Как работает турбина на дизельном двигателе: особенности, устройство

Описание конструкции турбокомпрессора – нюансы

Одна из распространенных ошибок, регулярно допускаемых теми, кто решился на самостоятельный ремонт ТК – турбокомпрессор, связана с непониманием демпфирующего эффекта, заложенного в конструкцию подшипникового узла агрегата. Именно этот вопрос требует некоторых пояснений, поскольку непонимание может привести к печальным последствиям.

Необходимость демпфирования связана с особенностями работы двигателя. Выхлопные газы поступают в выпускной коллектор и далее на рабочее колесо турбины порциями в соответствии с тем, как открываются выпускные клапаны двигателя. Таким образом, поток не является однородным – воздействие его на ротор турбины имеет импульсный характер. Для компенсации ударного воздействия потребовалось бы придание ротору гораздо большей жесткости, что привело бы к увеличению размеров и веса всего агрегата. Выход был найден в виде применения в подшипниках скольжения втулок плавающего типа, которые на стороне корпуса выполняют демпфирующую функцию.

Между плавающей втулкой и корпусом имеется определенный зазор, в котором образуется масляная пленка, практически идентичная той, которая образуется между ротором и втулкой. Втулка вращается с частотой, примерно вдвое меньшей частоты вращения ротора, а две масляные пленки успешно компенсируют импульсное воздействие отработанных газов на ротор турбины, выполняя амортизирующие функции.

При самостоятельном ремонте турбины может быть диагностирован якобы повышенный люфт между втулкой и корпусом, это принимается за дефект, после чего из соответствующего материала (обычно бронзы) вытачиваются втулки, которые запрессовываются в корпус с некоторым натягом. Аналогия очевидна – эти втулки напоминают втулки в головке шатуна или в стартере, но эта ошибка приводит к печальным последствиям. Турбина работает на предельных режимах, и отсутствие одной масляной пленки приводит к снижению демпфирующего эффекта, отчего многократно увеличивается износ подшипников скольжения. В граничных случаях может даже произойти поломка вала ротора.

Ремонт турбин дизельных двигателей – изучаем устройство механизма

Турбина представляет собой крыльчатку, насаженную на вал, через который приводится в движение компрессор. Его корпус изготавливается из жаропрочного алюминиевого сплава, а вал делают из среднелегированной стали. Эти детали ремонту практически не поддаются и в случае выхода из строя их просто заменяют новыми.

Корпус турбонаддува дизельного двигателя отливается из чугуна. В процессе активной работы, в основном, происходит износ постели под подшипниками и гнезда уплотнительного кольца. Улитку турбины отливают из чугуна, за счет ее сложной формы образуется поток газов, который и приводит в движение весь описанный агрегат.

Под улитку компрессора изготавливают алюминиевую отливку с местом под крыльчатку. Во время вращения компрессор затягивает через центральное отверстие воздух, после чего сжимает и по кольцевому каналу нагнетает в двигатель. Устройство данного механизма не отличается сложностью, но для его изготовления требуется высокая точность литья и минимальные допуски при подгонке деталей.

Признаки неисправностей в турбине

Мечта любого водителя — не столкнуться во время рейса с неожиданными неисправностями, поэтому любые потенциальные проблемы нужно предупреждать. Какие признаки свидетельствую о надвигающейся «кончине» турбины?

К. Чапас говорит, что о неисправностях в турбине свидетельствует появление посторонних звуков, увеличение дымности, увеличение расхода масла, иногда — снижение тяги. При этом расход топлива может быть без изменений.

Одним из признаков неисправностей в турбине является необычный звук, похожий на свист. Как правило, это означает, что уплотнениях или в корпусе турбины появились трещины, и выхлопные газы или воздух проходят через эти узлы, что называется, «со свистом».

Другим признаком повреждений турбины может быть утечка масла. Эту проблему можно определить самостоятельно — для этого нужно выключить двигатель, снять впускной воздуховод и осмотреть состояние лопаток. На них не должно быть никаких повреждений. Лопатки должны вращаться легко и плавно, нигде не застревать. Подшипники должны не шататься.

В. Сакалаускас говорит, что на необходимость ремонта турбокомпрессора указывают сигналы на приборной панели. Точнее — индикатор давления в компрессоре. Недостаточное давление является серьёзным признаком того, что систему необходимо ремонтировать.

Турбокомпрессор — дорогая часть автомобиля. Tурбина (без учёта НДС) может стоить 500 — 1000 евро. Pеставрация турбины может стоить 300 — 550 евро. Если на вашем автомобиле установлена турбина с изменяющейся геометрией, то её ремонт будет примерно на 10 проц. дороже.

Несмотря на то, что в интернете полно «рецептов» для самостоятельного ремонта, специалисты категорически против такого «рукоделия». В процессе реставрации основным моментом является правильная балансировка турбины. Турбина, вращающаяся со скоростью 100 тыс. оборотов в минуту, реагирует на мельчайший дисбаланс. В домашних условиях отбалансировать турбину невозможно, потому что в балансе деталей турбины допустимое отклонение — всего лишь несколько микрометров (1 мкм — 0,001 мм). Такой точности можно достичь только при использовании соответствующих технологий, поэтому о любом «рукоделии» лучше забыть.

В процессе восстановления меняются подшипники, уплотнения, лопатки турбины и компрессора. Как правило, они устанавливаются в старый корпус, затем специалисты должны отбалансировать весь узел и проверить его герметичность.

Представительства реставрацией турбин не занимаются — они могут предложить заменить изношенный турбокомпрессор на отреставрированный в заводских условиях (с заводской гарантией). Это дешевле, чем покупать новый агрегат.

В заключение ещё раз напомним правила эксплуатации турбокомпрессора. Для того, чтобы этот агрегат служил «верой и правдой», необходимо своевременно менять моторное масло (в соответствии с рекомендациями производителя), масляные и воздушные фильтры, давать турбине возможность нагреться при запуске двигателя и остыть при выключении двигателя, постараться водить автомобиль без резких движений, чтобы турбина работа плавно и равномерно. Это элементарные действия, не требующие особых знаний и навыков. Если в работе турбокомпрессора появятся неполадки — доверьте его ремонт профессионалам. Профессионально отреставрированная турбина позволит сэкономить примерно две трети стоимости нового узла.

Самостоятельный ремонт турбины автомобиля возможно ли

Отремонтировать турбокомпрессор самостоятельно или в обычном автосервисе возможным не представляется. Для квалифицированного ремонта с гарантией следует обращаться только в мастерские, специализирующиеся на такого рода ремонте. Такая мастерская непременно должна быть оборудована станками для предварительной и окончательной балансировки ротора турбокомпрессора.

А наш пост по ремонту турбин дизельных двигателей своими руками подошел к концу, надеемся мы немного приоткрыли тайну этого агрегата и дали вам понять всю сложность его технической реализации на автомобиле.

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.

Типы и разновидности турбин

Турбины, устанавливаемые на автомобили, бывают двух типов. Турбокомпрессор с ротором, приводимым в движение при помощи отработанных газов и с постоянным ременным приводом.

Принцип работы турбокомпрессора при помощи отработанных газов

Горячий воздух отработанных газов из выпускного коллектора поступает в улиткообразный корпус турбонагнетателя и закручивается, в постепенно сужающемся, канале, таким образом разгоняясь до предельной скорости.

Попадая на лопатки ротора, поток воздуха раскручивает его. С помощью вала, ротор соединен с крыльчаткой, которая при вращении, забирает воздух из воздушного фильтра и нагнетает его во впускной коллектор.

Поскольку воздух, подаваемый из выпускного коллектора, имеет большую температуру и турбина нагревается, то температура нагнетаемого в цилиндры воздушного потока, тоже увеличивается.

Процесс сжатия горячего воздуха требует больших усилий, чем сжатие холодного, поэтому между турбиной и впускным коллектором воздух охлаждается при помощи интеркулера. По сути это радиатор для охлаждения воздуха, поступающего из турбонагнетателя.

Подача масла в турбину осуществляется из общего контура системы смазки мотора. Поэтому турбину для дизельного двигателя установить не так просто.

Принцип работы турбокомпрессора с постоянным ременным приводом

Устройство турбонагнетателя такого типа принципиально отличается от предыдущего. Разница в том, что в движение его приводит ремень от коленчатого вала и система смазки отсутствует. Что значительно упрощает задачу установки на автомобиль. Но принцип нагнетания воздуха в камеру сгорания остается прежним. За счет приводного ремня, турбина начинает вращаться даже на малых оборотах двигателя, создавая давление в камере сгорания, постепенно раскручиваясь с увеличением оборотов.

Оставить комментарий:

Интеркуллер

Было замечено, что если при смесеобразовании используется холодный воздух, КПД двигателя увеличивается до 20%. Это открытие привело к появлению интеркуллера – дополнительного элемента турбин, повышающего эффективность работы.

После всасывания воздуха он проходит через радиатор, и в охлажденном состоянии попадает во впускной коллектор. Мы уже публиковали статью, в которой можно подробно ознакомиться со схемой работы интеркуллера.

Кроме того, после остановки машины следует оставлять ДВС включенным на 1-2 минуты. Это позволяет турбине остыть (при резком прекращении циркуляции масла она перегревается). К сожалению, даже при грамотной эксплуатации ресурс компрессора редко превышает 150 тысяч километров.

Строение и принцип действия дизельного двигателя делают его незаменимым агрегатом на тяжелом транспорте, которому необходима хорошая тяга «на низах». Современные дизели с равным успехом работают и в легковых автомобилях, главное требование к которым: приемистость и время набора скорости.

Сложный уход за дизелем компенсируется долговечностью, экономичностью и надежностью в любых ситуациях.

Источник

Функция турбины, настройка и ее дефекты

Функция турбокомпрессора заключается в том, чтобы увеличивать выходную мощность и крутящий момент двигателя. Благодаря турбине производители могут уменьшать количество рабочих цилиндров в двигателе без снижения мощности и крутящего момента.

