, a ja ze swojej strony strasznie tęsknię za wolnossącymi silnikami V8!).

Tutaj wyraźnie widać, że turbo trochę przeszkadza na poziomie wydechu… (kolektor po prawej stronie, turbo zamontowane po lewej)

FERRARI / V8 ATMO VS V8 TURBO! Wybierz jeden!

Spotter (GE Supercars) zrobił dla Ciebie porównanie. Należy jednak pamiętać, że różnica jest bardziej zauważalna w innych samochodach (zwłaszcza F1), ponieważ Ferrari mimo to zadbało o to, aby turbosprężarka jak najmniej karała homologację, zmuszając inżynierów do ciężkiej pracy. Bez względu na wszystko, mamy 9000 obr./min na 458 i 8200 obr./min na 488 GTB (wiedząc również, że 488 generuje mniej hałasu przy tej samej prędkości).

Redukcja biegów z turbo?

Tak, przy dwóch turbinach, które zbierają strumienie spalin i przesyłają sprężone powietrze do silnika, jest tutaj granica: nie możemy sprawić, by obie kręciły się zbyt szybko, a wtedy mamy też opór na poziomie wylotu spalin, co robimy nie mają z silnikiem wolnossącym (turbo przeszkadza). Należy jednak pamiętać, że turbina, która dostarcza sprężone powietrze do silnika, jest sterowana elektronicznie przez zawór obejściowy zaworu obejściowego, dzięki czemu możemy ograniczyć dopływ sprężonego powietrza do silnika (częściowo tak się dzieje). przejdzie w tryb blokady, zawór obejściowy uwolni całe ciśnienie do powietrza, a nie do silnika.

Dlatego wszystko to jest zbliżone do tego, co widzieliśmy w poprzednim akapicie.

Duży rozmach?

Częściowo z tych samych powodów dostajemy silniki o większej bezwładności. Zmniejsza również przyjemność i uczucie sportowego charakteru. Turbiny wpływają na przepływ powietrza dolotowego (wlotowego) i wylotowego (wylotowego), a tym samym powodują pewną bezwładność w zakresie szybkości przyspieszania i zwalniania tego ostatniego. Należy jednak uważać, ponieważ duży wpływ na to zachowanie ma również architektura silnika (silnik w V, płaski, rzędowy itp.).

W rezultacie, po dodaniu gazu silnik przyspiesza (mówię o prędkości) i zwalnia nieco wolniej... Nawet benzyna zaczyna zachowywać się jak diesle, które zwykle pracują z turbodoładowaniem przez ponad godzinę długi czas (na przykład M4 lub Giulia Quadrifoglio, a żeby wymienić tylko kilka, 488 GTB robi wysiłek, ale też nie jest doskonały).

Jeśli nie jest to tak poważne w samochodzie każdego, to w supersamochodzie - 200 000 euro - znacznie więcej! Te stare w atmosferze powinny zyskać na popularności w nadchodzących latach.

Dźwięk wydechu Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio Verde QV Carabinieri | policyjny supersamochód

Spotkanie w 20. sekundzie, aby usłyszeć bezwładność silnika, jest zbyt cichy, prawda?

Wolniejsza reakcja

Inną konsekwencją jest to, że reakcja silnika jest mniej imponująca. Ferrari dokłada również wszelkich starań, aby pokazać potencjalnym klientom, że zrobiono wszystko, aby zmniejszyć reakcję silnika, pomimo turbodoładowania 488 GTB.

Mniej szlachetny?

Niezupełnie... Jak doładowanie może sprawić, że silnik stanie się mniej szlachetny? Jeśli wiele osób uważa inaczej, ja ze swojej strony uważam, że to nie ma sensu, ale być może się mylę. Z drugiej strony może to uczynić go mniej atrakcyjnym, a to już inna sprawa.

Niezawodność: półmaszt turbo

To jest głupia i nikczemna logika. Im więcej części w silniku, tym większe ryzyko awarii... I tu się pogubiliśmy, bo turbosprężarka to część zarówno wrażliwa (kruche żeberka i łożysko, które trzeba smarować), jak i część narażona na ogromne obciążenia. limity (setki tysięcy obrotów na minutę!)...

Ponadto może zabić silnik Diesla z powodu przyspieszenia: wycieka na poziomie smarowanego łożyska, olej ten jest zasysany do silnika i spala się w tym ostatnim. A ponieważ w silnikach wysokoprężnych nie ma kontrolowanego zapłonu, silnika nie można wyłączyć! Wszystko, co musisz zrobić, to patrzeć, jak jego samochód ginie przy zbyt dużej prędkości i w kłębach dymu).

Wszystkie komentarze i reakcje

Dernier komentarz opublikowany:

Phil Haki (Data: 2021, 05:22:08)

Piszecie, że tęsknicie za silnikami V8 w Formule 1, ale za kierowcami, którzy przeżyli pierwszą erę turbodoładowania, potem V8, V10, V12 3500cc. cm, następnie 3 cu. Widzisz, mówi się, że brakowało tylko silników 3000cc V2. Widzisz Śmiechowo potężny, taka jest moja opinia.

II. 1 reakcja(e) na ten komentarz:

• Administrator ADMINISTRATOR STRONY (2021-05-24 15:16:25): Uważaj na subtelności, wątpię, żeby zabrakło im mocy... Po pierwsze, nie uderzają już w pośladki V10, ale za zasysanie karane jest spadkiem niskich obrotów .

  Każdy kierowca wolałby nieco luźną atmosferę na dole niż pełne turbo na wszystkich obrotach. Turbodoładowany silnik jest bardzo irytujący pod względem dźwięku (CF Vettel) i trudniej go dozować przy tych poziomach mocy (a poza tym jest mniej liniowy).

  Krótko mówiąc turbo się sprawdza w życiu cywilnym, mniej na torze...

(Twój post będzie widoczny pod komentarzem po weryfikacji)

Napisz komentarz

Lubisz silniki turbo?