Как работает турбина на дизеле видео

Статья на тему как работает турбокомпрессор на дизельном двигателе. Так же затронуты самые известные марки авто, такие как Фольксваген, Камаз, Рено, БМВ, Мерседес, Каменс и другие. Так же, как работает турбина на дизельном двигателе с изменяемой геометрией

Как работает турбина на машине

Турбина в автомобиле необходима для увеличения мощности. Основной задачей ее является: обеспечить увеличение подачи топливно-воздушной смеси в рабочую полость цилиндров силовой установки. Увеличение мощности автомобиля прямо пропорционально величине, на которую повысился расход топлива.

Однако, для осуществления полноценного цикла сжигания бензина, необходимо также внедрение определенное количество воздуха. Это условие обеспечивает турбина, поскольку мотор, не оснащенный данным агрегатом, не может обеспечить забор такого большого количества кислорода, несмотря на оснащение фильтром, который имеет нулевое сопротивление.

Какой принцип работы турбины на дизельном двигателе

В состав турбокомпрессора, устанавливаемого на дизельные силовые агрегаты, входят:

Компрессорный корпус.
Роторный или осевой вал.
Турбинный корпус.
Колеса компрессора и турбины.
Корпус для подшипников.

Основой турбины является крыльчатка, закрепленная на оси. Она имеет корпус из специальных, термоустойчивых материалов. Это необходимо, поскольку турбина, и все ее элементы постоянно контактируют с огромным потоком различных газов, температура которых, зачастую, очень высока.

Вращение крыльчатки и оси разнонаправленное, и имеют высокую частоту. Поэтому работа этих двух элементов осуществляется на небольшом расстоянии друг от друга. Отработавшие газы попадают в специальный канал, однако, перед этим пройдя путь, проходящий через выпускной коллектор.

Данный транспортный канал, по которому проходят газы, расположен в корпусе турбонагнетателя. После этой части пути, происходит разгон отработавших газов, затем осуществляется подача их под давлением в полость ротора. Так осуществляются вращательные движения элементов автомобильной турбины.

Однако конструктивные особенности турбин на дизельных двигателях могут отличаться. Самым распространенным отличием в них является различное число каналов, расположенных в корпусе турбины, по которым осуществляется движение вредных газов.

Также существует тип турбины, геометрия которой изменяется. Они дают возможность управления потоками газов непосредственно в пределах корпуса турбины.

Принцип работы турбины с изменяемой геометрией

Направляющие Лопасти имеют определенное сечение, возникающие среди них. Для увеличения или уменьшения потока движения газов необходимо смешить сечение, в необходимую сторону. Эта операция необходима для оптимизации мощностных параметров турбированного изделия, которые зависят от требуемой нагрузки.

Моторная установка на малых оборотах не позволяет развить высокую скорость потока углекислых газов. Это приводит к тому, что турбоустановка раскручена достаточно слабо и резкое ускорение автомобиля невозможно.

При возникновении подобной ситуации, электронный управляющий блок подает импульс, по которому происходит смещение лопаток, задающих направление, и уменьшение расстояния между ними.

Объем потока отработавших газов остается прежним. Однако, поскольку коридор, по которому необходимо пройти свой путь газам, уменьшился в несколько раз, скорость движения их увеличивается пропорционально уменьшению размера прохода.

Элементы турбины вращаются на высокой частоте и создают высокое давление наддува, несмотря на то, что параметры объема потока вредных газов остался прежним.

Видео

Признаки поломки турбины

Большинство неисправностей автомобильных турбин возникают либо по причине некачественного и несвоевременного обслуживания, либо из-за повышенных нагрузок, приходящихся на систему турбонаддува.

Это подтверждается тем, что автомобили, купленные в салоне и проходящие техническое обслуживание, в регламентируемые, заводом-изготовителем, сроки, очень редко попадают на станции технического обслуживания. А если такое случается, то причиной неисправности является заводской брак данного изделия.

Также бывают ситуации, когда турбокомпрессор выходит из строя не внешних факторов, например: некорректная работа силовой установки.

Исходя из этого, перед установкой нового изделия, необходимо найти и устранить причину, по которой вышел из строя предыдущий турбокомпрессор.

