Чем вредит турбина двигателю

Двигатель с турбонаддувом. Плюсы и минусы

Особенностью двигателя с турбонаддувом является наличие: турбокомпрессора, интеркулера, регулятора давления наддува, предохранительного клапана и других элементов. Турбокомпрессор — основной элемент турбонаддува и обеспечивает повышение давления воздуха во впускной системе.

Интеркулер предназначен для охлаждения сжатого воздуха. За счет охлаждения воздуха повышается его плотность и увеличивается давление. Интеркулер это радиатор воздушного или жидкостного типа.

Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува — перепускной клапан. Он ограничивает энергию отработавших газов, направляя часть в обход турбинного колеса, обеспечивая оптимальное давление наддува. Клапан имеет пневматический или электрический привод. Срабатывание перепускного клапана производится на основании сигналов датчика давления наддува.

Турбонаддув двигателя не имеет жесткой связи с коленвалом и эффективность работы системы зависит от числа оборотов. Чем выше обороты мотора, тем больше отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя.

Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется на мощных V-образных двигателях. Принцип работы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая. При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Некоторые производители устанавливают три последовательных турбокомпрессора — triple-turbo и даже четыре — quad-turbo.

Теория турбонаддува

С самого начала эпохи автомобилестроения производители бились над задачей увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания. Мощность силового агрегата напрямую зависит от его рабочего объема и количества топливно-воздушной смеси, подаваемой в цилиндры. Таким образом, получается, что форсировать мотор можно либо, увеличив его объем (при этом нужно решить задачу, как поместить увеличившийся агрегат в автомобиле), либо, каким-то образом загнать в цилиндры большее количество воздуха и увеличить подачу топлива.

Первый способ влечет за собой значительный перерасход горючего, к тому же увеличиваются размеры и масса двигателя, что не всегда допустимо. Для решения задачи вторым способом применяются системы принудительного нагнетания воздуха в цилиндры.

Турбина — народное название узла, который называется турбокомпрессор. В устройстве его есть три основных компонента:

• «горячая» часть турбокомпрессора — это чугунная «улитка»
• «холодная» часть — это алюминиевый корпус детали
• картридж турбины — корпус подшипников, который разделяет «горячую» и «холодную» часть.

В корпусах крыльчаток создаётся повышенное давление газов, а в картридже турбины происходит их разряжение.

Внутри картриджа можно обнаружить вал (ротор) с закреплёнными на концах крыльчатками турбины и компрессора; в среднем на крыльчатках от 9 до 12 лопастей. Ротор крепится на подшипниках-втулках, которые удерживают и вращают его. Популярность набирают турбокомпрессоры с шариковыми подшипниками.

В любом случае ротор вращается на тонком слое моторного масла, которое подаётся в картридж на подшипники. Стальные уплотнительные кольца в корпусе турбины и компрессора, установленные с осевым и торцевым зазором, предотвращают потери масла в корпусе турбины и нагнетателя.

Принцип действия турбины простой: поток выхлопных газов раскручивает крыльчатку турбины. Вместе с тем в движение приходит крыльчатка компрессора, нагнетающая давление. Максимальная производительность достигается, когда двигатель «раскручен» и потока выхлопных газов хватает для мощного наддува. А вот чтобы заставить компрессор работать чуть ли не с оборотов холостого хода, применяются сложные комплексные решения.

Управляют производительностью турбокомпрессора с помощью перепускного клапана, например. Тот открывается, когда турбина выходит на предел своей мощности, чтобы выхлопные газы уходили в выхлоп, минуя турбину: достигается это работой пневматического актуатора. Перепускные клапаны применяют на турбинах бензиновых и дизельных ДВС.

Другой, более сложный, вариант управления работой турбины состоит в контроле потока отработавших газов. Например, в «улитке» горячей части турбины на пути газов монтируют лопатки с регулируемым углом атаки: на малых оборотах угол большой, лопатки направляют ОГ на лопасти турбины, а на больших оборотах лопатки перегораживают поток газов.

Такие турбины называются турбокомпрессорами с управляемой геометрией. Управляет положением лопаток превмопривод либо электропривод с сервомотором; последний сложнее ремонтировать и калибровать.

