Какое давление наддува турбины дизельного двигателя?

Как самому проверить турбину дизельного двигателя у легковых авто

Прежде чем говорить о том, как проверить турбину дизельного двигателя нужно прояснить некоторые базовые понятия. Разберемся что такое наддув, турбонаддув, как в принципе устроен турбокомпрессор. После этого перейдем к проверке исправности его работы.

О наддуве простыми словами

Часто про наддув говорят: «Это турбина загоняет в движок больше воздуха. Возрастает мощность и КПД». Совсем не так. Задача наддува — не повышение КПД, а повышение мощности и крутящего момента при том же объеме двигателя.

Наддув — это самое радикальное средство повышения мощности, которое достигается нагнетанием в цилиндры дизеля дополнительного воздуха, и соответствующем увеличении подачи топлива в том же диапазоне оборотов. Воздух без топлива не горит, и не увеличивает ни мощность, ни КПД, который расти не обязан, и может даже снижаться.

Итак, наддув это: воздух + топливо = мощность. Турбина воздух не гонит, его подает компрессор. Системы наддува различаются в частности по типу привода компрессора; Различают три вида наддува:

механический;
электрический;
турбонаддув.

На легковых автомобилях самый распространенный — турбонаддув. Его отличие от первых двух в том, что для привода компрессора он использует бросовую энергию отработавших газов. Механическая и электрическая системы для своих нужд отбирают полезную энергию мотора.

Принцип действия турбокомпрессора

Турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора. Колесо турбины и крыльчатка компрессора сидят на одном валу в разных корпусах. Колесо турбины имеет лопатки. На них воздействует поток выпускных газов, и раскручивает колесо.

Через вал приводится в действие колесо компрессора, который нагнетает воздух в цилиндры двигателя. Вал турбокомпрессора установлен в подшипниках, к которым по главной масляной магистрали дизеля подается масло.

Скорость вращения вала турбокомпрессора не пропорциональна скорости вращения коленчатого вала двигателя. Она зависит от давления выхлопных газов.

Двигатель может работать на малых оборотах, но с большой нагрузкой. При этом компрессор будет подавать большое количество воздуха. Пропорционально массе воздуха подается топливо и мощность дизеля возрастает.

Геометрия

В современных автомобильных турбинах появилось такое понятие как «геометрия» — механизм, управляющий интенсивностью наддува. Посредством поворота специальных лопаток меняется направление потока выхлопных газов. На рабочее колесо попадает меньшее или большее их количество, меняется скорость вращения турбины количество нагнетаемого воздуха. Управляет этими элементами вакуумный клапан, или актуатор.

Примером таких машин могут быть Рено Меган 1.5 л., Ниссан Патфайндер 2.5 л. Система позволяет более тонко регулировать количество воздуха, получать высокий крутящий момент уже на низких оборотах.

Лопатки — подвижные и чувствительные элементы, которые работают в тяжелых условиях и постоянно омываются раскаленными газами, содержащими сажу. Они все время в движении и со временем изнашиваются: в их поворотных сопряжениях появляются люфты. Некогда точный механизм напоминает двери с разболтанными петлями — он уже не пригоден для регулировки.

При появлении большого количества нагара лопатки заклинивают и перестают двигаться. Остановившись в одном положении, система не может работать корректно.

Этот вариант неисправности следует учитывать при проведении диагностики. Может подвести вакуумный клапан: если его герметичность нарушена, он не сможет управлять геометрией.

На Nissan Pathfinder устанавливается электронный актуатор. В нем применяется червячная передача. Это компактный механизм, однако он обладает повышенным трением. Причина неисправности актуатора — механический износ червячного редуктора и возникновение большого зазора в червячной передаче.

Но если посмотреть еще глубже, то нагар на лопатках узла геометрии создает повышенное сопротивление и нагружает червячную пару.

Залог долговечности механизма в правильной эксплуатации двигателя, грамотном прогреве и езде на оптимальных режимах, ограничивающих нагарообразование.

