Устройство и особенности турбины
Агрегат состоит из двух устройств — турбины и компрессора. Задача первой преобразовывать энергию выхлопных газов, а второго — подавать сжатый воздух в цилиндры. «Крыльчатки» — главные составляющие части этой системы, представляют собой два лопастных колеса (компрессорное и турбинное).
По своей сути компрессор — это насос, его единственная задача заключается в подаче сжатых атмосферных воздушных масс в цилиндры. Кислород необходим для сжигания топлива, чем больше его поступит, тем больше силовой агрегат сможет сжечь. В результате это приводит к значительному увеличению мощности движка без физического увеличения объёма или количества цилиндров. Система турбонаддува состоит из следующих компонентов:
- корпус компрессора;
- корпус турбины;
- корпус подшипников;
- компрессорное колесо;
- турбинное колесо;
- ось или вал ротора.
В турбонаддуве основным элементом выступает ротор, который защищается корпусом и крепится к специальной оси. И сам ротор, и корпус турбины изготавливаются из термостойких сплавов — это необходимо из-за того, что они находятся в постоянном контакте с газами высокой температуры.
Ротор и крыльчатка вращаются в разных направлениях с большой скоростью — такое решение обеспечивает их плотный прижим друг к другу. Принцип работы в следующем:
- Отработанные газы поступают в выпускной коллектор.
- Затем — в специальный канал, расположенный в корпусе нагнетателя, который выполнен в форме улитки.
- В «улитке» газы разгоняются до большой скорости и подаются на ротор.
Благодаря такому принципу и обеспечиваются вращение турбины. Что касается оси турбонагнетателя, то она крепится на специальных подшипниках скольжения и смазывается за счёт поступления жидкости из моторного отсека. Утечка смазочной жидкости предотвращается благодаря наличию прокладки и уплотнительным кольцам. Кроме того, дополнительную герметизацию обеспечивают смешанные и отдельные потоки отработанных газов и воздуха. Такое технологическое решение не обеспечивает гарантии в 100%, что выхлоп не попадёт в сжатый воздух, однако система этого и не требует.
или перезвони 7 (921) 932-25-54
Что ещё входит в систему турбонаддува
Турбина — сложный агрегат, инженерам потребовалось несколько десятилетий, чтобы довести систему до ума. Только на первый взгляд решение компенсировать потери КПД за счёт выхлопных газов кажется простой. Даже после создания устройства у него долгое время наблюдались определённые проблемы.
Например, не удавалось решить проблему турбоямы — задержки после нажатия на педаль газа и запуском ротора. Решение нашлось в виде использования двух клапанов. Один из них использовался для вывода излишек воздуха, а второй предназначался для выхлопных газов. Кроме того, современные турбины имеют изменённую геометрию лопаток, что серьёзно их отличает от подобных устройств второй воловины XX столетия.
Можно выделить ещё одну проблему, которая заключалась в излишней детонации — с ней тоже успешно справились современные инженеры. Проблема заключалась в том, что температура в рабочих секторах цилиндров резко увеличивалась во время нагнетания воздуха, особенно в последней стадии такта. Решение нашлось в установке интеркулера (промежуточного охладителя воздуха).
Интеркулер — устройство для охлаждения наддувочного воздуха. Он выполняет сразу две функции — препятствует детонации и не даёт уменьшиться плотности воздуха. В результате удалось сохранить работоспособность всей системы.
Также стоит отметить и другие важные составляющие турбины.
Регулировочный клапан. Отвечает за поддержание заданного уровня давления, излишки давления поступают в приёмную трубу.
Перепускной клапан. Используется для вывода излишних воздушных масс обратно во впускные патрубки — это нужно для снижения мощности при её избытке.
Стравливающий клапан. Если дроссель закрывается и нет датчика массового расхода воздуха, клапан будет возвращать излишки воздуха обратно в атмосферу.
Патрубки. Герметичные отрезки трубы. Одни используются для подачи воздуха, вторые для подачи смазочного масла.
