Принцип работы турбины на бензиновом двигателе

См. также

Система контроля состояния колодок

Бесплатная консультация юриста

Механизм изменяемой геометрии

Такой механизм позволяет дозировать подачу отработавших газов на колесо в турбине (ротор). Тем самым, позволяет оптимизировать работу турбокомпрессора на различных оборотах.

Это достигается за счет движения специальных лопаток, смонтированных на кольце геометрии. Они синхронно передвигаются, получая движение от вакуумного актуатора или электронного сервопривода в определенный момент, и контролируют наддув. Как правило, устанавливаются они на дизельных ДВС, потому как температура выхлопных газов у бензиновых моторов выше, чем у дизеля, соответственно лопатки геометрии могут деформироваться. Такие турбины позволяют оптимизировать процесс турбонаддува, что приводит к уменьшению расхода топлива и вредных выбросов при одновременном повышении мощности и крутящего момента.

Многие автомобилисты ошибочно полагают, что турбокомпрессор начинает включаться в работу с оборотов мотора от 1500-2000 об/мин. На самом деле, он запускается сразу после заводки автомобиля и работает на холостом ходу. А оптимальных оборотов достигает в диапазоне свыше 1500 об/мин.

Турбокомпрессор достаточно надежный агрегат, однако если Вы столкнулись с его поломкой, решить проблему Вам помогут специалисты ТурбоМикрон. Мы производим замену турбины на автомобиле, а также ремонт снятых с авто турбокомпрессоров.

Автомобиль глохнет на холостых оборотах

Продажа Kia Rio X (X-Line) в Санкт-Петербурге

Эксплуатация турбодизеля

Поскольку именно дизельные агрегаты являются основными «потребителями» по отношению к оснащению турбонаддувом, соответственно разберем ряд правил, которые нужно соблюдать во избежание неприятностей. Сегодня у многих автолюбителей в распоряжении личные транспортные средства с турбиной.

Правда далеко не каждый владелец знает, как правильно следует эксплуатировать подобный агрегат. Какой бы лучшим агрегат ни был бы, неправильная его эксплуатация сведет на нет все старания разработчиков.

Масло

В отношении любого силового агрегата масляное голодание противопоказано и особенно это относится к системе турбонаддува. У жидкого расходника здесь особенная роль — смазать подшипники (скольжения и качения), которые входят в состав турбокомпрессора. При снижении уровня масла эти элементы не получают необходимое количество смазки, что в результате заканчивается быстрым их износом.

По этой причине следует регулярно проверять, сколько масла для дизельных двигателей с турбонаддувом находится в картере. При необходимости восполнять потери. Помимо этого, нужно выяснить причину падения уровня расходника. И если этому имеет место нужно как можно скорее устранить причину.

Кроме того, раз уж нашлись средства на покупку автомобиля, оснащенного турбодизельной установкой, не следует скупиться на приобретении надежного масла. Любителям экономить на всем стоит вспомнить народную мудрость — скупой платит дважды!

Роль моторного масла для дизелей с турбиной нам уже известна. Соответственно приобретать дешевое масло, которое уже заведомо низкого качества, не стоит. В этом случае турбокомпрессор заранее обрекается на медленные мучения.

Следует учитывать один важный момент — те масла, которые рассчитаны на турбированные агрегаты немного отличаются по составу от обычных аналогов. Это обусловлено тем, что они подвергаются куда большим нагрузкам и температурным воздействиям. Также не рекомендовано смешивать масла с разной вязкостью. К примеру, нельзя лить 5w-30, когда ранее была залита смазка 10w-40.

Качество топлива

Турбина дизельного мотора отличается чувствительностью не только к качеству маслу, но и самого топлива. Если оно заведомо низкое, это грозит засорением топливной системы, что может закончиться чрезмерно низким давлением турбонаддува. В результате падает мощность силовой установки.

Чтобы восполнить потери турбина вынуждена работать в предельном режиме. А это сокращает ресурс агрегата. В соответствии с этим, рекомендуется заправлять свои турбированные автомобили только на тех, заправочных станциях, к которым есть доверие.

