Содержание

Как проверить турбину на дизельном двигателе — Защита имущества

Турбированные дизельные моторы отличаются большей мощностью и меньшим расходом топлива. Однако, ресурс турбины заметно ниже, чем у мотора, поэтому регулярная проверка турбонагнетателя позволит вовремя обнаружить его неисправность и обойтись небольшим ремонтом. Из статьи вы узнаете, как проверить турбину на дизельном двигателе своими руками, не обращаясь в автосервис.

Что ломается в турбине

Повышенный расход масла из-за неисправности турбины — частая поломка турбо-моторов

Чтобы четко понимать, как проверить турбину, необходимо разобраться, что именно в ней ломается. Чаще всего самый слабый элемент этого агрегата – подшипники и сальники. Если система смазки двигателя работает с нарушениями, неисправен клапан вентиляции картерных газов или из-за изношенности поршневых колец слишком велик прорыв продуктов сгорания в картер, то все это негативно влияет на состояние подшипников турбины и снижает их ресурс. Износ шариков и обойм возрастает, что приводит к появлению люфта, шума или заклинивания турбины.

Неисправный PCV-клапан приводит к росту давления масла в двигателе и турбине, из-за чего смазка продавливает сальники. Прошедшее сквозь сальник масло вытекает наружу или попадает в нагнетаемый воздух, из-за чего меняется состав топливовоздушной смеси и мотор начинает терять мощность, а в выхлопе появляется сизый или черный дым.

Когда необходимо проверять турбину

Средний срок службы турбины до ремонта или замены при использовании качественного масла, турботаймера и бережном отношении к мотору составляет 150 тысяч километров. Поэтому желательно проверять этот агрегат во время каждой замены масла. В этом случае вы обнаружите неисправность в начальной стадии, благодаря чему ремонт обойдется дешевле.

Устройство системы турбонаддува

Как самостоятельно проверить турбину

Для проверки турбины вам понадобятся чистая проветриваемая площадка, чистая белая неворсистая тряпка и помощник. Перед началом работ вы должны четко понимать, что все ваши выводы приблизительны, ведь для серьезной диагностики необходимо снимать турбину с мотора, а также проверять другие системы двигателя. Проверка турбины должна проходить так:

  1. На холодном двигателе внимательно осмотрите турбонагнетатель в поисках потеков масла. Проведите пальцем по корпусу агрегата, ощупайте места подключения всех шлангов и патрубков. Если обнаружили хотя бы небольшие следы масла, необходимо ехать на серьезную диагностику.

Обязательно проверьте крыльчатку на предмет продольного люфта

Последствия развалившейся турбины. В патрубках интеркулера не должно быть масла.

Вывод

Самостоятельная регулярная проверка турбины позволяет выявить проблемы в начальной стадии, благодаря чему вы сможете устранить их без серьезного ремонта или замены этого агрегата. Пренебрежение такой проверкой приведет к тому, что вам придется выложить не одну сотню евро за ремонт или замену турбокомпрессора. Теперь вы знаете, как проверить турбину на дизеле своими руками, поэтому сможете вовремя обнаружить любую неисправность.

На большинстве современных авто устанавливают турбины, чтобы увеличить мощность мотора. Они отличаются видами и формами, но принцип работы одинаков. Мысль о необходимости турбирования двигателя появилась давно, и первые модели устройств отличались усложненной конструкцией и громоздкостью. Сегодняшние турбины имеют небольшие размеры, просты в установке и довольно эффективны.

Содержание:

Признаки, подтверждающие неисправность турбины

Нам уже в общих чертах ясно, для чего нужна турбина в дизельном двигателе:

Как проверить турбину на дизельном двигателе

А вот как проверить турбину на дизельном двигателе, что для этого необходимо?
Для начала неплохо будет знать основные признаки неисправности турбины, по которым выявляется выход из строя этого агрегата:

  • выхлопная труба выдает синий дым во время быстрого набора скорости, который пропадает на постоянных оборотах мотора. Следовательно, в компрессоре протекает масло, которое попадает на цилиндры и выгорает:Как проверить турбину на дизельном двигателе
  • выхлопной газ черного цвета. Первый признак того, что система управления турбиной неисправна либо имеет повреждения;
  • выхлоп газов белого оттенка. Так происходит, когда засоряется слив маслопровода турбины;
    повышается расходование масла, имеются следы его утечки. Это следствие образования засора в воздушном клапане либо сливном маслопроводе, а также появление кокса в корпусной части турбинной оси;
  • нарушена динамичность набора скорости. Не хватает воздуха в моторе, так как выведена из строя система турбинного управления;
  • посторонние шумы в виде свистов. Проблема – потеря воздуха;
  • скрежет во время работы турбины. Скорей всего, что имеются трещинки или деформирования корпусной части, о которые касаются лопасти:Как проверить турбину на дизельном двигателе
  • повышенные шумы при работе. Засорилась трубка, по которой поступает масло, увеличились осевой и радиальный роторные зазоры, происходит затирание о турбинный корпус;
  • увеличилось расходование горючего, поднялась токсичность выхлопных масс. Причина кроется в засорении воздушного фильтрационного устройства;
  • протечка масла на турбинном корпусе. Вызвано это закоксовыванием корпусной оси, нарушениями работоспособности масляной системы:Как проверить турбину на дизельном двигателе

Принцип работы турбины

Отработавшие газы из коллекторного устройства подвергаются закручиванию и набирают скорость. Внутри имеется роторная часть с лепестками, которые вращаются от движения газа. Вследствие этого роторный элемент передает крутящий момент на крыльчатку, которая вбирает воздушные массы из фильтра и передает их в коллекторную часть впускного типа:

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Так как подаваемый воздух отличается высокой температурой, в промежутке между коллекторной частью и турбинным нагревателем монтируется интеркулер.

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Своим принципиальным устройством элемент напоминает воздушный охладительный радиатор. Смазка в турбину подается из общей масляной системы, создавая при этом добавочное охлаждение:

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Проверка работоспособности турбины с помощью специального оборудования

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Если кажется, что машина не выходит на нужные обороты и теряет мощность, скорей всего, что проблема кроется в турбине. Для проверки исправности следует уточнить состояние прибора давления воздуха, который поступает в коллекторный отсек, потому что он чаще всего нуждается в ремонте.

Как проверить турбину на дизельном двигателе
Работы такого вида выполняются в автомобильном сервисе. Чтобы провести проверку, к автомобильному разъему подсоединяют прибор и снимают данные работоспособности датчика.
После этого в точке выхода из турбины воздушных масс устанавливается устройство с встроенным в него манометром, с помощью которого выполняются замеры, подтверждающие состояние турбинного устройства.

Как проверить турбину на дизельном двигателе
Кроме этих работ проверяется смазочная система.

Проверка турбины своими силами

Наиболее простой способ – проверить воздушный фильтр на предмет того, не забрызган ли он маслом. Такие действия по силам одному человеку.

Как проверить турбину на дизельном двигателе
Более детальное обследование проводят вдвоем. Один пережимает патрубок от турбинного устройства к впускному коллекторному элементу. Второй резко вдавливает педаль газа, через несколько секунд быстро отпускает ее. Удерживающий патрубок должен ощутить, как его начинает раздувать. Операция повторяется несколько раз. Если нет ощущений «раздува» — турбина свой ресурс выработала, нуждается в замене или ремонте.
Как видите, самостоятельная диагностика работоспособности турбины вполне выполнима.

Еще 15-20 лет назад турбированные двигателя встречались только на грузовиках и спецтехнике. Но сейчас все чаще производители используют турбину на легковых автомобилях. На то есть свои причины. Ведь благодаря турбокомпрессору, можно значительно увеличить мощность двигателя и крутящий момент без потери расхода и увеличения камеры сгорания. К сожалению, данный элемент не вечен и со временем выходит из строя. Что же, давайте рассмотрим, как проверить работу турбины своими руками.

Основные признаки неисправности

Если данный механизм начал давать сбои в работе, вы сразу это ощутите. В первую очередь, неисправность турбины будет отображаться на ходовых качествах автомобиля. Так, значительно пропадет динамика разгона. Машине будет трудно набрать нужную скорость, особенно на подъем или при загрузке. Также двигатель будет тяжелее набирать обороты. По сути, он превратится в обычный «атмосферник». А как известно, на трубированных автомобилях стрелка тахометра существенно «оживает» после определенного диапазона оборотов (2 и более тысяч, в заливистости от типа мотора). При неисправном компрессоре она будет тянуться вверх так же медленно, как и в начале.