Такие турбокомпрессоры применяются только на дизельных ДВС, единственное исключение — оппозитные бензиновые ДВС спорткаров «Порше». Причина в экстремально высокой температуре ОГ бензиновых двигателей, которая требует коррекции за счёт дорогих жаропрочных компонентов турбины.

Для мощных ДВС, которые часто раскручиваются до высоких оборотов, производители предусмотрели перепускной клапан впускного коллектора: он стравливает излишек давления наддува, если после интенсивного разгона водитель отпускает педаль газа, то есть поток и давление воздуха на впуске из-за закрытого дросселя остаётся высоким, как и нагрузка на крыльчатку компрессора.

Виды современных турбокомпрессоров

Турбины делятся на виды не только в зависимости от типа управления. Встречаются одиночные и парные турбины, последние отличаются двойным, тройным или даже четверным наддувом. Разумеется, такие усовершенствования не обходятся без сложной конструкции впускного и выпускного коллектора, обводных каналов перепускных клапанов (для ступенчатого наддува) или параллельной работы нескольких турбин.

Отдельно можно выделить твинскрольные турбины, которые применяют на бензиновых легковых и дизельных грузовых автомобилях. Особенность их в том, что потоки выхлопных газов собирают два отдельных канала, и на крыльчатку ОГ поступают тоже по раздельным каналам. Такое решение улучшает топливную экономичность.

Популярны сейчас турбокомпрессоры с электрическим приводом, которые не используют работу ОГ вообще: крыльчатка турбины заменена мощным электромотором, а вот компрессор традиционный.

Как и зачем меняют турбину на двигателе

В среднем турбокомпрессор живёт 150-250 тыс. км, всё зависит от условий эксплуатации. Важно соблюдать правила использования турбокомпрессора, иначе даже после замены детали она вскоре тоже выйдет из строя.

Турбина плохо переносит некачественное или неподходящее по вязкости моторное масло. Проблемы с грязным воздушным фильтром, заросшим нагаром сажевым фильтром и катализатором тоже служат приговором даже для новой детали.

Опасность заключается в том, что выход турбины из строя — первый симптом умирания двигателя. Например, турбина вышла из строя от того, что в масло попала стружка от трущихся металлических деталей. Можно поменять масло, установить новую турбину — но проблема вышедших из строя элементов двигателя останется, сам он проходит ещё пару тысяч километров, а затем «стуканёт». Поэтому крайне важно не относится к замене турбокомпрессора беспечно, а выявить и устранить все возможные проблемы.

Обязательно перед заменой турбокомпрессора:

• поменять масло, воздушный и масляный фильтр
• очистить поддон картера от отложений
• разобраться с проблемами сажевого фильтра и катализатора, особенно если предыдущая турбина умерла от того, что масло из картриджа ушло на впуск
• очистить от масла и нагара впускной коллектор
• вылить остатки масла из интеркулера или заменить его на новый
• осмотреть каналы, по которым масло подаётся и сливается из картера, при необходимости очистить их и поменять трубки
• продиагностировать систему вентиляции картерных газов, чтобы предотвратить течь турбины из-за высокого давления газов в картридже

Обратите внимание: при установке новой турбины не нужен герметик, используется только новый ремкомплект (прокладки, уплотнители и другие расходники).

К тому моменту, как установленная турбина начнёт свою работу, в картридже должно быть немного свежего масла: иначе подшипники какое-то время будут работать на сухую и гнать стружку.

Запускают двигатель с поменянной турбиной, отключив подачу топлива в цилиндр: только так получится создать нужное давление смазки в системе.

Наконец, остаётся вопрос выбора турбины для замены штатной, вышедшей из строя. Конечно, можно заказать новый турбокомпрессор с завода или через дилера. Но если вы хотите сэкономить, рекомендуем присмотреться к вариантам б.у. турбин, которые стояли на таких же машинах. Выбрать хорошую ресурсную деталь с европейского автомобиля и сэкономить при этом хорошие деньги поможет RetailMotors.by.

Расскажем основные правила выбора б.у. турбокомпрессора на разборке.