Тревога бывает ложной

Обеспокоенность состоянием узла должна возникать в следующих случаях:

потеря мощности;
появление черного или синего дыма;
повышение расхода масла;
повышение расхода топлива;
ненормальные звуки — скрежет, свист.

Признаки эти могут появляться как вместе, так и порознь. Они же могут быть не связанными с турбонагнетателем.

Перед началом диагностики необходимо убедиться, что воздушный и топливный фильтры в порядке.

Потеря мощности в сочетании с черным дымом говорит о переизбытке топлива или его плохом распыле, несвоевременной подаче, либо недостатке воздуха. Начинайте проверку с воздушного фильтра. Если черная копоть наблюдается на холостом ходу, или во время равномерной работы на небольшой мощности, дело скорее всего в топливной аппаратуре.

При неравномерной работе двигателя в первую очередь нужно понять, отчего не работает какой-то цилиндр.

Иногда на выходе из турбинной части, в месте соединения с приемной трубой, можно увидеть подтеки масла. При этом сизый дымок наблюдается на выхлопе. Не спешите выносить приговор. Дело в том, что масло в очень ограниченном количестве попадает в цилиндры. Там оно выгорает без следа. Но масло — не топливо, для его полного сгорания нужна высокая температура.

Если машина больше разогревалась на холостом ходу, чем ездила, в камере сгорания соответствующая температура не образовывалась. Масло раз за разом накапливается в цилиндрах, пока двигатель не начинает брызгами выплевывать его через выпускные клапана. В выхлопной магистрали оно тлеет, капает через неплотности.

Все что нужно сделать — дать двигателю нормальную нагрузку, не обязательно полную. Неполадка эта характерна для дизель-генераторов. Они часто работают на очень малых нагрузках, либо в холостую. У автомобилей это встречается гораздо реже.

Скрежет может возникать, если элементы рабочих колес цепляют за корпус. Свист говорит о неплотности воздушного тракта. Причиной может стать незатянутый крепеж: когда между разошедшимися фланцами попадается тонкая прокладка, звук получается пронзительный.

Как проверить турбину дизельного двигателя не снимая

Устойчивое вытекание масла из турбокомпрессора говорит о его неисправности:

Проверьте соединения системы — это может быть простая неплотность.
Внимательно осмотрите соединения трубок подвода/отвода масла.
Убедитесь в целостности трубки.
На заведенном двигателе пережмите патрубок, соединяющий компрессор со впускным коллектором.
Погазуйте — давление в нем должно повышаться. Если этого не происходит, следует искать негерметичность в системе.

Признаком износа подшипников является люфт вала:

Снимите патрубки с обеих или хотя бы одной сторон турбоагрегата,
Покачайте вал в радиальном направлении, сдвиньте его вдоль оси.
Обратитесь к руководству по ремонту за конкретными техническими нормами проверок.
Прокрутите рабочие колеса.
Послушайте, есть ли задевание элементов за корпус, (для этого не просто прокрутите лопасти механизма, а прижимайте при этом колеса за вал к разным сторонам корпуса).

При малейшем задевании турбоагрегат подлежит ремонту или замене. Осмотрите лопатки турбины и лопасти компрессора на предмет механических повреждений и абразивного износа.

Как проверить снятую турбину дизельного двигателя

Если турбина уже снята с двигателя, мы не можем тестировать ее на заведенном моторе. Зато осмотр на рабочем столе более наглядный. Механизм можно хорошо отмыть, тогда никакая трещина не укроется. У агрегата имеется два входа и два выхода, на каждом из которых можно обнаружить масло. Вот о чем это говорит:

Как просто проверить работоспособность турбины на дизельном двигателе

Многие автолюбители сетуют на то, что диагностика турбокомпрессора — вопрос не совсем простой, так как его работа завязана на множество факторов, параметров работы других систем дизеля.

Ну как, например, проверить турбину дизельного двигателя при покупке. Вот если бы на приборной панели был манометр, позволяющий определять работоспособность узла. Продавец и покупатель сразу бы наглядно видели состояние агрегата.

