Проверка на неисправности турбины дизельного двигателя.

Турбокомпрессор — это компрессор, или воздушный насос, который приводится в работу от турбины. Турбина вращается за счет использования энергии потока отработанных газов. Частота вращения турбокомпрессора дизельного двигателя находится в пределах от 1000 до 130.000 об/мин. (это значит, что лопатки турбины разгоняются почти до линейной скорости звука).
Турбина непосредственно соединяется с компрессором жесткой осью. Компрессор засасывает через воздушный фильтр свежий воздух, сжимает его и затем под давлением подает во впускной коллектор двигателя. Чем больше воздуха подается в цилиндры, тем больше топлива может сгореть, а это повышает мощность двигателя.

Теоретически существует равновесие мощностей между турбиной и компрессором турбокомпрессора. Чем большую энергию имеют отработанные газы, тем быстрее будет вращаться турбина. Как следствие, компрессор тоже будет вращаться быстрее.

Турбина

1. Всасываемый воздух
2. Ротор компрессора
3. Сжатый воздух
4. Вход отработавших газы
5. Ротор турбины
6. Выход отработавших газов

Турбина состоит из корпуса и ротора. Отработанные газы из выпускного коллектора двигателя попадают в приемный патрубок турбокомпрессора. Проходя по постепенно сужающемуся внутреннему каналу корпуса турбины, они ускоряются, а, пройдя имеющий форму улитки корпус, направляются к ротору турбины и приводят ее во вращение.

Скорость вращения турбины определяется размером и формой канала в ее корпусе. Это напоминает поливочный шланг, чем больше вы перекрываете пальцем выходное отверстие, тем дальше бьет струя воды. Размеры турбины и ее корпуса зависят от конкретного двигателя.

Корпусы турбин значительно различаются в зависимости от сферы применения. Корпус турбины двигателя грузовика может быть разделен на два параллельных канала, поэтому на ротор воздействуют два потока отработанных газов.

При таком типе корпуса становится возможным использование импульсного движения потока газов и достижение резонансных явлений. Отсюда и обязательность разделения выпускных каналов для каждого цилиндра.

В корпусе турбины, имеющем двойной канал, каждый поток распределяется по всей поверхности ротора турбины. Другая конструкция корпуса с двумя каналами позволяет использовать импульсы давления (поток распределяется симметрично с каждой стороны ротора).

При варианте системы с постоянным давлением используется только энергия поступательного движения отработанных газов. При этом могут применяться только корпуса турбины с одним каналом. Этот вариант используется в корпусах с водяным охлаждением, которые применяются на судовых двигателях.

В турбокомпрессоры с большим объемом часто устанавливают дополнительное кольцо с направляющими лопатками. Оно облегчает создание постоянного потока отработанных газов на роторе турбины и делает возможным регулировку потока Корпус турбины отливается из сплава с высокой термостойкостью. Ротор турбины также изготавливается из высококачественных материалов, имеющих высокую температурную стон-кость. Ту часть, через которую входят отработанные газы, называют впуском, а идущую к выхлопной трубе — выпуском.

На оси жестко крепится ротор турбины. Материал оси отличается от материала, используемого для ротора турбины. Сборка этого соединения осуществляется следующим способом. Ось и ротор, вращающиеся в противоположных направлениях на очень большой скорости, прижимают друг к другу. Выделяющееся при трении тепло сплавляет их друг с другом, образуя неразъемное соединение. Ось в месте соединения пустотелая. Эта пустота затрудняет передачу тепла от ротора турбины к ее оси. На оси со стороны турбины имеется углубление, в котором располагается уплотнительное кольцо. Рабочая поверхность радиальных подшипников упрочняется и полируется.

Выступающий бортик, на который будет запрессовано кольцо, обрабатывается с высокой точностью.

На более тонкий конец оси устанавливается ротор компрессора; там имеется резьба, на которую навинчивается предохранительная гайка для закрепления ротора. После того, как ось изготовлена, она должна быть отбалансирована с максимально возможной точностью, прежде чем она будет установлена в корпус.

Как избавится от турбоямы?

Если вы задались вопросом о том, как убрать турбояму, то нужно знать, что здесь не понадобится менять турбину, необходимо лишь внести некие изменения в функционирование двигателя. Так, многие автолюбители обращаются к , который является одним из наиболее доступных методов, позволяющий избавиться от турбоямы.

Чип-тюнинг представляет собой настройку работы электронных контролеров. Достичь такого эффекта можно путем корректировки программ внутреннего управления транспортного средства. Специалисты используют этот термин в двух случаях:

• когда речь идет о внесении изменений в программу управления, которая позволяют увеличить мощность;
• когда задействуются вспомогательные модули для решения все тех же проблем.

Процедура позволяет не только улучшить показатели мощности, но также выполнит и такие функции:

• снижения расхода топлива;
• внесения коррективов в блок управления;
• установки нагнетателей воздуха;
• перехода на иной вид топлива;
• замены базовых форсунок на такие, которые обладают большей производительностью.

