Содержание
Почему атмосферный мотор лучше турбированного — Лайфхак
- Лайфхак
- Эксплуатация
trander.us
Автопроизводители массово переводят свои машины с атмосферных двигателей внутреннего сгорания на силовые агрегаты с наддувом, объясняя это борьбой за экономию и экологию. Но так ли хороша для автовладельца эта мода на «турбо» под капотом?
Максим Строкер
Уже боле десятка лет бензиновые турбированные моторы ведут массированное наступление на своих атмосферных коллег. На первый взгляд, превосходство турбодвигателей налицо: если в начале 2000-ных с 1 литра рабочего объема типичного двигателя легковушки автопроизводители умели снимать 60—70 л. с., то теперь, благодаря турбонаддуву, тот же литр выдает и 100, и 150 л. с. Красота! Но она, как и положено, требует жертв. Турбированный мотор сложнее с точки зрения конструкции. Кроме того, его узлы (особенно у двигателей 1—1,5 литра) работают в гораздо более жестких условиях, нежели у аналогичного по объему «атмосферника».
Все это означает, что ресурс и надежность турбодвигателей по определению гораздо ниже, чем у атмосферных конкурентов. Известно, что ресурс простого атмосферного агрегата может исчисляться сотнями тысяч километров пробега. Столь выдающиеся показатели надежности — прямое следствие относительной простотой конструкции и их более снисходительному отношению к качеству топлива и моторного масла. Когда от плохого бензина «атмосферник» только «покашляет», турбомотр может и вовсе попроситься в дорогостоящий ремонт. Даже если с атмосферным двигателем что-то произойдет, простота его конструкции гарантирует меньшие затраты на устранение неполадок по сравнению с решением возможных проблем у «турбового» мотора.
Еще один минус турбированного двигателя заключается в наличии так называемой «турбоямы». То есть он банально «не тянет» на низких оборотах, когда турбина еще толком не может загнать в цилиндры побольше воздуха для получения повышенной отдачи мощности. Получается, что при малых оборотах моторчика его заставляют разгонять непосильную массу машины.
Мало того, что это раздражает водителя «сонным» характером авто при старте с места, например. Это еще и уменьшает и так не особо большой ресурс двигателя. Кстати и рекламируемая автопроизводителями экономичность турбомотора оказывается мифом, в том числе и по «разгонным» причинам. Машина не едет, водитель давит на педаль газа, а машина все равно не едет, — газ в пол… О какой экономии топлива и экологии тут вообще можно говорить?
Справедливости ради отметим, что производители турбомоторов борются с этим эффектом оснащая свои движки второй турбиной, в частности с электроприводом, которая должна срабатывать на малых оборотах и предупреждать появление «турбоямы». Это еще больше усложняет конструкцию двигателя, делает его еще более дорогим и, к тому же, еще больше снижает общую надежность агрегата. Простой атмосферный мотор лишен всех этих прелестей. Напомним, что 1,6-литровый фольксвагеновеский «атмосферник» MPI выдает те же 105 «лошадей», что и 1,2-литровый турбомотор семейства TSI от того же производителя.
«Экономия» 0,4 литров рабочего объема — оно, конечно, стоит того, чтобы снизить ресурс мотора до срока фирменной гарантии на машину…
- Автомобили
- Тест-драйв
Знакомимся с единственным в мире серийным микровэном, который умеет ездить
65346
- Автомобили
- Тест-драйв
Знакомимся с единственным в мире серийным микровэном, который умеет ездить
65346
Подпишитесь на канал «Автовзгляд»:
- Telegram
- Яндекс.Дзен
ремонт, мототехника
Выбираем двигатель: турбина или атмосферный?
23.09.2013
#Турбокомпрессор
# Двигатель
Выбираем двигатель: турбина или атмосферный?
Сегодня автовладелец имеет возможность выбирать тип мотора — турбированный или атмосферный.
У каждого из этих двигателей есть положительные и отрицательные стороны. Перед покупкой необходимо тщательно взвесить все аргументы. Интернет-магазин AvtoALL собрал для своих клиентов все плюсы и минусы.
Что приобрести — машину с модным турбированным двигателем или остановить свой выбор на обычном атмосферном моторе? AvtoALL готов рассмотреть преимущества и недостатки данных силовых установок, чтобы помочь автомобилистам определиться с выбором.
Итак, привычный атмосферный мотор — это двигатель внутреннего сгорания. Он работает по следующему принципу: воздух, подаваемый через карбюратор или инжектор, участвует в образовании топливной смеси — одна часть бензина и четырнадцать — воздуха. Воспламенившееся топливо вырабатывает энергию, которая приводит в движение рабочие части мотора.
Атмосферные двигатели
Достоинства:
— моторесурс — практика эксплуатации атмосферных двигателей, как бензиновых, так дизельных, доказывает, что срок ресурсной эксплуатации исчисляется тысячами километров пробега.
Например, некоторые американские атмосферные двигатели проходят без капительного ремонта до 500 тысяч километров;
— надежность — простая конструкция атмосферного двигателя не требовательна к качеству моторного масла и топлива. Такому двигателю нестрашен откровенно плохой бензин, на который можно «нарваться» на некоторых АЗС. Безусловно, регулярную заправку некачественным горючим не выдержит даже атмосферник, но зато его восстановление обойдется в разы дешевле, чем ремонт турбоагрегата;
— ремонтопригодность — если из строя выйдет один из узлов атмосферного двигателя, то уже упомянутая простота конструкции позволит отремонтировать его без особых затрат для автомобилиста.
Недостатки:
— большая масса силовой установки — по сравнению с турбированным двигателем аналогичного объема;
— атмосферный мотор проигрывает турбине в динамике;
— он не способен поддерживать высокую мощность при езде в горах, где воздух разряжен.
Турбированные двигатели
Отличительной особенностью турбодвигателя является наличие турбины — турбонаддува с приводом от выхлопных газов. Турбокомпрессор загоняет в цилиндры больше воздуха. В итоге двигатель дает значительную мощность без увеличения рабочего объема.
Турбированный мотор изобрели еще в 1905 году, но на легковые автомобили эти агрегаты стали устанавливать только во второй половине ХХ века.
Достоинства:
— увеличенная мощность — в среднем, до 40% выше, если сравнивать с атмосферным двигателем такого же объема;
— высокий крутящий момент — за счет этого динамика лучше, чем у атмосферника;
— экологическая безопасность — турбокомпрессор обеспечивает эффективное и безотходное сгорание топлива в цилиндрах, уменьшая выброс вредных веществ.
— низкий уровень шума — турбированный двигатель шумит меньше, чем атмосферный;
— нет потери мощности — турбина поддерживает давление, равное атмосферному на уровне моря, тогда как обычный двигатель теряет свою мощность при подъеме в горы;
— наиболее эффективен турбонаддув для дизельных двигателей грузовиков.
Недостатки:
— двигатель крайне чувствителен к качеству масла и топлива. Для таких установок рекомендуется использовать специальное моторное масло;
— турбина работает при высокой температуре, поэтому срок службы масляного фильтра и масла сокращается в два раза, по сравнению с атмосферником;
— нужно постоянно следить за состоянием масла, меняя его с периодичностью, рекомендованной производителем, регулярно проверять воздушный фильтр — если он забился, это нарушит работу компрессора;
— повышенный расход топлива — в бензиновых двигателях с тубронаддувом для приготовления топливной смеси в цилиндрах используется большой объем воздуха, соответственно, подается больше горючего. Но это утверждение касается не всех типов турбодвигателей;
— турбина быстрее изнашивается, если сразу после остановки автомобиля отключать мотор. Чтобы продлить срок службы турбомотора, ему нужно дать немного поработать на холостых оборотах для охлаждения турбины.