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Черный дым из выхлопной и малая мощность. Что делать?

Основная проблема заключается в несанкционированном поступлении воздуха в выпускной или впускной коллектор. Итак, как проверить турбину дизельного двигателя своими руками? Для начала запускаем мотор и прислушиваемся к его звуку работы. Так можно определить конкретное место поломки. Часто проблема заключается в лишнем «подсосе» воздуха или загрязненном воздушном фильтре.

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Сизый дым из выхлопной

Этот признак может говорить о чрезмерном расходе масла. Смазка попадает в выхлопную систему и там сгорает. Основная причина заключается в недостаточном пропуске воздуха. Это может быть грязный фильтр, из-за чего создается разница в давлении между картриджем турбины и корпусом компрессора. Также стоит осмотреть повреждение на роторе и сливной маслопровод. Последний не должен содержать пробок и перегибов. Дополнительно проверяют давление картерных газов в системе. Это тоже может стать причиной повышенного расхода масла и синего дыма.

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Проверяем наддув

Как проверить турбину на дизеле без снятия? Запускаем двигатель, открываем капот и находим патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбину. Его нужно пережать рукой, а затем отпустить. Далее помощник должен нажать на газ в течении трех секунд. В чем суть этой проверки? После нажатия на газ вы увидите, как патрубок под давлением раздувается. Если этого не произошло, значит, турбина не работает как положено.

Дефектовка

Чтобы убедиться в исправности элемента, можно произвести его дефектовку. Как проверить турбину? Для этого отсоединяем патрубок, который идет на воздушный фильтр, и осматриваем лопатки турбины. Они должны быть без забоин и зазубрин, с правильной формой (не погнутые). При повреждении крыльчатки компрессор нужно менять, либо ремонтировать.

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Если на автомобиле используется воздушный радиатор (интеркуллер), его тоже необходимо осмотреть. Внутри него исключены потеки масла. В противном случае компрессор нуждается в ремонте.

О герметичности

Стоит отметить, что даже при дефектовке невозможно определить поломку на 100 процентов. Дело в том, что подобные признаки могут наблюдаться и из-за негерметичных соединений впускного и выпускного тракта. По этой причине система не может произвести нормальную регулировку подачи топлива. Это ведет к повышенному расходу масла, топлива и падению мощности.

Профилактика

Чтобы не задаваться вопросом, как проверить турбину, нужно знать меры профилактики. Несколько простых советов, отмеченных ниже, значительно продлят срок службы вашему элементу:

  • Придерживайтесь регламента замены воздушного фильтра. В половине случаев повышенный расход масла и другие проблемы с турбиной возникают именно из-за грязного фильтра. И если на атмосферных двигателях просто пропадет тяга, то здесь будет перегружен весь механизм (а именно компрессор, из-за разницы давлений во впуске и выпуске).
  • Следите за уровнем масла. Даже кратковременное «голодание» очень вредно для двигателя и турбины. Заливайте только рекомендованное производителем масло. Часто поломки возникают из-за применения поддельной продукции. Что касается регламента замены, он немного отличается от обычных, атмосферных двигателей. На турбированных моторах масло меняется раз в 7 тысяч километров.
  • Контролируйте величину наддува. Особенно это касается тех, кто ставит турбину нештатно на бензиновые двигателя. Данный параметр должен находится в пределах одного бара. Помните, что с каждым увеличением «буста» мотор терпит колоссальные нагрузки.

Как проверить турбину на дизельном двигателе

  • Перед тем как глушить мотор после поездки, дайте ему поработать 1-2 минуты на холостых. Так вы исключите углеродный осадок, который вредит подшипникам турбины.

Заключение

Итак, мы выяснили, как проверить турбину разными способами. При возникновении проблем не стоит медлить с их устранением. Ведь повышенному износу подвергается не только компрессор, но и сам двигатель. Не используйте присадки, которые, по словам производителей, «лечат» турбину. Они никаким образом не восстановят заводские зазоры и уж тем более не вернут прежнее состояние треснутых лепестков крыльчатки. Все эти проблемы решаются только путем механического вмешательства, со снятием и дефектовкой.

Как проверить турбину на дизеле?

Если Вы почувствовали, что пропала тяга в автомобиле — значит с большой вероятностью сломался турбокомпрессор.