Как выбрать б.у. турбину в хорошем состоянии с разборки

Во-первых, не бойтесь покупать турбокомпрессоры «со стажем». Восстанавливать вышедшую из строя турбину вряд ли целесообразно, а новая стоит дороже раза в 3-4 по сравнению с вариантами б.у. Цены на турбокомпрессор с разборки варьируются от $30 до $340 в зависимости от модели автомобиля и состояния детали.

Разумеется, это будет деталь с частично выработанным ресурсом, но это будет полностью оригинальная деталь, без китайских расходников и no name картриджей.

Во-вторых, обращайте внимание на важные детали при выборе б.у. турбины.

Перечислим основные моменты:

• на лопастях турбины не должно быть повреждений и сколов
• корпус детали должен быть сухим, без потёков масла (это признак герметичных уплотнений)
• «улитка» турбины должна быть сухой изнутри
• трубки подачи и слива масла должны быть обрезаны и герметично закрыты, чтобы грязь не попала в картридж
• обратите внимание на люфты — при прикосновении к валу и попыткам его расшатать, люфта ротора (продольного осевого) быть не должно; поперечный (радиальный) люфт допустим, потому что через этот зазор в турбину поступает масло, но следите, чтобы крыльчатки турбины при движении не задевали за её корпус.

Итого

Покупка б.у. турбокомпрессора — хороший выход в тех случаях, когда родная турбина вышла из строя. Главное правильно выбрать деталь и не экономить на диагностике проблем, которые привели к поломке турбины, чтобы не столкнуться с выходом из строя мотора впоследствии.

Качественные ресурсные турбокомпрессоры найдёте в каталоге разборки автомобилей с площадок в Германии и США RetailMotors.by.

• Чем отличаются оригинальные запчасти от аналоговых? Ответ в этой статье.

Качественные запчасти для вашего автомобиля предлагает наша разборка

ООО «РитейлМоторс» УНП 191477517, з арегистрировано Мингорисполкомом 20 марта 2012г.
Регистрационный номер в торговом реестре 402310, д ата регистрации 11 января 2018г.
Юридический и почтовый адрес: 220020 г. Минск, ул. Тимирязева, д. 85а, пом. 204

Из чего состоит система турбонаддува?

Конструктивно в состав устройства турбонаддува входит турбокомпрессор, интеркулер, устройство, регулирующее давление наддува и другие узлы. Однако первую скрипку в такой конструкции играет турбокомпрессор. При помощи него и обеспечивается рост давления в системе впуска воздуха.

Воздушные массы необходимо каким-то образом охлаждать. Для этой цели в конструкции предусмотрен интеркулер. Охлаждая сжатый воздух, поступающий из компрессора, он способствует повышению его плотности. В результате этого увеличивается давление. Конструктивно он представляет собой радиатор, причем тип его может быть как жидкостный, так и воздушный.

Система управляется посредством регулятора наддува. Он представляет собой не что иное, как перепускной клапан. Основное предназначение его состоит в ограничении давления отработанных газов. Они не все направляются на турбинное колесо: определенное их количество идет мимо него. При этом давление наддува становится оптимальным. Клапан приводится в действие с помощью пневматики или электричества. Датчик посылает сигналы, в результате чего наблюдается срабатывание клапана.

Предусматривается и предохранительный клапан. Дроссельная заслонка может резко закрыться, что обусловит резкий скачок воздуха. Работа этого клапана и состоит в защите от подобных действий.

В случае агрегатов достаточно большой мощности применяется система, предполагающая два параллельных турбокомпрессора.

Если турбины на силовой агрегат устанавливаются последовательно, то это обеспечивает повышение производительности за счет работы различных турбокомпрессоров при разной частоте вращения мотора. Разработчики на месте не стоят, а стараются идти вперед. При этом он вместо двух устанавливает три и даже четыре последовательных турбокомпрессора.

Турбированный мотор: достоинства и недостатки

Популярность турбодвигателей вызвана их преимуществами перед обычными, заключающимися в:

• увеличении мощности до 30% и уменьшении расхода топлива (турбомотор будет потреблять меньше горючего, нежели ДВС аналогичной мощности, но без турбины);
• уменьшении загрязнения окружающей среды;
• лучшем соотношении веса агрегата к развиваемой мощности;
• более тихой работе механизма;
• возможности оптимизировать другие параметры двигателя.

