Чем отличается дизельная турбина от бензиновой?
Различия между типами турбонаддува
Турбокомпрессоры, как и другие механические устройства вроде двигателей, имеют историю развития, в которой одни инновации сменялись другими, построенными на предыдущем поколении. Почти все турбины попадают в одно из “семейств турбин”, например: без механизма изменяемой геометрии, с вестгейтом, турбины с изменяемой конфигурацией сопла (VNT, иногда называемые турбинами с изменяемой геометрией) и совсем недавно получившие развитие электрические турбины (E-Turbo).
В этой статье мы рассмотрим эти различные типы турбокомпрессоров, начиная с самых простых/самых ранних типов и заканчивая самыми последними.
Без механизма изменяемой геометрии: Турбокомпрессор с одним фиксированным отношением индюсера к эксдюсеру (также называемым A over R или A/R) также называется свободно плавающим или турбонаддувом с фиксирванной геометрией, поскольку он не предполагает интегрального контроля над скоростью или давлением наддува. Управление Турбонаддувом полностью зависит от двигателя и его систем, обеспечивающих корректное количество энергии в выхлопных газах для питания турбины. Турбокомпрессор точно подобран к двигателю на этапе разработки двигателя, где выбирается оптимальный корпус турбины исходя из соотношения A/R.
Этот тип турбонаддува был разработан самым ранним, но в последние годы стал использоваться на производстве двигателей максимальных уровней мощности и крутящего момента с использованием самых прочных материалов и методов турбостроения для самых больших наземных двигателей в мире, особенно для внедорожной землеройной и строительной техники объемом от 64 до 110 литров. То, что эти типы турбин являются самыми простыми конструкциями, не означает, что они не используют новейшие технологии; фактически, новые турбокомпрессора механизма изменяемой геометрии часто используют титановые колеса и высоконикелевые кобальт-вольфрамовые сплавы для обеспечения эксплуатации до 20 000 часов.
Турбокомпрессоры с вестгейтом: вестгейт, или перепускной клапан турбокомпрессора, был применен при создании турбокомпрессора много лет назад, чтобы улучшить производительность турбонаддува и двигателя. Эти типы устройств использовались еще в 1940-х годах в циклонном двигателе Wright R-1820, использовавшейся на знаменитой Летающей крепости B-17 (пилоты могли вручную управлять работой нагнетателей с перепускным клапаном своих B-17s).
Турбонаддув с вестгейтом предполагает несколько дополнительных компонентов, обеспечивающих контроль над перепуском потока выхлопных газов. Внутренний клапан сброса установлен на рычаге, который проходит через втулку в корпусе турбины. К нему приварен внешний кривошипный узел. Этот кривошип управляется либо пневматическим, либо электрическим приводом.
Пневматический привод может приводиться в действие давлением воздуха или вакуумом и управляться шлангом от выхода компрессора или регулирующим клапаном в вакуумном контуре транспортного средства. Электропривод реагирует на команды от собственного электронного блока управления автомобиля.
Перепускной клапан позволяет контролировать поток выхлопных газов в обход турбинного колеса. Это позволяет использовать меньший корпус турбины для максимального ускорения турбины при низких оборотах двигателя, когда клапан wastegate закрыт.
При более высоких оборотах двигателя, когда напряжение на корпус турбины приближается к максимальному, клапан сброса открывается, позволяя некоторому количеству выхлопного газа обойти колесо турбины и слиться непосредственно с потоком выхлопных газов.
Это увеличивает пропускную способность корпуса, уменьшая обратное давление и позволяя двигателю свободно дышать для максимальной мощности. Таким образом можно достичь более высокой мощности двигателя с улучшенной реакцией на низких оборотах.
В простейшей схеме управления вестгейтом привод давления соединен шлангом непосредственно с выходом компрессора. Когда турбина работает на низкой скорости и низком уровне наддува, давление в шланге и приводе также низкое, поэтому перепускной клапан турбины закрыт.