Причиной проверки работы турбокомпрессора дизельного двигателя может быть низкий уровень тяги или инородный свист, производимый турбиной. Автолюбители с многолетним стажем имеют свои специфические способы проверки аппарата, однако, лучше воспользоваться специальными сервисными устройствами.

Как проверить турбину на дизеле?

В сервисных центрах обычно для выявления неисправной работы турбины, к специальному разъему автомобиля подключают сканер. Отключение турбонаддува может случиться из-за датчика давления нагнетаемого воздуха или по причине выработки своего ресурса турбиной. Для определения давления воздуха, который нагнетается во время работы турбиной, к ее выходу необходимо подключить специальное устройство с манометром. Снятые показатели дадут понять, нужно менять турбокомпрессор полностью или проводить ремонт турбины. При этом, если Вы решите купить бу турбину (при нарушении целостности корпуса турбины), то обращайтесь в наш техцентр. Специалисты помогут Вам подобрать необходимую модель, которая будет стоить на 30-40% дешевле.

Видео — турбина кидает масло во впуск

 

Причины неисправности турбины автомобиля

Причиной неисправности турбины является выброс синего выхлопного дыма при разгоне автомобиля, а при постоянных оборотах его исчезновения. Это может быть вызвано сгоранием масла, попадающего в цилиндры мотора из-за утечки в турбокомпрессоре.

Также о неисправности в системе управления ТКР (турбокомпрессор) может свидетельствовать черный дым, появляющийся во время сгорания обогащенной смеси за счет утечки воздуха в нагнетающих магистралях.

Белые же выхлопные газы, наоборот, говорят о том, что засорился сливной маслопровод ТКР. Увеличение расходов масла (0,2 – 1 л на 1 тыс. км) и наличие подтеков на стыках патрубков воздушного тракта и на турбине, происходит, вероятнее всего, из-за загрязнения сливного маслопровода или воздушного канала.

Видео — белый дым

 

Также причиной может стать закоксовывание корпуса оси ТКР. За счет недостаточного поступления воздуха из неисправного турбокомпрессора, может ухудшиться динамика разгона авто.

Если во время работы двигателя слышен посторонний шум или свист, то источником проблемы может быть утечка воздуха на стыке выхода мотора и компрессора.

Видео — свист на Mercedes-Benz Sprinter

 

Если же вы услышите характерный скрежет при работе или заметите трещины и деформацию корпуса турбины, то будьте готовы к тому, что ТКР в скором времени может выйти из строя.

Предупреждение!

Компоненты, из которых состоит система турбонадува: турбина, электронные датчики давления, воздуха, масла, магистраль по забору и передаче воздуха в нагнетающий трубопровод, клапан-отсекатель и т.п. Многие современные машины оснащены системами автоматики, которые немедленно отключат турбину, если одна из перечисленных систем выйдет из строя. А это, в свою очередь, скажется на возможности развить максимальную мощность двигателем.

  • < Назад
  • Вперёд >

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Турбонаддув обязан свои появлением пресловутой немецкой рачительности и практичности во всём. Ещё Рудольфу Дизелю и Готлибу Даймлеру, в конце XIX века, не давал покоя такой вопрос. Как же так: выхлопные газы просто так выбрасываются в трубу, а энергия, которой они обладают, не приносит никакой пользы? Непорядок… В веке двадцать первом, двигатели, оснащённые турбиной, давно перестали быть экзотикой и используются повсеместно, на самой разной технике. Почему турбины получили распространение прежде всего на дизельных двигателях и каков принцип работы этих полезных агрегатов, разберём далее – в строго научно-популярной, но наглядной и понятной каждому форме.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Итак, идея «пустить в дело» энергию отработанных выхлопных газов появилась уже вскоре после изобретения и успешных опытов применения двигателей внутреннего сгорания. Немецкие инженеры и первопроходцы автомобиле- и тракторостроения, во главе с Дизелем и Даймлером, провели первые опыты по повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива с помощью нагнетания сжатого воздуха от выхлопов.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Готдиб Даймлер выпускал вот такие автомобили, а уже задумывался о внедрении системы турбонаддува

Но первым, кто построил первый эффективно работающий турбокомпрессор, стали не они, а другой инженер – Альфред Бюхи. В 1911 году он получил патент на своё изобретение. Первые турбины были таковы, что использовать их было возможно и целесообразно только на крупных двигателях (например, судовых).

Далее турбокомпрессоры начали использоваться в авиационной промышленности. Начиная с 30-х годов ХХ века, в Соединённых Штатах регулярно запускались в «серию» военные самолёты (как истребители, так и бомбардировщики), бензиновые двигатели которых были оснащены турбонагнетателями. А первая в истории грузовая автомашина с турбированным дизельным мотором была сделана в 1938 году.

В 60-е годы корпорация «Дженерал Моторс» выпустила первые легковые «Шевроле» и «Олдсмобили» с бензиновыми карбюраторными двигателями, оснащёнными турбонаддувом. Надежность тех турбин была невелика, и они быстро исчезли с рынка.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува 01

Oldsmobile Jetfire 1962 года – первый серийный автомобиль с турбонаддувом

Мода на турбированные моторы вернулась  на рубеже 70-х/80-х, когда турбонаддув начали широко использовать в создании спортивных и гоночных автомобилей. Приставка «турбо» стала чрезвычайно популярной и превратилась в своеобразный лейбл. В голливудских фильмах тех лет супергерои нажимали на панелях своих суперкаров «магические» кнопки «турбо», и машина уносилась вдаль. В реальной же действительности турбокомпрессоры тех лет ощутимо «тормозили», выдавая существенную задержку реакции. И, кстати, не только не способствовали экономии топлива, а наоборот, увеличивали его расход.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува 01

Труженик советских полей – трактор К-701 «Кировец» с турбонаддувом

Первые действительно успешные попытки внедрения турбонаддува в производство автомобильных двигателей серийного производства осуществили в начале 80-х годов «SAAB» и «Mercedes». Этим передовым опытом не замедлили воспользоваться и другие мировые машиностроительные компании.

В Советском Союзе разработка и внедрение в «серию» турбированных двигателей была связана, прежде всего, с развитием производства тяжёлых промышленных и сельскохозяйственных тракторов – «ЧТЗ», «Кировец»; суперсамосвалов «БелАЗ» и т.п. мощной техники.

Почему в итоге турбины получили распространение именно на дизельных, а не бензиновых двигателях? Потому что дизельные моторы имеют гораздо большую степень сжатия воздуха, а их выхлопные газы – более низкую температуру. Соответственно, требования к жаропрочности турбины гораздо меньше, а её стоимость и эффективность использования – гораздо больше.

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из двух частей: из турбины и турбокомпрессора. Турбина служит для преобразования энергии отработанных газов, а компрессор – непосредственно для подачи многократно сжатого атмосферного воздуха в рабочие полости цилиндров. Главные детали системы – два лопастных колеса, турбинное и компрессорное (так называемые «крыльчатки»). Турбокомпрессор представляет собой технологичный насос для воздуха, приводимый в действие вращением ротора турбины. Единственная его задача – нагнетание сжатого воздуха в цилиндры под давлением.

Чем больше воздуха поступит в камеру сгорания, тем большее количество солярки дизель сможет сжечь за конкретную единицу времени. Результат – существенное увеличение мощности мотора, без необходимости наращивания объёма его цилиндров.

Составные части устройства турбонаддува:

  • корпус компрессора;
  • компрессорное колесо;
  • вал ротора, или ось;
  • корпус турбины;
  • турбинное колесо;
  • корпус подшипников.

Основа системы турбонаддува – это ротор, закреплённый на специальной оси и заключённый в особый жаропрочный корпус. Беспрерывный контакт всех составных частей турбины с чрезвычайно раскалёнными газами определяет необходимость создания как ротора, так и корпуса турбины из специальных жаропрочных металлосплавов.

Устройство системы турбонаддува

Крыльчатка и ось турбины вращаются с очень высокой частотой и в противоположных направлениях. Это обеспечивает плотный прижим одного элемента к другому. Поток отработанных газов проникает вначале в выпускной коллектор, откуда попадает в специальный канал, что расположен в корпусе турбо-нагнетателя. Форма его корпуса напоминает панцирь улитки. После прохождения этой «улитки» отработанные газы с разгоном подаются на ротор. Так и обеспечивается поступательное вращение турбины.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Ось турбонагнетателя закреплена на специальных подшипниках скольжения; смазка осуществляется подачей масла из системы смазки моторного отсека. Уплотнительные кольца и прокладки препятствуют утечкам масла, а также прорывам воздуха и отработанных газов, а также их смешиванию. Конечно, полностью исключить попадание выхлопа в сжатый атмосферный воздух не удаётся, но в этом и нет большой необходимости…

Как работает турбина дизельного двигателя

Мощность любого двигателя и производительность его работы зависит от целого ряда причин. А именно: от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Мощность двигателя возрастает пропорционально росту количества сжигаемого в нём за определённую единицу времени горючего. Но для ускорения сгорания топлива необходимо увеличение запаса сжатого воздуха в рабочих полостях мотора.