Холостые обороты

Неписаное правило для турбированного двигателя — избегать работы в режиме холостого хода больше чем на полчаса. Этого времени хватает, чтобы произошло засорение турбины. Также нельзя исключать вероятность подсоса масла непосредственно в цилиндры. А это отрицательно образом сказывается на всей цилиндропоршневой группе (ЦПГ).

Однако в том случае, когда приходится держать мотор на холостых оборотах большую часть времени, нужно держать их в пределе от 1200 до 1600 об./мин.

Своевременное ТО

Особенности эксплуатации дизельных двигателей с турбонаддувом подразумевают и это правило. А его следует придерживаться не только владельцам машин с турбиной, всех остальных это тоже касается. В частности необходимо регулярно менять моторное масло и фильтры в соответствии с регламентом производителей.

А поскольку турбированный агрегат работает в более тяжелых условиях, нежели обычные атмосферные аналоги, то сроки прохождения ТО будут короче. Иными словами «сильный» дизельный мотор чаще нуждается в замене масла и прочих расходниках.

Глушение мотора

Речь идет о том, чтобы не глушить двигатель сразу же после остановки машины. В первую очередь это касается тех владельцев автомобилей, у которых моторы не оснащены системой «Start&Stop». Объяснение этому простое — после того как турбодизельный агрегат будет остановлен, крыльчатки турбины еще будут продолжать вращаться, однако масла для смазки подшипников уже меньше.

В результате ротор вместе с подшипниками перегреваются, что ведет к скорому их износу. В связи с этим, после запланированной остановки нужно выждать какое-то время, прежде чем глушить двигатель. 5 минут будет достаточно для охлаждения турбины.

30 недооцененных кулинарных приемов, которые сделают готовку проще, а блюда — вкуснее

Существует два типа монтажных комплектов ГБО для данных типов двигателей.

1

Комплект разработан под конкретный автомобиль и имеет определенный код, присутствует монтажная схема и готовая прошивка без возможности ее изменения.

Эти комплекты выпускают самые известные и премиальные бренды, такие как Prins(Голландия) и BRC(Италия).

Конечно, готовая прошивка от производителя ГБО, для разработки которых используются специальные стенды — это большой плюс, но есть и минусы — мы ограничены списком переводимых двигателей на газовый вид топлива. Существует таблица автомобилей, на которые есть готовые решения, но, к сожалению, мы ограничены этим списком, но он постоянно пополняется.

2

Универсальный комплект ГБО для двигателей с непосредственным впрыском топлива.

Он покрывает минусы варианта исполнения комплектов, описанных выше, но также имеет свои нюансы. После установки газового оборудования на автомобиль заливается прошивка, она универсальная и корректная настройка зависит только от мастерства и профессионализма мастера, также никто из клиентов не застрахован от того, какие форсунки или редуктора достанет мастер со своего склада.

Это и есть тот минус, о котором мы писали выше, плюсом же является то, что список автомобилей, на которые можно установить данное оборудование, существенно больше. В частности, это практически вся VAG группа, а также такие гиганты как BMW, Volvo, Toyota, Honda, Nissan, Mitsubishi и т. д.

Получить консультацию ➔

Как я могу определить отказ турбины?

Об этом мы писали подробную обзорную статью: Неисправности турбин: эксплуатация, неисправности, восстановление и ремонт

Какой принцип работы турбины на бензиновом двигателе

Турбированный бензиновый силовой агрегат отличается от атмосферного тем, что вместо обычного радиатора применяется интеркулер. Конструктивно эти два изделия похожи, однако в интеркулере циркулирует вместо охлаждающей жидкости воздух. В некоторых случаях, при высокой мощности двигателя, дополнительно к нему устанавливается вентилятор.

Он помогает справиться с большим объемом поверхностей, которые необходимо охлаждать. В основе работы турбины на бензиновых агрегатах, заложен тот же алгоритм что и на дизельных.

Турбина, устанавливаемая вблизи выпускного коллектора, возвращает определенное количество выхлопных газов. После этого она способствует разгону отработанных газов до требуемой скорости, а затем нагнетает их под давлением в рабочие полости цилиндров.

Принцип работы автомобильного двигателя с турбонаддувом

Механизм работы системы довольно прост. Он наглядно показан на схеме.