Автомобильная турбина является высокотехнологичным агрегатом автомобиля и к ней предъявляются самые высокие требования. Для ее ремонта необходимо иметь определенные навыки и специальное оборудование, которое поможет осуществить качественное обслуживание.

Также помещение, в котором производятся операции по ремонту и техническому обслуживанию элементов турбины должно быть максимально чистым, поскольку любое попадание пыли или грязи на поверхности турбокомпрессора может сказаться на долговечности его службы.

Именно по этой причине автовладельцу стоит задуматься, прежде чем заливать некачественное масло или использовать дешевые фильтры, а также необходимо тщательно подойти к выбору станции технического обслуживания автотранспортного средства.

Первый признак неисправности турбины: Синий цвет выхлопных газов на прогретом двигателе, когда осуществляется резкий разгон автомобиля. При постоянном количестве оборотов коленчатого вала данное явление не наблюдается. Причиной этому является то, что из-за не герметичности каналов турбокомпрессора, моторное масло сгорает в рабочих полостях цилиндров двигателя.
Второй признак: Выхлопные газы имеют черный цвет. Происходит это потому, топливовоздушная смесь является слишком обогащённой. Система управления турбокомпрессором дает сбой и наблюдается недостаточное поступление количества кислорода в цилиндры двигателя.
Третьим признаком неисправности может являться то, что выхлопные газы имеют белый оттенок. Происходит это потому, что засорен сливной маслопровод турбокомпрессора.

Признак четвертый. Внезапное увеличение расхода масла, вплоть до 1 л на 1000 км пробега и попутное наблюдение следов подтеков масла на корпусе турбины, в местах, где соединяются патрубки воздушного тракта. Это может происходить по одной из следующих причин: засорились каналы, по которым подается воздух или сливается масло, а также ось турбокомпрессора может быть закоксована.

Пятым признаком может быть ухудшенная динамика разгона автотранспортного средства по причине недостаточного поступления воздушной смеси в силовой агрегат. Это случается, поскольку система управления компрессором турбины дает сбой либо совсем выходит из строя.

Появления шума или свиста во время работы мотора является шестым признаком неисправности автомобильной турбины. Возникает это, когда нарушена герметизация между компрессорным выходом и силовой установкой.

Высокая скорость движения потоков отработавших газов, попадающие в образовавшиеся отверстия, создает шум в моторном отсеке.

Седьмой признак. Им является появления скрежета во время работы турбокомпрессора на высокой частоте. Этому способствует появившиеся на корпусе турбины трещины или вмятины. При вращении лопастей турбокомпрессора происходит контакт с деформировавшимися поверхностями, происходит нарушение частоты вращения оси, что влечет за собой скорый выход из строя всего агрегата.

Следующий признак представляет собой увеличение расхода топлива и токсичности выхлопа. Это гарантированно означает что фильтр или каналы, по которым проходит поток отработавших газов к турбокомпрессору, засорены посторонними предметами и веществами.

Утачка масляной жидкости из турбины является десятым признаком и проявляется она в той стороне, где расположен компрессор турбонагнетателя. Закоксованный корпус, на котором расположена ось турбины, некорректная работа смазочных систем, повреждение компрессора – все эти моменты являются факторами, обеспечивающими появление этого признака неисправности.

И наконец, последний. Он заключается в появлении турбоямы, а также задымлении отсека, в котором располагается силовой агрегат. Байпасный клапан оснащен своим корпусом, в котором со временем могут появиться трещины и потертости. Через них, при запуске двигателя, возможно образование небольшого облака отработавших газов в моторном отсеке автомобиля.

Принцип работы на дизельном двигателе Фольксваген

Автомобили немецкой компании, в которых установлен дизельный силовой агрегат с турбиной, получил маркировку TDI. В переводе на русский язык, расшифровка этих символов означает — Турбонагнетатель с системой непосредственной подачи топлива.

Именно благодаря нагнетателю, эти агрегаты обладают возможностью регулировки маршрутных и скоростных параметров потока вредных газов. Функционирование элементов турбонаддува силовой установки TDI способствует обеспечению оптимальных параметров давления воздушной смеси. Это возможно из-за регулировки энергии, с которой движется воздушная масса.