Выпускные коллекторы. Должны быть совместимы с турбокомпрессором.
Принцип работы
Для начала нужно разобраться с двумя терминами.
Турбоподхват — состояние, при котором быстро вращающийся ротор увеличивает подачу воздуха в цилиндры, благодаря чему повышается мощность силового агрегата.
Турбояма — короткая задержка, которая возникает в работе турбины при повышении количества поступившего топлива во время нажатия педали газа. Задержка появляется из-за того, что ротору необходимо некоторое время, пока газы его не разгонят.
Турбонаддув повышает давление выхлопных газов за счёт более интенсивной работы мотора, но в то же время увеличивается и давление наддува. При достижении критических величин может произойти поломка, а потому этот процесс необходимо контролировать. За регулировку давления отвечают клапана, а мембрана и пружина следят за предельно допустимыми значениями. При достижении определённой величины мембрана открывает клапан для стравливания давления.
Работа турбины на дизельном двигателе нуждается в контроле давления, который осуществляется следующими процессами:
- если поступило слишком много воздуха, компрессор (используя клапан) освобождается от излишков;
- клапан стравливает давление в случаях, когда воздуха поступило слишком много — при этом агрегат работает стабильно и забирает ровно столько воздуха, сколько требуется.
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.
Добавьте ПроКроссоверы в избранное
Работа турбокомпрессора на дизельном двигателе
Работа осуществляется по следующие схеме:
- Компрессор нагнетает сжатый атмосферный воздух.
- Воздушная масса смешивается с топливом и поступает в цилиндры.
- Полученная топливно-воздушная смесь воспламеняется, что приводит поршни в движение.
- Параллельно с этим процессом появляются отработанные газы, которые направляются в выпускной коллектор.
- Скопившиеся в корпусе газы значительно увеличивают скорость.
- Вращение переходит (по валу) на компрессорный ротор, он втягивает новую порцию воздуха.
Получается интересное взаимодействие. Ротор вращается быстрее — больше поступает воздуха. Чем больше воздуха поступает — тем быстрее вращается ротор.
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.
Двойная турбина задействуется на многоцилиндровых блоках
Воздушный фильтр, установленный на входе во впускной коллектор, препятствует попаданию грязи, мелкого мусора, и пр. в турбину.
Минусы турбины на дизельном двигателе
Как и любое устройство, у турбины есть свои положительные характеристики (которые были описаны выше), так и недостатки. К минусам можно отнести в первую очередь увеличенный расход топлива, особенно это касается неправильно отрегулированных агрегатов. Второй минус — чувствительность к качеству топлива, что особенно актуально в российских условиях. Дело в том, что некачественный дизель может привести к детонации. Отметим и другие недостатки:
- общее удорожание двигателя;
- повышенная требовательность к моторному маслу;
- масло и фильтры приходится менять чаще (примерно каждые 5-6 тыс. км);
- нужно часто менять воздушный фильтр;
- ресурс турбины на дизельном двигателе значительно ниже, чем на бензиновом (из-за более высокой температуры выхлопа);
- средний ресурс агрегата составляет 200-250 тыс. км, после чего потребуется замена или, как минимум, капитальный ремонт;
- достаточно сложный ремонт, провести его среднестатистическому автовладельцу самому не получится.
Однако стоит отметить, что плюсы всё-таки перевешивают минусы. В противном случае турбины не пользовались бы такой большой популярностью.
Мифы о масляном фильтре
Показателен размер масляного фильтра на раллийном Peugeot 205 t16 group B
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.
Основные неисправности — признаки и причины
Сразу стоит оговориться, что основная причина поломок — это несвоевременное техническое обслуживание агрегата, его рекомендуется проводить минимум один раз в год. Следующая причина — низкое качество масла, либо его несвоевременная замена. Третья — попадание в устройство посторонних предметов (например, мелких камушков). Наконец, четвёртая — банальный износ отдельных компонентов турбины, ведь у каждого оборудования есть свой срок эксплуатации. Теперь опишем признаки, которые могут говорить о неисправности.