Другие статьи
#Планка генератора
Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля
14.09.2022 | Статьи о запасных частях
В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.
#Переходник для компрессора
Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем
31.08.2022 | Статьи о запасных частях
Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.
#Стойка стабилизатора Nissan
Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»
22.
06.2022 | Статьи о запасных частях
Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.
#Ремень приводной клиновой
Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования
15.06.2022 | Статьи о запасных частях
Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.
Вернуться к списку статей
Атмосферные условия влияют на поведение турбины в следе за турбиной в Sandia National Laboratories
Управление ветроэнергетических технологий
17 мая 2017 г.
Изображение конфигурации турбины SWiFT с лидаром, измеряющим скорость на выходе.
Результаты, недавно полученные в ходе эксперимента по управлению следом, проводимого в Национальной лаборатории Сандия (Sandia) на предприятии SWiFT, расположенном недалеко от Лаббока, штат Техас, наглядно демонстрируют влияние атмосферных условий на поведение следа ветровой турбины. Используя уникальный сканирующий лидар от партнеров из Датского технического университета, исследователи измерили профиль скорости следа ветряной турбины SWiFT на различных расстояниях вниз по течению от 27 до 135 метров (м) (1–5 диаметров ротора) при различных условиях притока.
Разработка стратегий управления турбиной, которые успешно оптимизируют выработку электроэнергии электростанцией и минимизируют разрушительные нагрузки на турбину, требует полного понимания связи между атмосферными условиями и поведением следа. Одним из основных факторов ветра является ежедневный цикл восхода и захода солнца, вызывающий нагревание и охлаждение поверхности Земли и окружающего воздуха.
Дневное отопление вызывает большее перемешивание воздуха снизу вверх, создавая нестабильную атмосферу. С заходом солнца перемешивание уменьшается, и атмосфера стабилизируется. Эти два условия резко влияют на поток через ветряную установку, оказывая различное влияние на следы ветровой турбины.
Анимации, созданные на основе сканирования скорости следа турбины на расстоянии 81 м вниз по потоку, показывают, как нестабильная атмосфера вызывает резкие сдвиги следа, в отличие от стабильной атмосферы, где след кажется зафиксированным на месте. Другие сканы скоростей показывают, что положительный или отрицательный разворот — или изменение направления ветра с высотой — может привести к отклонению следа в одном или другом направлении. Эти атмосферные изменения сильно влияют на расположенные ниже по потоку турбины ветряной электростанции, и понимание их влияния имеет важное значение для оптимизации станции.
«Данные с высоким разрешением и открытым доступом, которые в настоящее время собираются по следам на объекте SWiFT, помогут улучшить не только наши высокоточные вычислительные инструменты, но и инструменты, используемые в ветроэнергетике для проектирования и развертывания более эффективных ветряных электростанций.
», — говорит Дэвид Маниачи, руководитель отдела аэродинамики, проверки и проверки в Sandia.
Данные эксперимента по управлению потоком будут использоваться для калибровки и проверки вычислительных моделей, что позволит получить более подробные сведения о ветровом потоке, поступающем в ветряную электростанцию и проходящем через нее. Эти знания можно использовать для прогнозирования ветров, что приведет к повышению производительности существующих и будущих ветряных электростанций и снижению стоимости энергии. Трехчасовой выборочный набор данных о притоке, турбине и лидаре, полученных на глубине 67,5 м ниже по течению, который показывает переход притока из нестабильной атмосферы в нейтральную, теперь общедоступен в архиве и портале данных Министерства энергетики США От атмосферы к электронам (A2e). .
Два новых документа исследуют, как взаимодействие турбины с атмосферой влияет на воздействие энергии ветра на окружающую среду
Дэвид Кейт
Сегодня Ли Миллер и я опубликовали пару статей о взаимодействии ветряных турбин и атмосферы. «Коэффициенты мощности солнечной и ветровой энергии и плотность мощности на основе наблюдений» в Письма об исследованиях окружающей среды и «Влияние энергии ветра на климат» в Джоуль . (Большое спасибо журналам за организацию одновременной публикации.) Не пропустите видеотезисы Ли для Joule и ERL .