Турбина на дизельном двигателе Камаз

Изделие имеет очень простое устройство и компрессорный тип. Это изделие произведено путём совмещения газовой турбины и центробежного турбокомпрессора. В отличие от колеса газовой турбины, в которую поступают и из которой выходят отработанные газы, компрессорное колесо работает с атмосферным воздухом.

Материал исполнения корпусов является особо прочным, поскольку работа осуществляется на высоких температурах.

Турбина чаще всего устанавливались на дизельном двигателе с изменяемой геометрией

Причиной этому является более высокая надежность и работоспособность при эксплуатации автомобиля в условиях с пониженной температуры воздуха. Среди плюсов использования турбины с системой изменяемой геометрии стоит отметить: уменьшенные расход топлива и выбросы в окружающую среду вредных газов, а также повышение крутящего момента и мощности силовой установки.

Главным отличием от конструкций имеющий классический тип, является наличие колец, состоящих из специальных лопастей. Привод, с помощью которого возможно вращение этих лопастей, бывает нескольких типов: гидравлический, пневматический, вакуумный либо мембранный.

На дизельном двигателе БМВ возможна установка до четырех турбин одновременно

Этот шаг немецкая компания осуществляет для увеличения динамических параметров разгона. С установкой каждого дополнительного элемента мощность увеличивается на определенное количество лошадиных сил.

При этом наличие большого количество турбин не означает, что расход дизельного топлива будет увеличиваться. Напротив, с каждым новым агрегатом, наблюдается уменьшение на 5% потребления солярки.

Использование турбины на двигателе Каменс

Cummins- это американская компания, зарекомендовавшая себя как производитель надежных дизельных силовых агрегатов, устанавливаемых на тягачи, автобусы и автомобили. Также идет производство в отдельных цехах его компонентов по отдельности, в том числе турбин.

Среди преимуществ турбонаддува этой компании выделяется: невысоки расход топливной жидкости, увеличение числа лошадиных сил двигателя, без увеличения рабочего объема и частоты вращения коленчатого вала.

Турбина на двигателе Рено

Французская компания уделила этому изделию автомобиля большое внимание, потому что благодаря ему, возможно увеличение мощности дизельного двигателя в два раза. Их двигатель с объемом 1.9 литра, занимает лидирующие позиции среди дизельных установок с турбиной.

Применение турбоустановок на Мерседес

Самыми популярными турбинами на мерседес являются: компрессорные установки. Однако при повышенных нагрузках во время эксплуатации наблюдается частый выход из строя подшипников на роторе, а также муфты. Ремонт турбины Мерседес в настоящее время стал возможным благодаря использованию высокоточного технологичного оборудования.

Еще 15-20 лет назад турбированные двигателя встречались только на грузовиках и спецтехнике. Но сейчас все чаще производители используют турбину на легковых автомобилях. На то есть свои причины. Ведь благодаря турбокомпрессору, можно значительно увеличить мощность двигателя и крутящий момент без потери расхода и увеличения камеры сгорания. К сожалению, данный элемент не вечен и со временем выходит из строя. Что же, давайте рассмотрим, как проверить работу турбины своими руками.

Основные признаки неисправности

Если данный механизм начал давать сбои в работе, вы сразу это ощутите. В первую очередь, неисправность турбины будет отображаться на ходовых качествах автомобиля. Так, значительно пропадет динамика разгона. Машине будет трудно набрать нужную скорость, особенно на подъем или при загрузке. Также двигатель будет тяжелее набирать обороты. По сути, он превратится в обычный «атмосферник». А как известно, на трубированных автомобилях стрелка тахометра существенно «оживает» после определенного диапазона оборотов (2 и более тысяч, в заливистости от типа мотора). При неисправном компрессоре она будет тянуться вверх так же медленно, как и в начале.

Черный дым из выхлопной и малая мощность. Что делать?

Основная проблема заключается в несанкционированном поступлении воздуха в выпускной или впускной коллектор. Итак, как проверить турбину дизельного двигателя своими руками? Для начала запускаем мотор и прислушиваемся к его звуку работы. Так можно определить конкретное место поломки. Часто проблема заключается в лишнем «подсосе» воздуха или загрязненном воздушном фильтре.