Когда водитель автомобиля разгоняется, турбонаддув реагирует на увеличение скорости выброса выхлопных газов, ускоряясь и обеспечивая большее давление наддува и приток воздуха к двигателю. Когда это давление наддува достигает заранее заданного уровня, это заставляет шток привода двигаться и открывать перепускной клапан турбины, позволяя избыточному выхлопному газу поступать непосредственно в выхлопную систему автомобиля.
Когда водитель замедляется, давление наддува от турбонаддува уменьшается, и перепускной клапан снова закрывается.
Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией турбины (VNT): турбины с изменяемой геометрией гораздо более сложны, чем турбины с технологией перепускного клапана. Такой турбокомпрессор предназначен для максимального увеличения наддува во всем рабочем диапазоне двигателя, устраняя запаздывание турбонаддува.
Он использует сложную точную переменную лопастную или сопловую технологию. Эти движущиеся части управляются давлением, вакуумом или электронными приводами, связанными с системой управления двигателем.
Гарретт запатентовал эту идею в 1953 году; но только в конце 1980-х годов турбины VNT были коммерчески развернуты в 1988 году при производстве Honda Legend и 1989 году при производстве Shelby Daytona CSX-VNT. По-настоящему первый успешный запуск состоялся на дизельном двигателе несколько лет спустя, в 1991 году, на турбодизеле прямого впрыска Fiat Croma.
В частности, VNT на турбодизелях был настолько успешным, что почти все современные турбодизели для легковых автомобилей используют VNT наряду с непосредственным впрыском топлива.
Корпус турбины выбирается в соответствии с максимальной номинальной мощностью двигателя, а затем, изменяя положение лопастей и размер газового канала в колесе, можно достичь постоянной адаптации соотношения А/Р, предлагая значительно улучшенную производительность в более широком рабочем диапазоне двигателя.
Движение лопастей управляется приводом, соединенным с внешним кривошипно-шатунным узлом. Этот кривошип соединяется через короткий вал с внутренним рычагом управления и передает движение на кольцо, которое управляет движением всех лопастей с помощью их лопастных рычагов.
В положении минимального расхода выхлопные газы разгоняются через лопасти до более высокой скорости, чтобы придать максимальное ускорение турбине и компрессору с быстрым повышением давления наддува. По мере увеличения оборотов двигателя и нагрузки лопасти перемещаются в полностью открытое положение, чтобы обеспечить максимальную пропускную способность и уменьшить обратное давление для лучшего дыхания двигателя.
На современной турбине с изменяемой геометрией положение лопастей постоянно и быстро меняется как реакция на сигналы от ЭБУ автомобиля, чтобы соответствовать не только действиям водителя, но и множеству настроек, контролирующих эффективность сгорания и выбросы выхлопных газов.
Наш ВНТ представлял собой ступенчатое изменение производительности турбокомпрессора по сравнению с вышеупомянутыми свободно плавающими и отработанными турбинами.
Электронные турбины, или e-turbos, представляют собой грандиозный скачок в турботехнологии 21-го века. Вплоть до e-turbo вся энергия, используемая для питания колес турбины и компрессора, поступала из отработанных выхлопных газов; в то время как e-turbo все еще использует выхлопные газы при увеличении оборотов двигателя, он —как и следовало ожидать — приводится в движение небольшим электрическим двигателем.
Одним из ключевых факторов, влияющих на развитие e-turbo, является небольшой, но очевидный переход от традиционных 12-вольтовых электрических систем к 48-вольтовым системам, типичным для мягких гибридных силовых агрегатов. До сих пор просто не хватало мощности, чтобы запустить маленький электромотор, необходимый для быстрого запуска турбонаддува, но 48 — вольтовые системы преодолели это препятствие.
Мало того, что турбины могут быть компактнее по размеру, что обеспечивает лучшую производительность во всем диапазоне оборотов двигателя, e-turbo может также служить электрическим генератором для улавливания и хранения тепловой энергии выхлопных газов в качестве электрической энергии путем зарядки аккумулятора при определенных условиях.