Приборы, позволяющие измерить давление наддува есть. Некоторые любители устанавливают их в салон своего авто. В сети об этом есть видео.

А вот проверить этот показатель, когда машина стоит на месте, не выйдет. Без нагрузки мотор не получит нужного количества топлива, значит и поток выхлопных газов будет недостаточным. Рабочее колесо не разовьет должных оборотов, даже если полностью выжать акселератор.

Как проверить давление наддува турбины дизельного двигателя

Проверку можно организовать, имея диагностический сканер и ноутбук. Его легко подключить к автомобилю и в динамике отслеживать показатели давления наддува, сравнивать его с номинальными параметрами, и, успокоившись, решиться на покупку. В процедуре участвуют двое: водитель разгоняет машину, в то время как специалист анализирует ситуацию на экране.

По показаниям программы опытный диагност уже может сделать определенные предположения о неисправности узла. По результатам проверки специалист дает заключение, стоит ли снимать и разбирать турбокомпрессор и переходить к следующему этапу ремонта — дефектации.

Как проверить давление наддува турбины

Принцип работы турбонагнетателя:

Отработанные газы через выпускной коллектор поступают в корпус турбины.
Поток отработанных газов, попадая на колесо турбины, начинает его раскручивать. Колесо турбины в свою очередь соединено методом сварки с валом.
На другом конце вала установлено компрессорное колесо, которое находится в корпусе компрессора.
При увеличении скорости вращения колеса турбины увеличивается и скорость вращения колеса компрессора в корпусе компрессора, тем самым нагнетая воздух во впускной коллектор.
Через впускной коллектор сжатый воздух попадает в цилиндры ДВС.

Для проверки давления наддува потребуется:

Проведение компьютерной диагностики для выявления ошибок.
Подключение к системе подачи воздуха внешнего манометра после турбокомпрессора.
Проверить систему впуска на целостность и герметичность.

После проведения данных манипуляций можно дать первичное заключение о работоспособности системы. Турбины оснащаются датчиками давления, предназначенными для предотвращения возникновения избыточного давления. Если датчик выходит из строя, ограничивается мощность мотора и происходит отключение системы. Полученные показатели сопоставляются с данными датчика атмосферного давления. На основании сравнения определяется значение дифференциального давления. Датчики могут демонстрировать некорректные показатели в результате выхода из строя электрической или механической части.

Принцип работы турбокомпрессора

Причины нарушения уровня давления наддува

Мощность мотора зависит от количества поступающего в него воздуха, что обеспечивает турбонаддув. Давление наддува влияет на эксплуатационные показатели силового агрегата. Производительность будет выше при попадании большего количества воздуха в цилиндр. То есть, на эффективность двигателя влияют параметры давления наддува. Существует два варианта устройства турбины:

с высоким давлением, при котором необходим регулятор;
с низким давлением, работу которого обеспечивают клапаны.

Если пропала тяга, рассматривается несколько провоцирующих неисправность причин.

Механическое повреждение. Дефект может возникнуть после длительной эксплуатации и сопровождаться появлением нагара на крыле турбины, люфта оси вала, деформированной крыльчатки, попадания посторонних частиц на крыло вала и компрессора, подпор картерных и выхлопных газов. В таких случаях ухудшается производительность турбины и, если своевременно не исправить ситуацию, произойдет окончательная поломка агрегата.
Отсутствует приток воздуха, что определяется компьютерной диагностикой или выявляется в ходе визуального осмотра.
Измененная или утратившая работоспособность геометрия или клапана вестгейт. Если проверка подтвердит данный дефект, может понадобиться чистка всего агрегата.

Как происходит турбонаддув

Турбонаддув является очень сложной системой, его ремонт требует особых знаний и навыков в диагностике и обслуживании, поэтому лучше обратиться к опытным специалистам СТО Master Service, где профессионально и в кратчайшие сроки проведут диагностику, установят причину поломки и предложат оптимальные варианты решения проблемы.

