Как проверить турбину дизельного двигателя и избежать поломки? видео » АвтоНоватор

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.

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.

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.

Как проверить турбину дизельного двигателя и избежать поломки?   видео » АвтоНоватор

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.

Ресурс турбированных двигателей

Ресурс турбины не сильно меньше ресурса двигателя, и то только при надлежащем и постоянном уходе. Ресурс турбированного двигателя снижается из-за игнорирования рекомендаций автопроизводителя по уходу и обслуживанию турбокомпрессора, либо из-за сбоя в работе силового агрегата.

  • Некачественное моторное масло;
  • Несвоевременная замена масла и фильтров;
  • Повышенные нагрузки на холодном моторе;
  • Масляное голодание.

Это четыре основные причины, из-за которых ресурс турбированного двигателя сокращается в несколько раз.

Необходимо понимать, что турбированный мотор, особенно, если он малого объема, регулярно работает на пределе своих возможностей. Ведь при меньшем объеме турбомотор имеет такую же мощность, как и атмосферный с большим объемом. Из-за того, что он берет на себя большие нагрузки, и ускоряется его износ.

Многие производители автомобилей заверяют, что ресурс турбированного двигателя составляет примерно 150-200 тыс. км. После этого пробега нужно регулярно проверять компрессию, и при необходимости нужен ремонт двигателя.

Однако, это меньше 300 тыс. км, которые проходит без проблем атмосферник. А при не соблюдении всех правил и рекомендаций эксплуатации ресурс турбомотора может не достигать и 100 тыс. км.

Такой ресурс связан с тем, что атмосферный двигатель имеет более простую конструкцию и не так требователен к качеству моторного масла и топлива, что не скажешь о турбомоторе. К тому же, даже при поломке из-за некачественного топлива, восстановление атмосферного будет стоить значительно меньше, чем аналогичного мотора с турбиной.

Проверка работоспособности турбины с помощью специального оборудования

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.

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.

Кроме этих работ проверяется смазочная система.

Читать далее:  Присадка в двигатель, чтобы не ел масло и не дымил

Правила эксплуатации

Если силовой агрегат спроектирован грамотно, то наличие турбонадува особо не сказывается на ресурсе турбированного двигателя. Автовладельцу необходимо только знать особенности эксплуатации турбомотора и помнить несколько важных правил.

Во-первых, соблюдайте рекомендованную периодичность замены моторного масла. А если эксплуатация автомобиля в основном по городским дорогам, где пыли и грязи в избытке, то следует интервал между обслуживанием сократить до 25%.

Как проверить турбину дизельного двигателя и избежать поломки?   видео » АвтоНоватор

Во-вторых, не стоит экономить на качестве моторного масла. Заливайте в мотор то, что рекомендует производитель в соответствии с допусками.

В-третьих, не перегружайте мотор без необходимости. Спокойная и умеренная езда – залог долговечности не только мотора, но автомобиля в целом.

В-четвертых, после остановки автомобиля, особенно после долгой поездки, не глушите турбированный двигатель. Ему нужно дать поработать 1-2 минуты на холостом ходу, чтобы остыла турбина. Т.к. если заглушить мотор сразу, то давление моторного масла пропадет моментально, и быстро вращающийся ротор на некоторое время будет без смазки. Таким образом, сильно сокращается ресурс работы турбины.

И последнее, прогревайте мотор. Моторное масло, при первом запуске силового агрегата, имеет высокую вязкость, из-за этого затрудняется прокачка по зазорам. Поэтому при низкой температуре воздуха, зимой необходимо прогревать мотор, и это обязательное правило. Особенно, если у вас дизель, об этом читайте в статье – как правильно и нужно ли греть дизель зимой.

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.

Многие зарубежные автопроизводители стараются сделать всё возможное, чтобы усовершенствовать свои транспортные средства и не дать турбояме возможности проявиться на дизеле. В первую очередь разработчики внедряют системы «улиток», которые имеют разное сечение. Как показывает практика, это решение не лишено здравого смысла и оно помогает бороться с турбоямами.

Турбояма — явление естественное, его сложно предупредить. На сегодняшний день масса автоконструкторских бюро стараются противостоять такому проявлению, тратя немало усилий и средств на минимизацию и избавление от нежелательного обстоятельства. Как показывает практика, турбояма мешает вождению в основном более опытных водителей, которые хорошо «чувствуют» свою машину и не могут спокойно относиться к ощутимым притормаживаниям своего железного коня.