По мере того, как мир движется к более основательно электрифицированным силовым агрегатам, включая мягкие гибриды, мы должны ожидать быстрого роста числа электронных турбин на рынке в течение следующих нескольких лет.
У вас нет прав, чтобы отправлять комментарии
7 главных минусов и 2 плюса турбомоторов
Чем турбомотор отличается от атмосферного?
Атмосферный мотор засасывает воздух в цилиндры под действием разрежения, которое возникает, когда поршень движется к нижней мертвой точке. В большинстве случаев давление в цилиндре в конце хода впуска чуть ниже атмосферного. И вот с этим количеством воздуха и осуществляется рабочий цикл мотора. Наддувный двигатель получает на входе в цилиндр воздух, сжатый компрессором до определенного давления, а потому его в цилиндр войдет больше, чем у мотора со свободным всасыванием. Больше воздуха — больше кислорода, а значит, и топлива сгорит больше, и мощность при том же рабочем объеме поршневой части будет выше (или мотор компактнее при сохранении мощности).
Поскольку воздух в компрессоре подогревается, температуру перед подачей в цилиндр желательно снизить. Это делает специальный охладитель — интеркулер. Компрессоры могут использоваться разных типов — и с приводом от коленвала, и волновые обменники давления, но наиболее распространен турбонаддув. Последний способ использует энергию выхлопных газов для вращения центростремительной турбины, а сидящее на том же вале колесо центробежного компрессора обеспечивает сжатие воздуха перед подачей в цилиндры.
Как видим, конструкция наддувного мотора сложнее, чем атмосферника. Отсюда и первый недостаток турбомоторов.
1. Низкая надежность
Наддувные двигатели состоят из большего числа агрегатов, а надежность многокомпонентной системы всегда ниже, чем у более простой. Нагрузки на детали больше из-за большей литровой мощности. Да и конструкционные материалы в автомобильной промышленности используются преимущественно недорогие. Это же вам не аэрокосмическая отрасль…
К примеру, у турбокомпрессора есть система регулирования давления наддува, которая порой может заедать и отказывать. У редакционного Volkswagen Golf уже дважды при пробеге 80 000 и 100 000 км полностью теряла подвижность тяга привода клапана перепуска газов мимо турбины.
2. Недостаточный ресурс
Все мы вздыхаем по моторам-миллионникам конца прошлого века. Сейчас ресурс мотора в 400 000 км считается огромным достижением, а в прошлом он был нормой. Турбодвигатели современных автомобилей до таких пробегов не доживают. Турбокомпрессоры на бензиновых моторах редко ходят больше 150 000 км, а начавшая «хандрить» турбина вскоре может погубить и поршневую часть. Ведь турбокомпрессор может «выхлебать» весь запас моторного масла — в поддоне и поршневой части ничего не останется.
А еще многие производители с целью сэкономить «апгрейдят» атмосферные моторы до турбонаддувных, не особо заморачиваясь усилением некоторых деталей. Соответственно, высокие нагрузки на поршневую часть при небольшом усилении конструкции приводят к снижению ресурса.
3. Необходимость более частого и высококвалифицированного обслуживания
Многие производители для своих моделей с турбомоторами снизили периодичность ТО с 15 000 до 10 000 км. Так поступили, к примеру, Geely и Haval.
Наддувный мотор сложнее в обслуживании и особенно в диагностике. У него гораздо больше количество дополнительных соединений в системе турбонаддува. Потерять герметичность могут: подвод и отвод воздуха, подвод и отвод отработанных газов, системы подачи масла под давлением и его слива, а также подачи охлаждающей жидкости. Все это требует дополнительного внимания и опыта у сервисмена во время ТО.
4. Дорогой ремонт
Ремонт наддувного мотора всегда обходится дороже. Даже если турбокомпрессор в ремонтной фирме и не трогали, то прайс на восстановление двигателя все равно выше. Просто потому, что разбирать-собирать все перечисленные выше системы дольше и сложнее. А если предстоит замена турбокомпрессора, то готовьтесь выложить от 60 000 руб. Восстановление узла может потребовать половину этой суммы.