Включая турбонаддув, вы запускаете в моторе авто следующие
процессы:

• выхлопные газы из двигателя автомобиля подаются на турбину, придавая ей импульс вращения;
• с турбины крутящий момент передается компрессору;
• компрессор засасывает воздух и производит его сжатие;
• сжатый воздух проходит через интеркулер, охлаждаясь и уплотняясь при этом;
• сжатый охлажденный воздух подается на цилиндры двигателя.

Тем, кому знаком принцип работы классического двигателя внутреннего сгорания, понятен смысл подачи дополнительного воздуха в цилиндры. Ведь в цилиндры подается воздушно-топливная смесь в строго определенном соотношении. И обычно, для того чтобы увеличить мощность двигателя, приходится изменять конструкцию – увеличивать объем цилиндров.

Включая турбоподдув в автомобиле, можно добиться увеличения
мощности двигателя при тех же объемах. Происходит это за счет подачи
уплотненного (сжатого) воздуха.

Историческая справка

Для инженерно-производственного центра «Лада Спорт» была поставлена цель – в ускоренных темпах модернизировать автомобили ВАЗ. Нужно было использовать автоспортивные ресурсы, а также разработать и внедрить в серийное производство спортивные версии гражданских автомобилей Лада. С поставленными задачами подразделение справилось успешно. Начиная с 2013 года, было выпущено более 5000 автомобилей. В сентябре 2015 года началась работа по производству новой «заряженной» версии Лада Калина Спорт с аббревиатурой NFR (Need For Race – «жажда гонки» в переводе с английского). К концу года было выпущено уже 50 экземпляров.

Официальная презентация Лады Калины НФР состоялась во время чемпионата WTCC (World Touring Car Championship), который проводился в Москве. Отмечалось, что это не просто спортивная модификация, а автомобиль совершенно другого направления.

Уже через несколько месяцев российский спорткар был представлен широкой публике на Московском международном автошоу. Сегодня модель серийно не выпускается, только на заказ.

В отличие от версии Калина Спорт, НФР комплектуется:

• подрамником и треугольными рычагами;
• дифференциалом повышенного трения;
• усиленной тормозной системой;
• обновленной панелью приборов Ferrum;
• изменёнными сидениями и рулевым колесом.

Под капотом разместился модифицированный атмосферный двигатель с индексом 21126. Отделка салона эксклюзивная.

Компоненты, составляющие типичную систему турбонаддува

* Воздушный фильтр (не показан), через который атмосферный воздух проходит прежде чем попасть в турбокомпрессор (1)

* Воздух который превышает величину плотности атмосферного воздуха (масса/еденица объема) является сжатым. (2)

* У большинства современных оснащенных турбонаддувом, есть промежуточный охладитель воздуха (интеркулер) (3), который охлаждает сжатый воздух, дабы далее увеличить его плотность и уменьшить склонность к детонации

* После прохождения через впускной коллектор (4), воздух входит в цилиндры двигателя, которые содержат фиксированный объем. Так как вошедший воздух большей плотности, каждый цилиндр может работать с большим массовым расходом воздуха. В свою очередь, более высокий массовый расход воздуха позволяет загнать в цилиндр больше топлива (с неизменным коэффициентом воздух/топливо — air/fuel). Воспламеняясь, воздушно — топливная смесь большего объема приводит к увеличению мощности, производимой данным размером, или по другому — объемом цилиндра

* Объем газов, полученный в результате сожжения топлива в цилиндре, выходит, в такте выхлопа, в выпускной коллектор (5)

* Газ высокой температуры на большей скорости направляется прямиком в «горячую часть» турбокомпрессора — турбине (6) и давят на крыльчатку. Турбина создает противодавление на двигателе, что означает что давление выхлопных газов двигателя выше чем атмосферное давление

* Снижение давления и температуры происходит во время прохождения через турбину (7), которая (как и все гениальное) просто использует бесплатную энергию выхлопных газов для привода компрессора и нагнетания давления

Классический вариант

Как уже отмечено, в электростанции на дровах используется несколько технологий для получения электричества. Классической среди них является энергия пара, или попросту паровой двигатель.