Для того чтоб совершить процедуру чип-тюнинга, необходимо пройти через несколько этапов:

1. Прошивка считывается посредством блока управления.
2. Ее коррекция происходит до того момента, пока контрольные суммы в ней не достигнут требуемых показателей.
3. Новые данные записываются в контроллер.

Среди возможных недостатков чип-тюнинга:

• повышается чувствительность к температуре окружающей среды;
• снижается чувствительность мотора к качеству топлива, предназначенного для атмосферных двигателей;
• появляется необходимость компенсировать увеличение нагрузки на нагнетатель за счет смены способа охлаждения и использования более качественных, а значит, более дорогостоящих смазывающих материалов.

Устранить турбояму можно также и иным способом. Менее затратным станет установка пауербокса. Так, данный элемент крепится к датчику топлива и в результате занимается постоянной сменой режима функционирования мотора. Действие происходит в зависимости от сигналов, которые поступают. Вдобавок, установив пауербокс, вы наверняка достигнете эффекта снижения расхода топлива, а также сможете настроить устройство под выполнение конкретных задач.

Если обратиться к опыту профессионалов, то инженеры решили прибегнуть к замене турбины на таковую, которая обладает изменяемой геометрией. В другом случае применяется механическая турбина, либо же компрессор для аккумуляции воздуха. К примеру, автомобильный концерн Volvo задействует в производстве 2-литровый баллон, в котором имеется сжатый воздух. При внезапном открытии дросселя он отправляет воздух к цилиндрам. Именно таким образом исключается риск возникновения эффекта турбоямы.

Компрессор

Компрессор состоит из корпуса и ротора. Размеры компрессора определяются количеством воздуха, требуемого для двигателя, и скоростью вращения турбины. Ротор компрессора жестко закреплен на оси турбины и, следовательно, вращается с той же скоростью, что и ротор турбины. Лопатки ротора компрессора, изготавливаемые из алюминия, имеют такую форму, что воздух засасывается через центр ротора.

Всасываемый таким образом воздух направляется к периферии ротора и при помощи лопаток отбрасывается на стенку корпуса компрессора. Благодаря этому воздух сжимается и через впускной коллектор попадает в двигатель. Корпус компрессора также изготовлен из алюминия.

Устройство и принцип работы дизельного двигателя с турбонаддувом

Принцип работы турбированного дизельного двигателя основан на использовании энергии выхлопных газов. Покинув цилиндр, отработавшие газы попадают на крыльчатку турбины, вращая ее и закрепленную с ней на одном валу турбину компрессора, встроенного в систему подачи воздуха в цилиндры.

Таким образом, в отличие от атмосферных дизелей, в турбокомпрессорных агрегатах воздух в цилиндры подается принудительно под более высоким давлением. В итоге объем воздуха, попадающего в цилиндр за один цикл, возрастает. В сочетании с увеличением объема сгорающего топлива (пропорции топливно-воздушной смеси остаются неизменными) это дает прирост мощности до 25%.

Для еще большего повышения объема поступающего в цилиндры воздуха дополнительно применяют интеркулер – специальное устройство, охлаждающее атмосферный воздух перед нагнетанием в двигатель. Из школьного курса физики известно, что холодный воздух занимает меньше места, чем теплый. Таким образом, при охлаждении можно «затолкать» в цилиндр больше воздуха за цикл.

В результате у турбодизеля меньше удельный эффективный расход топлива (в граммах на киловатт-час) и выше объемная мощность (количество лошадиных сил на литр объема двигателя). Все это обеспечивает возможность существенно подрастить суммарную мощность мотора без значительного увеличения его габаритов и числа оборотов.

Корпус подшипников

Смазка турбокомпрессора производится от системы смазки двигателя. Корпус оси образует центральную часть турбокомпрессора, расположенную между турбиной и компрессором. Ось вращается в подшипниках скольжения. Моторное масло по каналам проходит между корпусом и подшипниками, а также между подшипниками и осью. В большинстве турбокомпрессоров радиальные подшипники вращаются со скоростью, равной половине скорости оси.

В настоящее время появились конструкции, в которых подшипник неподвижен, а ось вращается в масляной ванне. Масло не только служит для смазки оси, но и охлаждает подшипники и корпус.

Для уплотнения турбокомпрессора с двух сторон устанавливаются маслоотражательные прокладки. С двух сторон устанавливаются также уплотнительные кольца. Но, несмотря на то, что эти кольца помогают избежать утечек масла, они в действительности не являются уплотнительными прокладками. Их нужно рассматривать как элемент, затрудняющий утечку воздуха и газов между турбиной, компрессором и корпусом оси. В обычном режиме работы турбокомпрессора давление в турбине и компрессоребольше давления в корпусе оси. Часть газов из турбины и часть воздуха, сжатого в компрессоре, попадают в корпус оси и вместе с моторным маслом по сливному маслопроводу проходят в масляный картер двигателя.