Ремонт и обслуживание турбин

Все рубрики

Двигатели
Турбины
МКПП и АКПП
Топливная аппаратура
Амортизаторы
Акции
Новости
Пневмобаллоны
Автокондиционеры
Чип-тюнинг
Стартеры
Генераторы
Отопители
Развал-схождение
Электромобили
Тормозная система
Рулевое управление

Последние статьи

Ремонт мотора и батареи Tesla Model X, Model S: три кейса Master Service Electro

С Днем Независимости!

Выгодно покупаем б/у рулевые рейки от автомобилей иностранного производства

Диагностика и ремонт Tesla удаленно: как это работает?

Хотите ремонт автомобиля по адекватной цене?

Мы используем качественные комплектующие из разных ценовых сегментов, ориентируясь на пожелания клиента.

Принцип работы турбины на дизеле

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Мотор, на который установлен турбонаддув, называется турбодизелем.

Устройство турбины дизельного двигателя

Турбокомпрессор выполняет задачу по нагнетанию воздуха под давлением в цилиндры мотора: чем больше будет воздуха, тем больше топлива силовой агрегат сможет сжечь, что, в свою очередь, приведет к увеличению мощности двигателя без увеличения объема имеющихся цилиндров.

Турбонаддув имеет особую конструкцию из двух элементов:

турбина;
компрессор.

Компрессор усиливает поступление воздуха в топливную систему. Составные части компрессора находятся в алюминиевом корпусе. Внутри находится ротор, закрепленный на оси турбины. Вращаясь, ротор вбирает воздух: большая скорость вращения приводит к большему количеству попавшего внутрь воздуха. Для набора скорости существует турбина.

Турбина состоит из корпуса с ротором внутри. Поскольку все элементы устройства взаимодействуют с газами высокой температуры, они изготавливаются из специальных материалов, невосприимчивых к такому воздействию.

Как работает турбина на дизельном двигателе

Ротор и ось, на которой он закреплен, вращаются в разных направлениях. Частота вращения довольно велика, поэтому элементы плотно прижимаются друг к другу.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе следующий:

компрессор обеспечивает поступление воздуха из окружающей среды, который смешивается с дизельным топливом и затем направляется в цилиндры;
топливно-воздушная смесь загорается, начинают двигаться поршни. По ходу этого процесса образуются газы, поступающие в выпускной коллектор;
скорость движения газов, оказавшихся в корпусе, значительно возрастает. Вступая во взаимодействие с ротором, они приводят его во вращающееся положение;
вращение передается компрессорному ротору (за это отвечает вал), который снова втягивает новую порцию воздуха.

Таким образом, принцип работы основывается на взаимосвязи: чем сильнее вращается ротор, тем больше поступает воздуха, но при этом ротор увеличивает скорость вращения, если количество воздуха возрастает.

Как работает турбонаддув

Чтобы разобраться в работе турбонаддува, для начала следует уяснить понятия турбоподхвата и турбоямы.

Турбоподхват – ситуация, когда набравший скорость ротор увеличивает поступление воздуха в цилиндры, следствием чего становится повышение мощности двигателя.

Турбояма – момент небольшой задержки, наблюдаемый в работе турбины при увеличении количества поступившего горючего, что достигается нажатием на педаль газа. Задержка вызвана временем, которое нужно ротору для его разгона газами.

Турбонаддув увеличивает давление отработанных газов за счет более интенсивной работы двигателя. В то же самое время повышается и давление наддува: этот процесс требует контроля и регулировки, поскольку при достижении высоких значений велика вероятность поломки. Функции регулировки давления возложены на клапан, контролем предельно возможных значений занимаются мембрана и пружина с определенными значениями жесткости (когда достигается максимально допустимая величина, мембрана открывает клапан).

Работа турбины дизельного двигателя также требует контроля давления:

компрессор через клапан, дабы снизить давление, сбрасывает лишний забранный воздух;
когда давление поступившего воздуха достигает максимально допустимой величины, клапан выпускает газы, и ротор вращается с требуемой скоростью, а компрессор всегда забирает только нужное количество воздуха.