Например, только трехцилиндровый 1,0 литровый турбомотор может выдавать мощность в 90 л.с. Добиться такой же производительности обычный бензиновый трехцилиндровый мотор без дорогостоящих модификаций не сможет ни один автопроизводитель.

Также 1,0 литровый турбированный трехцилиндровый двигатель имеет более низкий расход топлива и небольшой уровень выхлопных газов СО2.

Именно поэтому турбированные моторы стали очень распространенными в малолитражных бензиновых автомобилях за последние несколько лет.

Также все чаще стали выпускаться дизельные двигатели с двумя турбинами (Bi-Turbo), что позволяет производителям не только добиваться потрясающий мощности от дизельных автомобилей, но снижать уровень вредных веществ в выхлопе до рекордных значений.

В большинстве случаев работа современных турбокомпрессоров основана на тех же принципах, которые создал Швейцарский изобретатель Альфред Бучи. То есть большинство турбин в современных автомобилях работают от давления, образующего от выхлопных газах в камере сгорания двигателя.

Недавно также стали появляться турбины, которые могут работать, как от электричества, так и традиционно от газа, поступающего из выхлопной системы. Благодаря этому инженеры добились максимальной мощности и крутящего момента при небольших оборотах двигателя. Например, подобная турбо технология используется в дизельном 4,0 литровом моторе Audi V8 TDI, который устанавливается на кроссовер SQ7.

Диагностика, причины неисправностей

На то, что с турбокомпрессором могут быть проблемы, указывают некоторые признаки, как прямые, так и косвенные. Они дают о себе знать во время работы мотора:

• Выхлопной дым становится синеватым, сизым или даже черным.
• При движении под нагрузкой, силовой агрегат в разных режимах работает слишком шумно.
• Двигатель сильно греется.
• Удельный расход ДТ и моторного масла больше нормы.
• Движок плохо тянет, ухудшается динамика.

При этом, надо отметить, что перечисленные выше признаки не говорят о том, что «виновата» именно турбина. Неполадки могут быть и в другом месте. Тем не менее, турбокомпрессор в данном случае нельзя исключать из списка «подозреваемых». Это кстати, еще одна причина для того, чтобы не ехать сразу на СТО, а сначала самому разобраться, хорошо ли работает крыльчатка. Проверить турбину своими силами, без ее снятия, можно разными способами.

Диагностика турбокомпрессора начинается с проверки качества моторного дизельного масла, а также его уровня. Кроме того, надо убедиться, что в турбину не попали сторонние предметы.

После этого, следует посмотреть на выхлопные газы – какого они цвета. Если черного, и мощность движка падает, то смесь переобогащенная. На впуске могут быть неисправности, из-за чего в цилиндры поступает меньше, чем надо воздуха. Утечки на выпуске также приводят к тому, что тяга дизеля понижается.

Для проверки давления наддува турбины дизельного двигателя грузовика заводят силовой агрегат. Потом необходимо послушать, как работает турбинка. Крыльчатка компрессора не должна издавать скрипящие или свистящие звуки. Также не должно слышаться шипение воздуха, проходящего через неплотные соединения. Следует проверить герметичность стыков на патрубках, по которым подается воздух. Здесь не допускаются никакие повреждения. Кроме того, необходимо проверить воздушный фильтр. Загрязнения снижают его способность пропускать воздух, из-за чего последний подается в цилиндры в недостаточном количестве.

Допустимый люфт для осевого смещения турбинного вала равен 0,05 мм. Такую выработку обнаружить без приборов практически невозможно. Зато радиальное смещение может быть до 1 миллиметра. Это уже чувствуется. Если, во время контроля крыльчатки, обнаружены значительные отклонения от приведенных данных, то можно утверждать, что компрессор сильно изношен.

Если выхлоп дизеля сизый или белый, значит, масло попадает в цилиндры, с последующим его сгоранием. Такая неисправность, кроме других причин, может случиться еще и из-за неполадок в турбокомпрессоре. Увеличенный расход масла (на каждую тысячу пробега – около 1 литра) тоже говорит о той же проблеме.

В таком случае, надо осмотреть воздухофильтр и турбинный ротор. Если фильтр забит грязью, то воздуха через него проходит меньше, чем необходимо. Значит, между кассетой с подшипниками и корпусом крыльчатки возникает большая разность давлений. Вследствие чего, в корпус компрессора начинает протекать масло из кассеты. Если же все в порядке, тогда следует проверить сливной маслопровод. В нем не должно быть трещин, загибов и прочих неприятных «сюрпризов».

У подъема давления бывает и другая причина. Это происходит, если газы из камеры сгорания проникают в картер. Подобное явление мешает нормальному сливу турбинного масла. Такая поломка может быть из-за перебоев в работе вентиляционной системы картера. Силовой агрегат будет сапунить. Если турбинка исправна, то во впускном и выпускном коллекторах движка признаков попадания масла в большом количестве быть не должно.