Чёрный дым из выхлопной трубы. Топливо сгорает в интеркулере или нагнетающей магистрали. Скорее всего — неисправность системы управления.
Сизый дым. Возможно, из-за нарушения герметизации турбины масло просачивается в камеру сгорания.
Белый дым. Сливной маслопровод загрязнился, потребуется его чистка.
Повышенный расход топлива. Воздух не доходит до компрессора.
Увеличен расход масла. Нужно проверить стыки патрубков — возможно, нарушена герметичность.
Уменьшение динамики разгона. Скорее всего вышла из строя система управления, из-за чего возник недостаток кислорода.
Посторонний свист, скрежет или шумы. Это может быть изменение зазора ротора, дефект в корпусе, утечка воздуха между двигателем и турбиной, либо загрязнение маслопровода.
Всегда нужно соблюдать правила эксплуатации агрегата — это снизит вероятность появления поломки и продлит срок службы устройства. Следует придерживаться нескольких простых правил:
- следите за качеством топлива и масла;
- не забывайте вовремя менять масло и фильтры;
- начинайте движение только после того, как движок прогреется;
- после прекращения движения нужно дать мотору поработать на холостых, а не сразу его выключать.
И, конечно же, следует регулярно проходить ТО.
Правила эксплуатации
Чтобы в полной мере использовать ресурс турбины дизельного мотора и продлить ее срок службы, необходимо выполнять ряд условий:
- Регулярно менять масло в системе, чтобы не допустить попадания абразива в маслопровод и его засорения.
- Применять только качественное масло, имеющее сертификат, той марки, которая соответствует указанной в паспортных данных двигателя.
- Прогревать мотор перед началом движения и не давать холодному двигателю высоких нагрузок.
- Никогда резко не отключать движок, а после остановки автомобиля давать ему возможность поработать несколько секунд на холостых оборотах.
Что делать, если турбина сломалась
Если обнаружилась неисправность первое, что нужно сделать — провести диагностику. Причём чем раньше, тем лучше. Если вовремя заменить неисправную деталь, удастся избежать более серьёзных проблем. Например — зачастую автовладелец не обращает внимание на лёгкое постукивание думая, что это не имеет значения, в результате через какое-то время приходится покупать новую турбину, хотя изначально можно было обойтись небольшим ремонтом.
Следует отметить, что недостаточно знать, как работает турбина на дизеле — нужно идеально разбираться во всех её компонентах. Только обладая соответствующими навыками, опытом и оборудованием получится провести качественный ремонт. Именно поэтому рекомендуем не пытаться самостоятельно отремонтировать агрегат (можно сделать только хуже), а обратиться в . Специализируемся на ремонте турбин с 1998 года, а потому знаем о них всё.
5 причин обратиться именно к нам:
- В наличие высокоточное диагностическое оборудование (стенды Bosch и Delphi);
- В штате — специалисты с большим практическим опытом подобных работ.
- Быстрый ремонт в течение дня без потери в качестве.
- Используем только оригинальные комплектующие и ремкомплекты.
- Предоставляем официальную гарантию на комплектующие и выполненный ремонт.
При первых признаках дефекта — обратитесь к нам. Установим причину неисправности и предложим эффективный, экономичный способ её решения.
Почему нельзя делать ремонт своими руками
Данная операция недопустима для выполнения своими руками. Автомобильная турбина работает на очень высоких частотах вращения, а также температурах, поэтому, требования к ней предъявляются очень высокие.
Система должна быть герметична и попадание любых мелких посторонних предметов в нее во время когда производится ремонт или обслуживание недопустимо. Необходимо специальное оборудование и навыки для разбора и сборки турбины.
Помещение, в котором проводятся данные операции, должно быть максимально чистым, попадание пыли и других веществ на детали турбоустановки может повлечь за собой крупные денежные затраты. Специалисты специализированных сервисных центров имеют точное понятие, как проверить работу турбины.