То есть, чем больше за единицу времени сжигается горючего, тем большее количество воздуха потребуется «впихнуть» в мотор (не очень красивое слово «впихнуть» здесь, тем не менее, очень хорошо подходит, поскольку сам мотор не справится с забором избыточного количества сжатого воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помогут).

Как работает турбина дизельного двигателя

В этом, повторимся, и состоит основное назначение турбонаддува – в наращивании подачи воздушно-топливной смеси в камеры сгорания. Это обеспечивается нагнетанием сжатого воздуха в цилиндры, которое происходит под постоянным давлением. Оно происходит вследствие преобразования энергии отработанных газов, проще говоря, из бросовой и утерянной – в полезную. Для этого, прежде чем выхлопные газы должны быть выведены в выхлопную трубу, а далее и, соответственно, в атмосферу, их поток направляется через систему турбокомпрессора.

Этот процесс обеспечивает раскручивание колеса турбины («крыльчатки»), снабжённого специальными лопастями, до 100-150ти тысяч оборотов в минуту. На одном валу с крыльчаткой закреплены и лопасти компрессора, которые нагнетают сжатый воздух в цилиндры двигателя. Полученная от преобразования энергии выхлопных газов сила используется для значительного увеличения давления воздуха. Благодаря чему и появляется возможность впрыскивания в рабочие полости цилиндров гораздо большего количества топлива за фиксированное время. Это даёт значительное увеличение как мощности, так и КПД дизеля.

Как работает турбина дизельного двигателя 01

Дизельная турбина в разрезе

Проще говоря, турбосистема содержит две лопастных «крыльчатки», закреплённых на одном общем валу. Но находящихся при этом в отдельных камерах, герметично отделённых друг от друга. Одна из крыльчаток вынуждена вращаться от постоянно поступающих на её лопасти выхлопных газов двигателя. Поскольку вторая крыльчатка с нею жёстко связана, то и она также начинает вращаться, захватывая при этом атмосферный воздух и подавая его в сжатом виде в цилиндры двигателя.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

  • регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
  • перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
  • и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
  • выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
  • герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

На дворе двадцать первый век, и никто уже не гонится за тем, чтобы название его легкового автомобиля было с модной в веке ХХ-м приставкой «турбо». Никто и не верит более в «магическую силу турбины» для резкого ускорения автомобиля. Смысл применения и эффективность работы системы турбонаддува всё-таки не в этом.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

Вот это «улитка»!

Разумеется, наиболее эффективен турбонаддув при его использовании на двигателях тракторов и тяжёлых грузовиков. Он позволяет добавить мощности и крутящего момента без возникновения перерасхода топлива, что очень важно для экономических показателей эксплуатации техники. Там он и используется. Нашли своё широкое применение турбосистемы также на тепловозных и судовых дизелях. И это наиболее мощные из созданных человеком турбин для дизельного двигателя.

 

 

Как глушить турбодизель

Обладатели турбомоторов часто задаются вопросом касательно необходимости охлаждения турбины перед тем, как заглушить мотор. Подобное охлаждение предполагает несколько минут работы ДВС на холостом ходу. Для получения точного ответа необходимо выяснить, в каких условиях работает турбокомпрессор двигателя. Отработавшие газы несут в себе большое количество полезной энергии, которая получена в результате сгорания топлива в цилиндрах. Перенаправление потока выхлопа на турбинное колесо позволяет реализовать эффективный привод для компрессора. Так удается получить нагнетание воздуха под давлением без отбора мощности у ДВС, что принципиально отличает турбокомпрессор от механического нагнетателя.

Турбонагнетатель является осью, на концах которой присутствуют колеса с лопатками. Выделяют турбинное и компрессорное колесо. Указанные колеса находятся в специальных корпусах. Нагнетатель ставится в выпускном тракте, так как турбинное колесо вращается от контакта с отработавшими газами. Такое вращение позволяет компрессорному колесу вращаться параллельно, засасывать и сжимать воздух для подачи в цилиндры двигателя.