Все масляные уплотнения динамического типа, т.е. работают на принципе разности давлений:

1. Разница в диаметрах оси из-за действия центробежных сил образует разность давлений, что затрудняет просачивание масла к турбине.
2. Со стороны турбины уплотнительные кольца расположены в выточках (как в корпусе оси, так и на самой оси). Этот же принцип установки колец применен и со стороны компрессора. Уплотнительные кольца являются элементом, играющим главную роль в обеспечении герметичности. Кроме того, они передают тепло с оси на корпус
3. Уплотнительное кольцо вращается с той же скоростью, что и ось. Благодаря имеющимся в нем трем отверстиям создается противодавление маслу.
4. Внутренняя часть корпуса оси на уровне кольца имеет сложную герметическую форму для предотвращения просачивания масла к компрессору.
5. Давление в компрессоре и турбине вытесняет масло в корпус. За счет центробежной силы за ротором компрессора образуется разрежение. Естественно, при работе компрессора могут иметь место утечки масла из корпуса оси в компрессор. Скорость вращения оси турбокомпрессора может быть настолько высокой, что избежать утечек масла, используя обычные манжеты (устанавливаемые, к примеру, в коробке передач), невозможно.

Поэтому в корпусе оси устанавливают несколько уплотнительных колец, используя разные методы для наиболее качественного уплотнения мест возможной утечки масла.

Как избавится от турбоямы

На данный момент инженерами придумано всего четыре способа как можно избавиться от турбоямы или хотя бы снизить ее эффект.

1. Чип-тюнинг – это пожалуй наиболее простой и доступный способ борьбы с турбоямой, при этом для его осуществления требуется большая точность, опыт и ответственность. В процессе чип-тюнинга специалисты устанавливают (если необходимо) и настраивают электронный блок управления.
2. Пауербокс Smart Diesel. Установка данного гаджета на топливный датчик позволяет осуществить более ювелирную настройку двигателя в зависимости от постигаемых от него сигналов.
3. Турбина с изменяемой геометрией – данный вид турбин является относительно новым, но тем не менее популярным способом борьбы с турбоямой на этапе производства. Естественно переделать уже имеющуюся турбину не возможно, поэтому данный метод является ультимативным и требует замены одного турбокомпрессора на другой.
4. Установка второго турбокомпрессора. Данный метод доработки турбонаддува так же популярный только на этапе производства автомобиля, поскольку требует глубокой модернизация всех систем двигателя. Системы турбонаддува подобного типа могут содержать две, три или даже четыре турбины.

Турбояма – это момент при вождении автомобиля, при котором чувствуется слабая эффективность силового агрегата при слабых оборотах турбины. Можно услышать о данном эффекте от владельцев как бензиновых, так и дизельных авто, на которых установлена турбина. Постараемся разобраться с этим понятием и тем, как избавиться от неприятного ощущения.

Вот некоторые из них:

Механический сливной маслопровод турбокомпрессора Garrett.

В этом компрессоре главную роль при уплотнении играет уплотнительное кольцо. Когда двигатель работает на малых оборотах либо без нагрузки, за ротором компрессора образуется область пониженного давления (разрежения). Масло и газы, которые находятся в корпусе оси, устремляются между задней пластиной и уплотнительным кольцом к компрессору.

Когда эта смесь проходит через отверстия кольца, масло, более тяжелое, чем газы, отбрасывается к наружной стороне кольца, но остается в корпусе оси, в то время как газы продолжают свое движение в компрессоре.

Таким образом, уплотнительное кольцо, которое вращается на большой скорости вместе с осью турбокомпрессора, действует как центробежный сепаратор масла.

Как побороть турбояму?

От турбоямы можно избавиться исключительно своевременной диагностикой и настройкой силового агрегата и благодаря чип-тюнингу. Специалисты благодаря этому устройству изменяют настройки электронного блока, подбирая параметры согласно специальным таблицам соответствия норме. Но данный вопрос является очень ответственным и должен выполняться лишь квалифицированными специалистами. Еще одним методом избавиться от турбоямы в автомобилях с дизельным агрегатом будет интеграция пауэрбокса Smart Diesel. Последний можно аодключить к топливному датчику, чтобы двигатель менял режим своей работы в зависимости от сигналов, поступающих от устройства. За счет использования устройства расход топлива будет снижен, а владелец машины сможет менять режимы езды в зависимости от необходимости. Технически проблема с турбоямой решаема за счет использования турбины с изменяемой геометрией либо добавлением дополнительной механической турбины или компрессора, которые будут аккумулировать воздух при необходимости в резком ускорении машины.

Что ещё входит в систему турбонаддува

Турбина — сложный агрегат, инженерам потребовалось несколько десятилетий, чтобы довести систему до ума. Только на первый взгляд решение компенсировать потери КПД за счёт выхлопных газов кажется простой. Даже после создания устройства у него долгое время наблюдались определённые проблемы.

Например, не удавалось решить проблему турбоямы — задержки после нажатия на педаль газа и запуском ротора. Решение нашлось в виде использования двух клапанов. Один из них использовался для вывода излишек воздуха, а второй предназначался для выхлопных газов. Кроме того, современные турбины имеют изменённую геометрию лопаток, что серьёзно их отличает от подобных устройств второй воловины XX столетия.