Минусы использования турбокомпрессора

У устройства есть определенные недостатки:

возрастает расход топлива, что особенно ощущается при неправильной регулировке системы;
температура в процессе сжатия повышается, что может привести к детонации. Чтобы избежать такой неприятности, необходим монтаж регуляторов, охладителей и ряда других элементов.

Турбированный мотор: правила эксплуатации

Чтобы дизельная турбина работала с максимальным КПД и как можно дольше не выходила из строя, нужно придерживаться определенных правил в процессе эксплуатации автомобиля:

придерживаться графика замены масла, что позволит не допустить засорения маслопровода абразивами;
использовать качественное моторное масло, соответствующее по характеристикам в паспорте двигателя;
не трогаться сразу после включения мотора – движок должен быть прогрет;
сразу после прекращения движения не выключать двигатель, дав ему хотя бы 10 секунд поработать на холостых оборотах.

Как работает турбина: видео

Что такое турбо-яма?

Крыльчатка турбокомпрессора способна развивать до двухсот тысяч оборотов в минуту, благодаря чему данное устройство отличается большой инерционностью или, говоря иначе, имеет «турбо-яму», которая проявляется при резком нажатии на педаль газа. В этот момент крыльчатка медленно приводится в движение, и приходится некоторое время ждать, чтобы автомобиль начал набирать скорость.

Этот эффект имеет продолжительность всего несколько секунд, но, тем не менее, он не доставляет особого удовольствия при разгоне машины. На сегодняшний день производители смогли устранить эффект «турбо-ямы» путем установки двух перепускных клапанов. Один предназначен для выработанных газов, задача второго состоит в том, чтобы перепускать избыток воздуха в трубопровод турбокомпрессора из впускного коллектора.

Благодаря этой системе обороты крыльчатки при сбросе газа уменьшаются в замедленном темпе, в то время как при резком нажатии на педаль акселератора происходит поступление воздушной массы в двигатель в полном объеме.

Функция турбины, настройка

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.

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.

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.

Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей

На некоторые двигатели устанавливается два турбокомпрессора разного размера. Малый турбокомпрессор быстрее набирает обороты, снижая тем самым задержку ускорения, а большой обеспечивает больший наддув при высокой скорости вращения двигателя.

Когда воздух сжимается, он нагревается, а при нагревании воздух расширяется. Поэтому повышение давления от турбокомпрессора происходит в результате нагревания воздуха до его впуска в двигатель. Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо впустить в цилиндр как можно больше молекул воздуха, при этом не обязательно сжимать воздух сильнее.

Охладитель воздуха или охладитель наддувочного воздуха является дополнительным устройством, которое выглядит как радиатор, только воздух проходит как внутри, так и снаружи охладителя. При впуске воздух проходит через герметичный канал в охладитель, при этом более холодный воздух подается снаружи по ребрам при помощи вентиляторов охлаждения двигателя.

Охладитель увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух от компрессора перед его подачей в двигатель. Это значит, что если турбокомпрессор сжимает воздух под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), который является более плотным и содержит больше молекул, чем теплый воздух. Турбокомпрессоры также обладают преимуществом на большой высоте, где плотность воздуха ниже. Обычные двигатели будут работать слабее на большой высоте над уровнем моря, т.к. на каждый ход поршня подаваемая масса воздуха будет меньше. Мощность двигателя с турбокомпрессором также снизится, но менее заметно, т.к. разреженный воздух легче сжимать.

При установке мощного турбокомпрессора на двигатель с впрыском топлива, система может не обеспечить необходимое количество топлива — либо программное обеспечение контроллера не допустит, либо инжекторы и насос не смогут осуществить необходимую подачу. В этом случае необходимо осуществлять уже другие модификации для максимального использования преимуществ турбокомпрессора.

Схема турбины с изменяемой геометрией (VNT)

Она также известна под названием – трубина с переменным соплом. Данный тип турбины используется в дизельных двигателях. Девять подвижных лопастей, установленных в турбокомпрессоре, регулируют прохождение потока газов к турбине. Увеличение и блокировка потока газов достигается при помощи привода, регулирующего угол наклона девяти лопастей. Скорость потока газов и давление нагнетаемого воздуха согласуются с количеством оборотов двигателя во время изменения угла наклона лопастей.