5. Обязательно применять хорошее топливо и смазки
Все современные моторы довольно требовательны к качеству топлива и моторного масла. Но если атмосферник на некачественных жидкостях «умрет» не сразу, то жизнь форсированного наддувного мотора будет измеряться минутами. Кроме того, расход даже самого дорогого масла у наддувного мотора будет выше, чем у большинства атмосферников.
Отдельного разговора требует расход топлива. Любой маркетолог, желающий продать вам машину с турбомотором, будет уверять, что она экономичнее, чем автомобиль с атмосферным двигателем. В теории так и есть. Но ведь турбомашина — это «великий провокатор». Некоторые автомобилисты сознательно выбирают турбодвигатель, чтобы ездить напористо и агрессивно. В этом случае расход будет не меньше, а даже больше, примерно на 30%, чем у спокойного водителя. Для неторопливого водителя мощность турбомашины может показаться избыточной, а повышенные затраты на содержание, (частые ТО, дорогие бензин и масло) — неоправданными.
6. Необходимость дополнительного охлаждения
Недаром многие сигнализации имеют опцию «турботаймер». Это устройство позволяет не глушить разогретый турбомотор сразу после остановки машины, а дает двигателю поработать на холостом ходу для охлаждения — прежде всего турбины. Похожий алгоритм у некоторых мощных автомобилей штатно заложен в блок управления двигателем. Без этого в остановившейся, но раскаленной докрасна турбине масло закоксуется, нарушив герметичность уплотнений. В итоге значительно вырастет расход масла на угар.
7. Проблемы с ликвидностью
Обо всех вышеперечисленных неприятностях осведомлены, в той или иной степени, многие автолюбители. Именно поэтому большинство предпочтет на вторичном рынке машину с атмосферным двигателем. А заезженные «турбозажигалки» приобретать будут, в основном, молодые поклонники всех серий «Форсажа».
Впрочем, есть у турбомоторов и неоспоримые плюсы.
1. Отличная характеристика крутящего момента
Разгон автомобиля — хоть с механической коробкой передач, хоть с автоматом — очень зависит от того, насколько быстро мотор из режима холостого хода сможет достигнуть оборотов максимальной мощности. А мощность, как известно, пропорциональна произведению оборотов коленвала на крутящий момент. Именно поэтому нужно, чтобы мотор на как можно более низких оборотах выдавал большой крутящий момент.
Наддувный мотор проектируют так, что турбокомпрессор обеспечивает довольно высокое давление наддува очень «рано», при небольших оборотах коленвала. В результате мы получаем большой крутящий момент на небольших оборотах. Далее момент увеличивать нельзя во избежание чрезмерных нагрузок на детали мотора. Начинает работать перепускной клапан, направляя часть выхлопных газов в обход турбины. Так производительность турбокомпрессора ограничивается, а на кривой крутящего момента появляется горизонтальная полка. Вот за такую характеристику турбомоторов их и любят, особенно активные водители.
2. Низкий расход топлива
У атмосферного двигателя значительная часть энергии сгоревших газов теряется вместе с горячими выхлопными газами. Наддувный двигатель использует температуру и давление выпускных газов, срабатывая их в турбине. Меньше энергии пропадает зря, значит, больше используется для движения автомобиля. Но, повторюсь, при условии спокойной манеры вождения.
Турбодвигатели совершенствуются и захватывают все новые модельные ряды автомобилей самых разных производителей на всех континентах. Вначале они оккупировали дороги старушки Европы. Япония давно и массово загружает ими внутренний рынок. США и Корея немного более сдержанны в распространении турбированных двигателей. Зато Китай в последнее время массово пересаживается на турбонаддув. Так что за наддувными двигателями будущее. Если, конечно, их не вытеснят электрокары.
- Самые надежные двигатели (из тех, что еще продаются) мы собрали тут.