Однако есть и свои минусы:

• требовательность к качеству масла и бензина, что в конечном итоге повышает расходы на эксплуатацию авто;
• сложный ремонт, требующий применения специального оборудования, выполнить который своими силами маловероятно. Нередко турбина и вовсе оказывается непригодной к ремонту, а её полная замена заметно ударяет по кошельку автовладельца.

Что такое турбированный двигатель в автомобиле

Первые турбированные двигатели были сконструированы ещё в 1905 году, однако на легковые автомобили их начали устанавливать во второй половине 20-го века. Турбонаддув – система нагнетания в цилиндры атмосферного двигателя дополнительного воздуха, вследствие чего происходит повышение среднего эффективного давления в цилиндрах. Это увеличивает мощность мотора без внесения изменений в его конструкцию. Работу мотора с турбонаддувом обеспечивает приводной нагнетатель, использующий энергию отработанных газов. Они приводят в движение колесо турбины, которая в свою очередь вращает колесо компрессора с помощью роторного вала. Компрессорное колесо сжимает воздух, который нагревается, а после поступления в интеркулер охлаждается и подаётся в цилиндры.

Это важно! Энергия отработанных газов растёт по мере увеличения числа вращения движка. Чем интенсивнее работает мотор, тем больше становится энергетический потенциал и растёт подача сжатого воздуха.

До недавнего времени двигатели с турбонаддувом устанавливались исключительно на дорогостоящие спортивные модели автомобилей. Но, по утверждению маркетологов, в настоящее время доля моделей с такими моторами стремительно увеличивается, и турбина становится практически обязательным элементов престижных марок авто.

Турбины устанавливают гораздо чаще на дизельных двигателях, чем на бензиновых

Производители машин делают акцент на том, что турбодвигатели беспощадно теснят «атмосферники», и большинство покупателей хороших машин предпочитают именно такой тип двигателя. Но так ли хорош турбомотор, как это расписывают конструкторы и инженеры автопредприятий? Чтобы сделать выводы, стоит рассмотреть его конструктивные особенности и поближе познакомиться с принципом действия.

Конструктивные особенности

Система турбонаддува состоит из компрессора, интеркулера, регулятора давления наддува и других узлов. Главная деталь – турбокомпрессор, регулирующий рост давления в системе впуска воздуха. Интеркулер охлаждает воздух и повышает его плотность.

Схема движения воздуха во время работы турбированного двигателя

Всей системой управляет регулятор наддува. Это перепускной клапан, ограничивающий давление отработанных газов. Отсекая некоторое их количество, клапан делает давление наддува оптимальным.

Турбокомпрессор работает следующим образом:

1. Воздух проходит через воздушный фильтр и поступает во входное отверстие.
2. Происходит сжатие воздуха, и в нём увеличивается содержание кислорода. Воздух нагревается, и его плотность снижается.
3. Массы воздуха покидают турбокомпрессор и попадают в интеркулер, в котором происходит охлаждение.
4. Сжатый воздух проникает через дроссель и впускной коллектор в цилиндры мотора.
5. Часть выхлопных газов, образовавшихся при сгорании топлива в цилиндрах, передаётся турбодвигателем назад в коллектор турбины. Этот поток воздуха запускает движение вала, на противоположном конце которого расположен компрессор. Здесь начинается повторное сжатие воздуха.

Это важно! Результат работы турбонаддува – увеличение уровня сжатия кислорода при сохранении объёма цилиндров. За один такт работы турбомотор сжигает больше топливной смеси, чем атмосферный двигатель того же объёма.

Заключение

Несмотря на то, что поломка турбины не является критичной, а процесс выхода ее из строя довольно длительный, при обнаружении симптомов не стоит затягивать с ремонтом. Несвоевременное принятие мер все же может вылиться в более дорогостоящий ремонт. Примерно определить причину поломки можно и самостоятельно в гаражных условиях, однако для получения более детальной информации лучше обратиться к специалистам.