Некоторые двигатели используют несколько турбокомпрессоров. Возможно использование двух (Твин Турбо), трех или же четырёх. В таких конструкциях они устанавливаются последовательно. Первый используется при низких оборотах, а второй — при высоких. Также существует схема установки компрессоров, при которой они располагаются параллельно друг другу. Она используется на V-образных двигателях. На каждый ряд цилиндров приходится по компрессору. Бытует мнение, что один большой турбокомпрессор менее производителен, чем два маленьких.

Система смазки

Это неотъемлемая составляющая любой турбины. Принцип работы системы смазки простой. Масло подается между подшипником и корпусом компрессора через множество каналов под давлением. Также она охлаждает нагретые детали компрессора. На некоторых двигателях турбина сопряжена с общей системой охлаждения. Благодаря этому достигается лучшее охлаждение.

Типы турбин

Раздельный. Он имеет два сопла для каждой пары цилиндров и два входа для отработавших газов. Первое сопло предназначено для быстрого реагирования, второе служит для максимальной производительности. В конструкции есть разделенные выпускные каналы. Сделано это для предотвращения перекрытия каналов при выпуске выхлопных газов.
Компрессор с переменным соплом. Также он известен, как турбина с изменяемой геометрией. Применяется на моторах с маркировкой TDI от «Фольксваген». Здесь в конструкции имеется 9 подвижных лопастей. Они могут регулировать поток выхлопных газов, что идут к турбине. Угол наклона лопастей – регулируемый, что позволяет согласовать давление нагнетаемого воздуха и скорость движения газов с оборотами ДВС.

Для большей производительности на автомобиль может быть установлено два компрессора. Такие системы получили маркировку «Твин-турбо».

Устанавливаются данные механизмы последовательно. При этом первая турбина работает на низких оборотах, а вторая на высоких. На V-образных моторах нагнетатели устанавливаются параллельно (на каждый ряд по одной турбине). Как показывает практика, установка двух небольших компрессоров значительно эффективнее, чем применение одного, но большого.

Паровая турбина

Принцип работы ее немного иной. Пар, который образуется в котле, под давлением попадает на крыльчатку турбины. Последняя совершает обороты, тем самым, вырабатывая механическую энергию. Обычно такая турбина соединена с генератором и применяется на электростанциях. Благодаря механической энергии, генератор производит электричество. Мощность таких агрегатов может достигать 1000 МВт.

Однако данный показатель существенно зависит от перепада давления пара на входе и выходе. Также подобные турбины применяются для привода питательного насоса, на кораблях и судах с ядерной установкой. Что касается военных кораблей, здесь применяется газовая турбина. Принцип работы ее заключается в следующем. Газ поступает через сопловой аппарат компрессора в область низкого давления. При этом он расширяется и ускоряется. Затем поток газа двигает лопатки турбины. Последние передают усилия на вал через диски. Таким образом создается полезный крутящий момент.

Как проверить давление наддува турбины

Принцип работы турбонагнетателя:

Отработанные газы через выпускной коллектор поступают в корпус турбины.
Поток отработанных газов, попадая на колесо турбины, начинает его раскручивать. Колесо турбины в свою очередь соединено методом сварки с валом.
На другом конце вала установлено компрессорное колесо, которое находится в корпусе компрессора.
При увеличении скорости вращения колеса турбины увеличивается и скорость вращения колеса компрессора в корпусе компрессора, тем самым нагнетая воздух во впускной коллектор.
Через впускной коллектор сжатый воздух попадает в цилиндры ДВС.

Для проверки давления наддува потребуется:

Проведение компьютерной диагностики для выявления ошибок.
Подключение к системе подачи воздуха внешнего манометра после турбокомпрессора.
Проверить систему впуска на целостность и герметичность.

Принцип работы турбокомпрессора