Что такое турбонаддув
Такая вот небольшая с виду «улитка» — один из самых действенных способов увеличить мощность двигателя.
Несомненно, каждый из нас хоть раз в жизни замечал на обычном с виду автомобиле шильдик «turbo». Производители, как нарочно, делают эти шильдики небольшого размера и размещают в неприметных местах так, что непосвящённый прохожий не заметит и пройдёт мимо. А понимающий человек непременно остановится и заинтересуется автомобилем. Ниже приводится рассказ о причинах такого поведения.
Автомобильные конструкторы (с момента появления на свете этой профессии) постоянно озабочены проблемой повышения мощности моторов. Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. И, скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? нас и поджидают проблемы.
Дело в том, что для горения топлива необходим кислород. Так что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определённом соотношении. К примеру, для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.
Как мы видим, воздуха требуется весьма много. Если мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придётся значительно увеличить и подачу воздуха. Обычные двигатели засасывают его самостоятельно разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше кислорода в него попадёт на каждом цикле. Так и поступали американцы, выпуская огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха?
Есть, и впервые придумал его господин Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Знакомая фамилия? Ещё бы, именно она используется в названии DaimlerChrysler. Так вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещё в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. Он догадался закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетателя, представлявшего собой вентилятор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигателя и загонял в цилиндры сжатый воздух.
Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов. Проще говоря, он придумал турбонаддув.
Идея умного швейцарца проста, как всё гениальное. Как ветра вращают крылья мельницы, также и отработавшие газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много. Колесо с лопатками называется ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Ротор получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция и называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.
В турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходится дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ДВС) легче, чем горячий.
Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами. Подаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Это радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. Проходя через него, он отдаёт своё тепло атмосфере. А холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещё больше.
Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Эффективность этого решения по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратится совсем немного энергии двигателя — всего 1,5%. Дело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счёт их замедления, а за счёт их охлаждения — после турбины выхлопные газы идут быстро, но более холодные. Кроме того, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объёма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Всё это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собратьями равной мощности. Казалось бы, вот оно, счастье. Ан нет, не всё так просто. Проблемы только начались.
, скорость вращения турбины может достигать 200 тысяч оборотов в минуту, , температура раскалённых газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! Что всё это означает? То, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное время, весьма дорого и непросто.
По этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во время Второй мировой войны, да и то только в авиации. В годах американская компания Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбодизели для своих грузовиков. На серийных легковых машинах турбомоторы появились и того позже. Случилось это в 1962 году, когда почти одновременно увидели свет Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza.
Но сложность и дороговизна конструкции — не единственные недостатки. Дело в том, что эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах выхлопных газов немного, ротор раскрутился слабо, и компрессор почти не задувает в цилиндры дополнительный воздух. Поэтому бывает, что до трёх тысяч оборотов в минуту мотор совсем не тянет, и только потом, тысяч после четырёх-пяти, «выстреливает». Эта ложка дёгтя называется турбоямой. Причём чем больше турбина, тем она дольше будет раскручиваться. Поэтому моторы с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давления, как правило, страдают турбоямой в первую очередь. А вот у турбин, создающих низкое давление, никаких провалов тяги почти нет, но и мощность они поднимают не очень сильно.
Почти избавиться от турбоямы помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигателя работает небольшой малоинерционный турбокомпрессор, увеличивая тягу на «низах», а второй, побольше, включается на высоких оборотах с ростом давления на выпуске. В прошлом веке последовательный наддув использовался на суперкаре Porsche 959, а сегодня по такой схеме устроены, например, турбодизели фирм BMW и Land Rover. В бензиновых двигателях Volkswagen роль маленького «заводилы» играет приводной нагнетатель.