Здесь все просто – дрова или любое другое топливо сгорая, разогревает воду, в результате чего она переходит в газообразное состояние – пар.

Полученный пар подается на турбину генераторной установки, и за счет вращения генератор вырабатывает электроэнергию.

Поскольку паровой двигатель и генераторная установка соединены в единый закрытый контур, то после прохождения турбины пар охлаждается, снова подается в котел, и весь процесс повторяется.

Такая схема электростанции – одна из самых простых, но у нее имеется ряд существенных недостатков, одним из которых является взрывоопасность.

После перехода воды в газообразное состояние давление в контуре значительно повышается, и если его не регулировать, то высока вероятность порыва трубопроводов.

И хоть в современных системах применяются целый набор клапанов, регулирующих давление, но все же работа парового двигателя требуется постоянного контроля.

К тому же обычная вода, используемая в этом двигателе, может стать причиной образования накипи на стенках труб, из-за чего понижается КПД станции (накипь ухудшает теплообмен и снижает пропускную способность труб).

Но сейчас эта проблема решается использованием дистиллированной воды, жидкостей, очищенных примесей, выпадающих в осадок, или же специальных газов.

Но с другой стороны эта электростанция может выполнять еще одну функцию – обогревать помещение.

Здесь все просто – после выполнения своей функции (вращения турбины) пар необходимо охладить, чтобы он снова перешел в жидкое состояние, для чего нужна система охлаждения или попросту – радиатора.

И если разместить этот радиатор в помещении, то в итоге от такой станции получим не только электроэнергию, но еще и тепло.

Как самому отремонтировать и настроить актуатор турбины

Турбонаддув сегодня является одним из самых распространенных способов, который позволяет существенно увеличить мощность бензинового или дизельного двигателя без увеличения рабочего объема силового агрегата.  Установка турбокомпрессора также является более эффективным решением по сравнению с механическими нагнетателями.

Основой турбонаддува является подача воздуха в цилиндры ДВС под давлением. Чем больше воздуха удается подать в мотор, тем большее количество топлива получается сжечь. Гражданские версии турбомоторов имеют не слишком большой наддув, которого достаточно для достижения необходимых показателей.

Вполне очевидно, что для достижения максимальной производительности на двигатели устанавливаются турбины, которые способны обеспечить высокое давление.

В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен актуатор на турбине, каков принцип работы актуатора турбины, а также как производится проверка актуатора турбины и настройка данного элемента.

Актуатор турбины: особенности работы

Актуатор, он же вестгейт или вакуумный регулятор — клапан для сброса избыточного давления воздуха на высоких оборотах двигателя. Задачей данного решения является своеобразная защита турбокомпрессора и двигателя. Указанный регулятор для защиты от избыточных нагрузок находится в выпускном коллекторе (фактически, на самой турбине), местом установки является область перед турбиной.

Работает вестгейт по следующему принципу: если обороты двигателя высокие, в результате чего растет давление отработавших газов и давление надувочного воздуха, тогда открывается клапан. Его открытие перенаправляет часть выхлопных газов в обход турбинного колеса.

Другими словами, отработавшие газы, вращающие крыльчатку турбинного колеса и вал, на котором параллельно установлена крыльчатка компрессорного колеса, перепускаются. В результате интенсивность работы турбины снижается, уменьшается подача воздуха в цилиндры ДВС.

Так происходит в том случае, когда турбинное колесо раскручивается выхлопными газами до слишком высоких оборотов, в результате чего актуатор инициирует срабатывание обходного клапана, то есть отработавшие газы проходят мимо турбинного колеса. Получается, вестгейт попросту не позволяет турбонагнетателю раскручиваться до максимума под действием слишком сильного потока выхлопа на высоких оборотах мотора.

Настройка и регулировка актуатора турбины является важным моментом, так как от нормальной работы системы зависит исправность двигателя и турбокомпрессора.

Вестгейт желательно настраивать при помощи спецоборудования, но также это можно сделать самостоятельно, о чем мы расскажем ниже.

Распространенные неисправности вестгейта

Теперь давайте поговорим о частых неисправностях, при которых неизбежна замена актуатора турбины или требуется ремонт данного элемента. Начнем с того, что причин для выхода из строя указанной детали несколько. Прежде всего, ломаются электронные компоненты, возможны неисправности электромотора, а также происходит поломка зубьев шестерней привода клапана.