С моей точки зрения, есть два больших вывода. Во-первых, теперь есть две независимые линии высококачественных данных, предполагающие, что модели с взаимодействием атмосферы и турбины получают кое-что важное правильное. Во-вторых, ветровая энергетика оказывает несколько большее воздействие на окружающую среду, чем многие предполагали, что, в частности, след ветра на суше как минимум в 10 раз выше, чем у солнечной энергии.
Что это означает для государственной политики? На мой взгляд, это означает больше эмпирических исследований, чтобы ответить на конкретные вопросы о воздействии ветра.
Мудрый репортер упрекнул меня, что ученые всегда хотят больше исследований, подталкивая меня к выводам, имеющим отношение к политике. Для меня самый сильный вывод на высоком уровне заключается в том, что, поскольку политики стремятся к декарбонизации, стоит немного больше настаивать на солнечной энергии и немного меньше на ветровой.
Контекст имеет значение: большая проблема заключается в том, что политики должны делать гораздо больше для сокращения выбросов углерода, что наиболее важно с помощью нейтральной с точки зрения технологий политики, которая наказывает за использование атмосферы в качестве бесплатного места удаления углеродного загрязнения. Некоторые вдумчивые активисты-экологи, которые изо дня в день борются против интересов ископаемого топлива, чтобы ускорить развертывание низкоуглеродной энергетики, спросят:0007 Зачем публиковать информацию о передаче боеприпасов другой стороне? Мой ответ прост: ни одна крупномасштабная энергетическая технология не обходится без социальных и экологических последствий.
И по мере того, как возобновляемая энергетика перерастает из своей колыбели в основной энергетический поток, те, чьей целью является защита окружающей среды, должны приветствовать тщательный анализ их полного воздействия на окружающую среду, особенно когда этот анализ может помочь в выборе энергии для снижения будущих воздействий.
Зачем сравнивать временные шкалы?
Многие отчеты будут сосредоточены на сравнении временных шкал в статье Джоулей . Репортеров, кажется, тянет к простому, чрезмерному утверждению/звуковому укусу вроде Ветер хуже, чем ископаемое топливо в этом столетии . Такое утверждение — полная ерунда.
Почему же тогда мы провели сравнение ветра и ископаемых в статье Дж ? Просто сообщать, что мы получаем конкретное изменение климата для конкретного сценария крупного развертывания, не очень полезно, потому что это не обеспечивает соответствующего сравнения. Нам нужно найти способ сравнить относительный экологический след низкоуглеродных источников энергии, таких как солнечная энергия и ветер.
Политики нуждаются в приблизительной метрике того, насколько эти климатические воздействия имеют значение на единицу энергии. Одна ветряная электростанция окажет незначительное влияние на глобальный климат в следующем столетии. Тем не менее, если эта единственная ветряная турбина обеспечивает бесконечно малую глобальную выгоду в виде сокращения выбросов и изменения климата, а также бесконечно малое воздействие на климат в виде нелокального изменения климата в масштабе полушария, вызванного взаимодействием атмосферы и турбины, уместно сравнить эти два бесконечно малых эффекта для того, чтобы произвести грубую оценку отношения пользы к вреду. Поскольку углеродные выгоды растут кумулятивно со временем, в то время как взаимодействие турбины с атмосферой является мгновенным, это отношение не является безразмерным, а вместо этого имеет единицы времени.
Поскольку как польза, так и вред очень грубо линейны, метрика шкалы времени актуальна для ветровой или солнечной энергии в любом масштабе.
Это не зависит от конкретного изучаемого сценария в полтераватта.