На рядных двигателях зачастую используется одиночный турбокомпрессор (пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом. Каждая из «улиток» наполняется выхлопными газами от разных групп цилиндров. Но при этом обе подают газы на одну турбину, эффективно раскручивая её и на малых, и на больших оборотах
Но чаще по-прежнему встречается пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. Типичная схема для турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель. Хотя двигатель V8 фирмы M GmbH, дебютировавший на автомобилях BMW X5 M и X6 M, оснащён перекрёстным выпускным коллектором, который позволяет компрессору получать выхлопные газы из цилиндров разных блоков, работающих в противофазе.
Заставить турбокомпрессор работать эффективнее во всём диапазоне оборотов, можно ещё изменяя геометрию рабочей части. В зависимости от оборотов внутри «улитки» поворачиваются специальные лопатки и варьируется форма сопла. В результате получается «супертурбина», хорошо работающая во всём диапазоне оборотов. Идеи эти витали в воздухе не один десяток лет, но реализовать их удалось относительно недавно. Причём сначала турбины с изменяемой геометрией появились на дизельных двигателях, благо, температура газов там значительно меньше. А из бензиновых автомобилей первый примерил такую турбину Porsche 911 Turbo.
Конструкцию турбомоторов довели до ума уже давно, а в последнее время их популярность резко возросла. Причём турбокомпрессоры оказалось перспективным не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Особенно актуально это для дизельных двигателей. Редкий дизель сегодня не несёт приставки «турбо». Ну а установка турбины на бензиновые моторы позволяет превратить обычный с виду автомобиль в настоящую «зажигалку». Ту самую, с маленьким, едва заметным шильдиком «turbo».
Как выбрать б.у. турбину в хорошем состоянии?
Современные дизельные и бензиновые двигатели повально оснащаются турбонаддувом. Турбина дала моторам мощность, а владельцам — прибавила новых хлопот.
Устройство и принцип работы турбины на двигателе
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
Отличия турбины дизель и бензин
ну хозяин-барин. хотя б СЖ понизил бы,что ли.
Это надо будет сделать,когда давление будет больше 0.5Пока к лету так соберусь и вообще пойму,стоило того.
У меня уже стоял турбо кит на предыдущей мр-с от повер интерпрайс,всё работало нормально,но проблема в том,что машина была на смт и мозги приходилось поднастраивать blitz r-vit blitz r-fit,короче танцы с бубном.
- Авторизуйтесь для ответа в теме
#1 komel
- Пол: Мужчина
- Город: Moscow
- Автомобиль: mr
#2 Insane357
- Пол: Мужчина
- Город: Москва
- Автомобиль: Toyota mr-s
#3 CelicaZZT231
- Пол: Мужчина
- Город: НОВОСИБИРСК.
- Автомобиль: EvoLibero/АЕ86
Наоборот. Поздно надуваться будет у них горячки больше холодной части.
Автор — с какой машины и зачем? Большинство «тюнинговых» турб (холсет, боргварнер и тд) с грузовика, только с замененной горячкой под малый объем.
#4 komel
- Пол: Мужчина
- Город: Moscow
- Автомобиль: mr
Есть вариант купить за маленькие деньги новую турбины,от mercedes sprinter 2.2 литра дизель.
#5 gcat(Larrieux)
- Пол: Мужчина
- Город: Москва
- Автомобиль: caldina st-246 gt-four / мт / Январь_5.1-41_J5LS_V46B POWERED
отличие в EGT, у дизеля она на пару сотен градусов ниже. слышал, что ставили турбины от КАМАЗа, но сколько они ходили — неизвестно.
ходят слухи, что не выдержит дизельная турбина EGT бензина
Сообщение отредактировал gcat(Larrieux): 09 Декабрь 2015 — 12:04
#6 komel
- Пол: Мужчина
- Город: Moscow
- Автомобиль: mr
ладно,тему можно закрывать,лучше куплю безпробежную по рф б.у.
#7 gcat(Larrieux)
- Пол: Мужчина
- Город: Москва
- Автомобиль: caldina st-246 gt-four / мт / Январь_5.1-41_J5LS_V46B POWERED
ладно,тему можно закрывать,лучше куплю безпробежную по рф б.у.
бери от эво =) для города имхо самое оно с потенциалом хорошим