В ряде случаев проблема устраняется после диагностики в специализированных сервисах по ремонту турбин. Специалисты проводят проверку работоспособности контроллера, выполняют целый ряд тестов. Частой неисправностью, которую помогает устранить ремонт актуатора турбины без замены, является вышедшая из строя манжета (мембрана актуатора турбины).

В полседнем случае к поломке приводит значительный пробег и естественный износ деталей, в результате часто указанная манжета повреждается.

Далее поверхности следует обезжирить, после чего новая манжета приклеивается клеем к корпусу с двумя колпачками и дополнительно проходит процесс круговой завальцовки.  Затем производится настройка актуатора турбины.

Масло

Также масло выполняет функцию охлаждения системы на элементы, температура которых, во время работы, достигает больших величин. Эффективность охлаждения турбины в основном зависит от типа двигателя, на котором она установлена.

Двигатели, зажигание в которых является искрового типа, имеют самую оптимальную конструкцию для хорошей эффективности сопротивлению нагревания турбоустановки.

Это достигается благодаря расположению данного элемента вблизи системы понижения температуры двигателя, и вхождение его основного корпуса напрямую в эту систему.

Центробежный компрессорный агрегат дает возможность создания давления объема выхлопных газов, которое является дополнительным. Конструктивное устройство его не многим отличается от подобного механического нагнетателя.

В его состав входят: выплавленный из алюминия диск, на поверхности которого располагаются лопасти и стальной корпус. Воздушный поток входит через центр колеса и выходит сквозь отверстие, также расположенное в центральной зоне.

Кинетическая энергия преобразовывается силу нагнетания воздушного потока с помощью резкого понижения его скорости.

Разные болты и степень затяжки ГБЦ ВАЗ-2107. В чем отличие

На “классике” изначально с завода стояли обычные болты М12х120х1.25 под головку на 19. Их первоначальный каталожный номер 2101-1003271 или 21213-1003271. Второй номер подсказывает, что такие болты также использовались на ВАЗ-21213 “Нива”, поэтому их еще называют “нивовскими болтами”. Еще одно разговорное название — “копеечные”. Но чаще всего их просто идентифицируют как “болты ГБЦ на классику старого образца”.

На автомобилях ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109 стали использоваться торсионные болты нового образца, которые подходят и для “классики” — М12х115х1.25. Откручивались и закручивались они шестигранником на 12. Примечательно, что каталожный номер у АвтоВАЗа остался тот же, 21213-1003271. И в оригинальной упаковке продаются именно болты нового образца. Их отличие в том, что они “растягиваются” — а если правильно, то подвергаются упругой деформации. Собственно, для этого и нужно двойное доворачивание на 90 градусов.

Болт ГБЦ старого образца

Торсионный болт ГБЦ нового образца

Обратите внимание на длину этих болтов, зашифрованную в маркировке. Разница в 5 мм с обычными болтами. Именно на эти 5 миллиметров болт и деформируется, полностью заполняя внутреннюю резьбу

Именно на эти 5 миллиметров болт и деформируется, полностью заполняя внутреннюю резьбу.

В чем разница между этими болтами, кроме того, что первые не продаются в оригинальной упаковке и для разных болтов нужны разные схемы затяжки? Классические болты можно использовать много раз, если их состояние это позволяет. Но с другой стороны Вам нужно не забывать делать профилактическую протяжку болтов ГБЦ. Где-то раз в году, или чаще придется проверять момент затяжки всех болтов головки блока вашей ВАЗ-2107 и докручивать при необходимости.

Болты нового образца такой процедуры не требуют, потому что благодаря упругой деформации они обеспечивают постоянный прижим крышки ГБЦ. Но зато такие болты одноразовые. При разборке ГБЦ вам придется покупать комплект новых. Да и выкручивания таких болтов может быть осложнено тем, что перетянутые без динамометрического ключа болты могут сломаться.

Судя по отзывам автовладельцев, очень часто выкрутить их удается только наварив гайки на 19. Поэтому многие стараются найти именно болты старого образца, с которыми меньше неприятностей.