Сизый дым из выхлопной

Этот признак может говорить о чрезмерном расходе масла. Смазка попадает в выхлопную систему и там сгорает. Основная причина заключается в недостаточном пропуске воздуха. Это может быть грязный фильтр, из-за чего создается разница в давлении между картриджем турбины и корпусом компрессора. Также стоит осмотреть повреждение на роторе и сливной маслопровод. Последний не должен содержать пробок и перегибов. Дополнительно проверяют давление картерных газов в системе. Это тоже может стать причиной повышенного расхода масла и синего дыма.

Проверяем наддув

Как проверить турбину на дизеле без снятия? Запускаем двигатель, открываем капот и находим патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбину. Его нужно пережать рукой, а затем отпустить. Далее помощник должен нажать на газ в течении трех секунд. В чем суть этой проверки? После нажатия на газ вы увидите, как патрубок под давлением раздувается. Если этого не произошло, значит, турбина не работает как положено.

Дефектовка

Чтобы убедиться в исправности элемента, можно произвести его дефектовку. Как проверить турбину? Для этого отсоединяем патрубок, который идет на воздушный фильтр, и осматриваем лопатки турбины. Они должны быть без забоин и зазубрин, с правильной формой (не погнутые). При повреждении крыльчатки компрессор нужно менять, либо ремонтировать.

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

О герметичности

Стоит отметить, что даже при дефектовке невозможно определить поломку на 100 процентов. Дело в том, что подобные признаки могут наблюдаться и из-за негерметичных соединений впускного и выпускного тракта. По этой причине система не может произвести нормальную регулировку подачи топлива. Это ведет к повышенному расходу масла, топлива и падению мощности.

Профилактика

Чтобы не задаваться вопросом, как проверить турбину, нужно знать меры профилактики. Несколько простых советов, отмеченных ниже, значительно продлят срок службы вашему элементу:

Придерживайтесь регламента замены воздушного фильтра. В половине случаев повышенный расход масла и другие проблемы с турбиной возникают именно из-за грязного фильтра. И если на атмосферных двигателях просто пропадет тяга, то здесь будет перегружен весь механизм (а именно компрессор, из-за разницы давлений во впуске и выпуске).
Следите за уровнем масла. Даже кратковременное «голодание» очень вредно для двигателя и турбины. Заливайте только рекомендованное производителем масло. Часто поломки возникают из-за применения поддельной продукции. Что касается регламента замены, он немного отличается от обычных, атмосферных двигателей. На турбированных моторах масло меняется раз в 7 тысяч километров.
Контролируйте величину наддува. Особенно это касается тех, кто ставит турбину нештатно на бензиновые двигателя. Данный параметр должен находится в пределах одного бара. Помните, что с каждым увеличением «буста» мотор терпит колоссальные нагрузки.

Перед тем как глушить мотор после поездки, дайте ему поработать 1-2 минуты на холостых. Так вы исключите углеродный осадок, который вредит подшипникам турбины.

Заключение

Итак, мы выяснили, как проверить турбину разными способами. При возникновении проблем не стоит медлить с их устранением. Ведь повышенному износу подвергается не только компрессор, но и сам двигатель. Не используйте присадки, которые, по словам производителей, «лечат» турбину. Они никаким образом не восстановят заводские зазоры и уж тем более не вернут прежнее состояние треснутых лепестков крыльчатки. Все эти проблемы решаются только путем механического вмешательства, со снятием и дефектовкой.

Автомобильные двигатели с турбиной у нас не слишком популярны. Ходит мнение, что они слишком сложны и капризны в работе, слишком требовательны к качеству топлива и слишком дороги в ремонте. Ничего подобного. Сейчас мы сами в этом убедимся и рассмотрим конструкцию простейшего турбодизеля, который устанавливается уже даже на самые бюджетные модели автомобилей.

Для чего турбина дизелю

Конечно, как и любой другой автомобильный мотор, двигатель с турбиной может тоже иногда ломаться. Но как показывает практика, делает он это не чаще, чем атмосферный мотор при условии правильной эксплуатации и своевременного обслуживания. Для того чтобы самостоятельно определить неисправность турбины, необходимо в общих чертах знать устройство турбины дизельного двигателя.