Читайте в этой статье

Условия работы турбины

Температура выхлопных газов дизельного двигателя на выходе перед турбиной составляет в среднем 750-850 градусов по Цельсию. Бензиновые агрегаты имеют еще более разогретый выхлоп. Такие раскаленные газы движутся с большой скоростью и встречаются с турбинным колесом.

Турбокомпрессор отличается высокой производительностью и потребляет достаточно много энергии отработавших газов (в среднем около 25-30 кВт и более). Турбодизель с рабочим объемом 2.0 литра в режиме холостого хода потребляет около 800 литров воздуха за 60 секунд. В режиме максимальной мощности данный показатель доходит до 4 м3. Если учесть, что турбокомпрессор также нагнетает избыток давления до 1 атмосферы, тогда общий объем нагнетаемого устройством воздуха намного больше.

Во время работы ДВС на пиковых нагрузках турбинное колесо раскручивается до 150 тыс. об/мин и более, нагрев колеса достигает 800-900 градусов по Цельсию. После взаимодействия с турбинным колесом температура выхлопа заметно падает до средней отметки 400-500 градусов.  

В режиме холостого хода отработавшие газы дизеля имеют температуру около 100 градусов по Цельсию и движутся с небольшой скоростью. Для эффективного вращения колеса турбины и параллельного вращения компрессорного колеса этой энергии достаточно только для того, чтобы турбокомпрессор не препятствовал проходу через него воздуха в объеме, который необходим для поддержания стабильной работы ДВС на холостых оборотах.

Охлаждение и смазка турбокомпрессора

Колесо турбины выполнено из специальной жаропрочной стали, компрессорное колесо изготавливают из сплавов алюминия. Разные материалы применяются для снижения инерционности турбины. Вал турбины (ось, стержень) закреплен и вращается в плавающих подшипниках скольжения. Также в некоторых турбокомпрессорах могут использоваться шариковые подшипники. 

Для смазки подшипников турбокомпрессора реализован подвод моторного масла из системы смазки двигателя. Кроме снижения потерь на трение и препятствования износу трущихся элементов смазка турбины также выполняет важную функцию по отводу тепла из области трения. 

В трущихся элементах турбины выделяется большое количество тепла. Сама ось нагнетателя нагревается от контакта с разогретым турбинным колесом, нагрев еще более усиливается в результате высокой частоты вращения и возникающего трения. Во время работы ДВС масло активно подается к подшипникам, охлаждая их. Если мотор сразу заглушить после серьезных нагрузок на двигатель, тогда нагретая ось остановится практически сразу после остановки двигателя. Подача масла к подшипникам сразу прекращается, а сам вал и подшипники усиленно нагреваются от раскаленного колеса турбины. Сильный нагрев приводит к тому, что масло в турбине начинает закоксовываться.

В момент последующего пуска турбомотора закоксовавшееся масло и отложения препятствуют нормальному доступу свежей смазки в первые секунды после запуска. Вполне очевидно, что присутствует сильный износ подшипников турбины. Для решения этой проблемы рекомендуется не сразу глушить мотор после езды, а дать силовому агрегату поработать на холостых оборотах от 2-х до 5-и минут. Температура выхлопа на холостом ходу упадет до 100 градусов Цельсия, интенсивность вращения турбины снизится. Этого времени будет достаточно для того, чтобы колесо турбины и ось успели охладиться до такой температуры, когда коксования масла не произойдет после остановки ДВС. Отсутствие кокса значительно продлевает ресурс турбины дизельного или бензинового двигателя.

Для эффективного охлаждения турбины после остановки двигателя и минимизации рисков перегрева используется автоматическое электронное устройство под названием турботаймер. Принцип работы данного решения упрощает процедуру охлаждения.

Водитель останавливает машину, вынимает ключ из замка зажигания и может сразу покинуть автомобиль. Двигатель продолжает работать еще несколько минут, после чего будет заглушен автоматически. Единственным неудобством можно считать то, что приходится постоянно пользоваться стояночным тормозом и следить за его исправностью, так как сразу поставить автомобиль на передачу при наличии МКПП нельзя.

Читайте также




Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о