Что эти сроки значат для меня? Это очень грубые ориентиры по порядку величины относительно значимости климатических изменений, вызванных низкоуглеродными источниками энергии. Если временная шкала составляет порядка десятилетий или меньше, то я думаю, что будет справедливо полностью игнорировать влияние климата при разработке практической политики. Это касается солнечной энергетики. Если временная шкала исчисляется тысячами лет, то я думаю, что воздействие на климат представляет собой серьезную проблему. Наш анализ предполагает, что для ветра временная шкала составляет, в очень грубом порядке, сто лет — ученые говорят о более чем десятилетиях и менее тысячелетий. Учитывая это, я думаю, будет справедливо заключить, что влияние ветровой энергетики на климат нельзя пренебрегать.
Утверждения типа , что ветер хуже, чем ископаемое топливо в этом столетии , бессмысленны как потому, что они чрезмерно точны в отношении временной шкалы, которая на самом деле зависит от множества открытых предположений, как мы описываем в статье, так и потому, что изменение климата от взаимодействия атмосферы и турбины и CO 2 совершенно разные.
Сопротивление ветряных турбин может принести значительную пользу изменению климата. Например, все глобальные модели, в которых изучались крупномасштабные сценарии развертывания ветра (включая модель Марка Джейкобсона, хотя он и не приводил в этой статье климатические результаты), показывают похолодание над Арктикой. Много лет назад Дэнни Кирк-Давидофф и я написали занудную статью в 9 лет.0007 Journal of the Atmospheric Sciences , чтобы попытаться понять причины этого охлаждения. Если это так, то это дополнительное климатическое преимущество энергии ветра.
В: Что нового? A: Наблюдательная поддержка моделей.
Для меня важность этих статей не в шкале времени и не в изменении климата, вызванном турбинами, которые были показаны ранее. Но, в основном, экологическое сообщество их игнорировало. Отчасти я подозреваю, что многие люди пришли к выводу, что результаты просто ненадежны и не подкреплены данными наблюдений.
Статья ERL является первой наблюдательной оценкой средней плотности мощности крупномасштабной ветровой энергии.
Плотность мощности имеет значение, поскольку она определяет, сколько земли требуется для обеспечения заданного количества энергии. В наших результатах используются недавно опубликованные данные о местонахождении всех ветряных турбин в США. Мы находим, что средняя плотность 0,5 Вт·м -2 согласуется с физическими моделями и несовместима с оценками ветровых ресурсов, которые игнорируют взаимодействие между ветряными турбинами и атмосферой. См. это графическое резюме. (Плотность мощности имеет значение, потому что это означает, что для обеспечения определенного количества энергии ветра требуется больше земли, чем предполагалось ранее. Примерно в 3 раза больше, чем важная оценка Министерства энергетики США, и более чем в 10 раз больше, чем в важном исследовании, использованном МГЭИК. )
Как мы каталогизируем в статье Джоулей , потепление в настоящее время наблюдается по крайней мере на 28 действующих ветряных электростанциях по крайней мере в 10 отдельных исследованиях.
Большинство исследований основано на наблюдаемых со спутника изменениях температуры кожи до и после установки ветряной электростанции. Для меня главный результат статьи Джоулей заключался в том, что наша модель примерно соответствует суточному и сезонному циклу потепления, обеспечивая убедительное подтверждение того, что мы фиксируем важный механизм, который вызывает изменение климата, вызванное энергией ветра.
На мой взгляд, новизна этих двух работ заключается в связи между моделями и наблюдениями. Моя наивная надежда состоит в том, что читатели не будут чрезмерно интерпретировать конкретные результаты в статье Дж , которые сильно зависят от конфигурации, а скорее услышат важность наблюдательного подтверждения ранее теоретических результатов и сделают вывод, что нельзя просто игнорировать эти эффекты. вывод о том, что воздействие ветровой энергии на землю и климатические воздействия необходимо более серьезно учитывать при принятии стратегических решений по обезуглероживанию нашей энергетической системы.