Принцип её работы, как и устройство, не слишком сложны. Наддув предназначен для того, чтобы искусственным путём повысить наполняемость камеры сгорания рабочей смесью солярки и воздуха. В результате, при том же объёме камеры сгорания и при том же расходе топлива, мощность двигателя на порядок возрастает. Конструктивно турбонагнетатель выглядит так.

Как устроен турбонаддув

Турбокомпрессор представляет собой воздушный насос, который приводится в движение отработанными выхлопными газами. Он представляет собой две крыльчатки, которые расположены на одной оси и помещённые в корпус. Поток выхлопных газов на высокой скорости проходят через ведущую турбину и заставляют её вращаться, а она в свою очередь, вращает всасывающую турбину с такой же скоростью.

Ось турбокомпрессора может вращаться с частотой до 140 000 оборотов в минуту, а это значит, что лопасти крыльчатки могут развивать огромную скорость, сравнимую со скоростью звука. Компрессор всасывает отфильтрованный воздух, сжимает его и под давлением подаёт во впускной коллектор. Чем больше сжатого воздуха за единицу времени поступит в коллектор, тем больше будет прирост мощности.

К онструкция турбины

Корпус турбины имеет непростую геометрию. Воздух попадает к нагнетателю через спиралевидный канал с постепенно сужающимся диаметром, что в свою очередь также влияет на повышение рабочего давления турбины. В зависимости от предназначения мотора, конструкция корпуса наддува (улитки) может быть различной. У грузовых автомобилей поток выхлопных газов должен быть разделен во избежание разрушительного резонанса, а в случае разделения потока газов, резонанс используется для более эффективной работы турбины.

Ротор турбины и ось изготовлены из разных материалов, поскольку работают в разных условиях. Процесс изготовления наддува выглядит следующим образом — ось и ротор раскручиваются в противоположном направлении до высокой скорости и во время вращения ротор насаживается на ось. Таким образом получают прочную неразъемную спайку. В конструкции оси есть ещё одна хитрость. В месте усадки ротора она полая, что позволяет затруднить передачу тепла от ротора к оси и улучшить охлаждение сопряжённых элементов. После точной финишной обработки ось балансируется и устанавливается в корпус.

Турбина имеет сложную систему смазки и такую же сложную систему динамических уплотнителей, что и диктует высокую цену турбины в сборе. Они называются динамическими, потому что работают, используя принцип разницы давления в разных частях турбины:

Ось турбины непостоянного диаметра и эти вызывается разница давления, которая препятствует проникновению масла в турбину.

С обеих сторон оси уплотнители установлены в пазах, кроме того, они служат преградой для передачи избыточного тепла на корпус наддува..

Внутренняя геометрия корпуса оси также создаёт препятствие проникновению масла в ротор.

Из корпуса наддува масло вытесняется в полость оси, откуда иго избыток поступает по маслопроводу в систему смазки двигателя.

Ресурс, регулировка и диагностика турбины

Даже поверхностное изучение системы смазки и конструкции турбины уже говорит о том, что это очень требовательный механизм как к качеству масла, так и к правилам эксплуатации. Эти правила просты и понятны, а ресурс турбонаддува может быть не меньше, чем ресурс дизельного двигателя, при условии соблюдения этих условий:

использовать только сертифицированное масло и вовремя проводить его замену;

не нагружать непрогретый двигатель;

перед остановкой мотора необходимо некоторое время дать ему поработать на холостых оборотах;

следить за чистотой системы смазки, поскольку засорение маслопровода турбины может существенно сократить её ресурс.

О неисправности наддува могут говорить несколько симптомов, но самый вопиющий из них — невозможность развить полную мощность двигателя и густой чёрный выхлоп. Это говорит о том, что либо засорился воздушный фильтр, либо впускной коллектор потерял герметичность. В случае попадания масла в коллектор через турбину отчётливо виден сизый дым из выхлопной трубы. В этом случае может потребоваться ремонт и чистка наддува.

Таким образом, если соблюдать все правила ухода и эксплуатации наддува, его ресурс может быть вполне сопоставим с ресурсом дизельного мотора. Пусть проблемы с турбиной обойдут ваш мотор стороной и удачных всем дорог!