Избавиться от турбоямы на дизеле помогает организованный специфическим образом развод подачи давления на ротор, точнее на его крыльчатку, посредством не одной, а нескольких «улиток», которые различны по размеру. Суть идеи состоит в том, что разное сечение труб, составляющих систему подачи газов, поочерёдно «работает» с дизельным силовым агрегатом.

Тем, кто хочет разобраться в деталях, будет интересен принцип работы такого комплекса труб. Дело в том, что при работе на незначительных оборотах в работу с мотором включается только та «улитка», которая имеет самый маленький диаметр (именно она может потреблять меньшее количество газа ввиду своего небольшого в общей сложности объёма).

Правда, в большинстве современных машин присутствует не ограниченное количество «улиток», а только спаренный разнокалиберный комплекс двух труб. Если авто в будущем не будет участником гонок — ему хватит этого числа труб, чтобы избежать такого неприятного момента, как турбояма. Однако не стоит надеяться на полное исключение побочного эффекта, так как при критических режимах езды дизельный силовой агрегат способен раскручиваться на всю мощь.

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»).

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.

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.

Читать далее:  Выясняем почему масло в двигателе быстро чернеет

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…

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.

Как проверить турбину дизельного двигателя и избежать поломки?   видео » АвтоНоватор

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.

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.

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.

Как работает дизельная турбина

Перед выяснением того, как работает турбина на дизельном двигателе, следует сказать о системе турбонаддува. В ее состав входят турбины, а также турбокомпрессора. Главной функцией турбины является преобразование энергии отработавших газов, в тот момент когда компрессор применяется при подачи атмосферного воздуха под давлением в цилиндры. Крыльчатки служат основными деталями такой системы.

Турбокомпрессор – это технологический насос для воздуха, ответственный за вращения ротора и нагнетания воздуха в цилиндры.

К составляющим турбонаддува относят:

  • вал ротора/ось;
  • турбинное колесо;
  • компрессорное колесо;
  • корпус компрессора;
  • корпус подшипников.

Вал и крыльчатки вращаются в противоположных направлениях с чрезвычайно большой скоростью. Это гарантирует плотный прижим обоих элементов. Отработанные газы сначала поступают в выпускной коллектор после чего поток проникает в специальный канал, что находится в корпусе турбонагнетателя. После прохождения этого корпуса, все отработанные газы с разгоном направляются на ротор, а это обеспечивает поступательные вращения турбины.

Ось турбонагнетателя закреплена внутри корпуса на специальных «подшипниках скольжения», смазка происходит за счет масла, подаваемого из системы смазки моторного отсека. Предотвратить утечки масла, прорывов воздуха и отработанных газов помогают прокладки и уплотнительные кольца.

А есть ли вообще какая-то разница, прежде всего в том как работает дизельная турбина, и как бензиновая? Ну конечно есть, в первую очередь это касается различных условий, в которых работают данные агрегаты.

К примеру, дизельная турбина раскручивается с помощью отработанных газов, максимальная температура которых составляет 850°С. В тот момент, когда бензиновая может лишь позавидовать такому показателю. Так как, этой турбине приходится испытывать воздействие газов, температура которых может достигать и 1000°С.

Вот вам и главное отличие – совершенно разные требования к материалам, что используются при изготовлении таких деталей как корпус турбокомпрессора и колесо турбины. И это, в свою очередь, будет отражаться в том как турбина дизельного двигателя будет работать, и как будет работать бензиновая.

Далеко не каждый знает как работает на дизельном двигателе, однако эти знания могут очень пригодиться, особенно, если вы владелец дизельного двигателя. Как известно, на мощность и производительность двигателя влияет несколько причин:

  • рабочий объем цилиндров;
  • количество воздушно-топливной смеси;
  • эффективность сгорания этой смеси;
  • энергетическая часть топлива.
Читать далее:  Где находится блок управления двигателем

Также, у мощности двигателя есть способность расти в зависимости от количества сжигаемого топлива за единицу времени. Следовательно, больше расходуется горючего – приходится большее количество воздуха «отдать» в мотор. Именно в этом и заключается назначение турбонаддува (наращивание подачи воздушно-топливной смеси непосредственно в камеру сгорания).

Проверка турбины дизельного двигателя

Благодаря такому процессу обеспечивается нагнетание в цилиндры сжатого воздуха. Происходит оно в результате преобразования энергии отработавших газов. Интересным является тот факт, что перед попаданием выхлопных газов в выхлопные трубы их проток происходит через систему турбокомпрессора. Это, в свою очередь, обеспечивает раскручивание крыльчатки до 100 тысяч оборотов в минуту.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector