Как работает турбина на дизельном двигателе

Содержание

Как проверить турбину на дизельном двигателе: видео, диагностика

Турбированные дизельные моторы отличаются большей мощностью и меньшим расходом топлива. Однако, ресурс турбины заметно ниже, чем у мотора, поэтому регулярная проверка турбонагнетателя позволит вовремя обнаружить его неисправность и обойтись небольшим ремонтом. Из статьи вы узнаете, как проверить турбину на дизельном двигателе своими руками, не обращаясь в автосервис.

Что ломается в турбине

Повышенный расход масла из-за неисправности турбины — частая поломка турбо-моторов

Чтобы четко понимать, как проверить турбину, необходимо разобраться, что именно в ней ломается. Чаще всего самый слабый элемент этого агрегата – подшипники и сальники. Если система смазки двигателя работает с нарушениями, неисправен клапан вентиляции картерных газов или из-за изношенности поршневых колец слишком велик прорыв продуктов сгорания в картер, то все это негативно влияет на состояние подшипников турбины и снижает их ресурс. Износ шариков и обойм возрастает, что приводит к появлению люфта, шума или заклинивания турбины.

Неисправный PCV-клапан приводит к росту давления масла в двигателе и турбине, из-за чего смазка продавливает сальники. Прошедшее сквозь сальник масло вытекает наружу или попадает в нагнетаемый воздух, из-за чего меняется состав топливовоздушной смеси и мотор начинает терять мощность, а в выхлопе появляется сизый или черный дым.

Когда необходимо проверять турбину

Средний срок службы турбины до ремонта или замены при использовании качественного масла, турботаймера и бережном отношении к мотору составляет 150 тысяч километров. Поэтому желательно проверять этот агрегат во время каждой замены масла. В этом случае вы обнаружите неисправность в начальной стадии, благодаря чему ремонт обойдется дешевле.

Устройство системы турбонаддува

Как самостоятельно проверить турбину

Для проверки турбины вам понадобятся чистая проветриваемая площадка, чистая белая неворсистая тряпка и помощник. Перед началом работ вы должны четко понимать, что все ваши выводы приблизительны, ведь для серьезной диагностики необходимо снимать турбину с мотора, а также проверять другие системы двигателя. Проверка турбины должна проходить так:

На холодном двигателе внимательно осмотрите турбонагнетатель в поисках потеков масла. Проведите пальцем по корпусу агрегата, ощупайте места подключения всех шлангов и патрубков. Если обнаружили хотя бы небольшие следы масла, необходимо ехать на серьезную диагностику. Обязательно проверьте крыльчатку на предмет продольного люфта
Заведите двигатель и дайте ему поработать в течение 1 минуты. Внимательно слушайте, издает ли турбокомпрессор какой-нибудь шум, визг, стук или другие звуки. Если подшипники сильно изношены, то посторонние звуки появятся даже при работе на холостых оборотах. Попросите помощника несколько раз резко нажать/отпустить педаль газа, разгоняя мотор до 2,5–3 тысяч оборотов в минуту. Каждое нажатие не должно быть дольше 0,5 секунды. Слушайте турбину – если во время разгона мотора в турбокомпрессоре возникают стук, хруст, исчезающий или постоянный визг, то подшипники необходимо менять.
Внимательно осмотрите выхлоп работающего двигателя. Во время нажатия на газ в выхлопе должно появляться немного черного дыма, это особенность всех дизельных моторов. Однако, после разгона мотора и работы на постоянных оборотах, дым должен исчезать. Если дым заметен после набора оборотов и у него сизый или черный цвет, значит, в цилиндрах, по сравнению с топливом, слишком мало воздуха. Это может происходить из-за неправильной работы PCV-клапана, изношенных колец или маслосъемных колпачков. Все это негативно влияет на состав и свойства моторного масла, из-за чего в первую очередь страдают подшипники и сальник турбонагнетателя. Последствия развалившейся турбины. В патрубках интеркулера не должно быть масла.
Пережмите рукой патрубок, соединяющий впускной коллектор и турбонагнетатель. Попросите помощника до упора нажать педаль газа на 2–3 секунды. Если патрубок сильно надувается и разжимает ваши пальцы, турбина исправна. Если нет, возможно заклинивание вала, повреждение лопастей или другие повреждения.

Самостоятельная регулярная проверка турбины позволяет выявить проблемы в начальной стадии, благодаря чему вы сможете устранить их без серьезного ремонта или замены этого агрегата. Пренебрежение такой проверкой приведет к тому, что вам придется выложить не одну сотню евро за ремонт или замену турбокомпрессора. Теперь вы знаете, как проверить турбину на дизеле своими руками, поэтому сможете вовремя обнаружить любую неисправность.

Проверенные производители

Делая выбор в сторону установки бензиновой или дизельной турбины, рекомендуется останавливаться на оригинальных агрегатах. Хотя многие ремонтники «турбинисты» скептически отзываются обо всех типах турбин, отмечая их быстрый износ, но оригинальные турбины все же отвечают своим характеристикам, хотя производители, ставя срок их эксплуатации равный сроку хода мотора, и кривят душой. К таким производителям можно отнеси торговые марки:

IHI – США;
• Borg Warner – Германия;
• Garrett – США;
• Holset – Англия.

Компания Holset выпускает турбины со скользящими лопастями, но агрегаты рассчитаны только на грузовые автомобили.

Добавьте FBM.ru в избранноеДобавьте ПроКроссоверы в избранное

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.

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.

Можно выделить ещё одну проблему, которая заключалась в излишней детонации — с ней тоже успешно справились современные инженеры. Проблема заключалась в том, что температура в рабочих секторах цилиндров резко увеличивалась во время нагнетания воздуха, особенно в последней стадии такта. Решение нашлось в установке интеркулера (промежуточного охладителя воздуха).

Интеркулер — устройство для охлаждения наддувочного воздуха. Он выполняет сразу две функции — препятствует детонации и не даёт уменьшиться плотности воздуха. В результате удалось сохранить работоспособность всей системы.

Также стоит отметить и другие важные составляющие турбины.

Регулировочный клапан. Отвечает за поддержание заданного уровня давления, излишки давления поступают в приёмную трубу.

Перепускной клапан. Используется для вывода излишних воздушных масс обратно во впускные патрубки — это нужно для снижения мощности при её избытке.

Стравливающий клапан. Если дроссель закрывается и нет датчика массового расхода воздуха, клапан будет возвращать излишки воздуха обратно в атмосферу.

Патрубки. Герметичные отрезки трубы. Одни используются для подачи воздуха, вторые для подачи смазочного масла.

Выпускные коллекторы. Должны быть совместимы с турбокомпрессором.

Что делать, если турбина сломалась

Если обнаружилась неисправность первое, что нужно сделать — провести диагностику. Причём чем раньше, тем лучше. Если вовремя заменить неисправную деталь, удастся избежать более серьёзных проблем

Например — зачастую автовладелец не обращает внимание на лёгкое постукивание думая, что это не имеет значения, в результате через какое-то время приходится покупать новую турбину, хотя изначально можно было обойтись небольшим ремонтом

Следует отметить, что недостаточно знать, как работает турбина на дизеле — нужно идеально разбираться во всех её компонентах. Только обладая соответствующими навыками, опытом и оборудованием получится провести качественный ремонт. Именно поэтому рекомендуем не пытаться самостоятельно отремонтировать агрегат (можно сделать только хуже), а обратиться в компанию «Дизель-Мастер». Специализируемся на ремонте турбин с 1998 года, а потому знаем о них всё.

5 причин обратиться именно к нам:

В наличие высокоточное диагностическое оборудование (стенды Bosch и Delphi);
В штате — специалисты с большим практическим опытом подобных работ.
Быстрый ремонт в течение дня без потери в качестве.
Используем только оригинальные комплектующие и ремкомплекты.
Предоставляем официальную гарантию на комплектующие и выполненный ремонт.

При первых признаках дефекта — обратитесь к нам. Установим причину неисправности и предложим эффективный, экономичный способ её решения.

Как работает турбонаддув дизельного двигателя

Ротор турбины и крыльчатка компрессора жестко закреплены на одном валу. Таким образом, скорость вращения ротора передается крыльчатке. Круг замыкается:

Через компрессор воздух из атмосферы, смешиваясь с топливом, подается в цилиндры двигателя;
Смесь сгорает, приводя в движение поршни, и образовавшиеся в результате газы поступают в выпускной коллектор;
Здесь они принимаются в корпус турбины, разгоняются в канале и на выходе взаимодействуют с ротором, заставляя его вращаться;
Ротор через вал передает вращение крыльчатке компрессора, которая всасывает в корпус атмосферный воздух.

Получается взаимосвязанная схема работы, когда количество всасываемого воздуха зависит от скорости вращения крыльчатки и, наоборот, крыльчатка вращается быстрее при большем количестве забираемого воздуха.

Принцип работы турбонаддува имеет два момента, называемые турбоямой и турбоподхватом.

Первый момент характеризуется задержкой в работе турбины после увеличения подачи топлива нажатием на педаль газа, так как для разгона ротора выхлопными газами требуется время.

Вслед за турбоямой наступает момент турбоподхвата, когда разогнавшийся ротор резко увеличивает подачу воздуха в цилиндры, повышая мощность двигателя.

Как проверить турбину на дизеле?

В сервисных центрах обычно для выявления неисправной работы турбины, к специальному разъему автомобиля подключают сканер. Отключение турбонаддува может случиться из-за нагнетаемого воздуха либо из-за выработки собственного ресурса турбиной. Для определения давления воздуха, который нагнетается во время работы турбиной, к ее выходу нужно подключить особое устройство с манометром. Снятые характеристики дадут осознать, необходимо поменять турбокомпрессор на сто процентов либо проводить ремонт турбины. При этом, если Вы решите купить бу турбину (при нарушении целостности корпуса турбины), то обращайтесь в наш техцентр. Специалисты помогут Вам подобрать необходимую модель, которая на 30-40% дешевле.

Работу турбины

необходимо проверять в нагрузке. Нормальнаятурбина должна качать не менее 0.9кг/см. с ув.

TD42T давление турбины.

Актуатор турбины

TD42T не лезет в леворукую 60ку, упирается в рулевой кардан. Крепление приходится колхозить

Видео — турбина кидает масло во впуск

Виды турбин. Какие бывают на автомобиле, что выбрать

Долго собирался написать эту статью, все собирался с духом. Народных тюнеров всегда интересует такая информация — как же улучшить свой автомобиль, и в первую очередь как сделать его мощнее? Многие растачивают цилиндры (но как ни крути, сильно расточить не получится, стенки блока тонкие), другие устанавливают турбины или компрессоры это уже более здравая идея — но вот что лучше выбрать? Какой вид турбины установить? И вообще, какие они бывают. На все эти насущные проблемы постараюсь ответить в этой статье, кстати, в конце будет полезное видео, а также голосование, так что читаем, вам понравится …

Действительно сейчас существует много вариантов прокачки мощности двигателя, начиная от элементарной прошивки блока ЭБУ, заканчивая установкой «турбо нагнетателя». Многие ошибочно полагают — что турбины все одинаковы и никаких различий в них нет – ну может мощность разная, материалы изготовления ну и все.

А вот нет ребята, видов этих нагнетателей воздуха сейчас существует как минимум три:

1) Механический или так называемый компрессор

2) Турбо нагнетатель, работает от отработанных газов

3) Электрический вариант, самый свежий, но еще не изученный толком. Но как считаю за ним будущее.

Я сейчас не буду лезть в дебри и говорить о так называемых подтипах турбин, их особенно много у второго типа, а именно пройдусь по разным конструкциям. И все в конце постараемся вывести что из них лучше. НУ что же поехали.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Итак, идея «пустить в дело» энергию отработанных выхлопных газов появилась уже вскоре после изобретения и успешных опытов применения двигателей внутреннего сгорания. Немецкие инженеры и первопроходцы автомобиле- и тракторостроения, во главе с Дизелем и Даймлером, провели первые опыты по повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива с помощью нагнетания сжатого воздуха от выхлопов.

Готдиб Даймлер выпускал вот такие автомобили, а уже задумывался о внедрении системы турбонаддува

Но первым, кто построил первый эффективно работающий турбокомпрессор, стали не они, а другой инженер – Альфред Бюхи. В 1911 году он получил патент на своё изобретение. Первые турбины были таковы, что использовать их было возможно и целесообразно только на крупных двигателях (например, судовых).

Далее турбокомпрессоры начали использоваться в авиационной промышленности. Начиная с 30-х годов ХХ века, в Соединённых Штатах регулярно запускались в «серию» военные самолёты (как истребители, так и бомбардировщики), бензиновые двигатели которых были оснащены турбонагнетателями. А первая в истории грузовая автомашина с турбированным дизельным мотором была сделана в 1938 году.

В 60-е годы корпорация «Дженерал Моторс» выпустила первые легковые «Шевроле» и «Олдсмобили» с бензиновыми карбюраторными двигателями, оснащёнными турбонаддувом. Надежность тех турбин была невелика, и они быстро исчезли с рынка.

Oldsmobile Jetfire 1962 года – первый серийный автомобиль с турбонаддувом

Мода на турбированные моторы вернулась на рубеже 70-х/80-х, когда турбонаддув начали широко использовать в создании спортивных и гоночных автомобилей. Приставка «турбо» стала чрезвычайно популярной и превратилась в своеобразный лейбл. В голливудских фильмах тех лет супергерои нажимали на панелях своих суперкаров «магические» кнопки «турбо», и машина уносилась вдаль. В реальной же действительности турбокомпрессоры тех лет ощутимо «тормозили», выдавая существенную задержку реакции. И, кстати, не только не способствовали экономии топлива, а наоборот, увеличивали его расход.

Труженик советских полей – трактор К-701 «Кировец» с турбонаддувом

Первые действительно успешные попытки внедрения турбонаддува в производство автомобильных двигателей серийного производства осуществили в начале 80-х годов «SAAB» и «Mercedes». Этим передовым опытом не замедлили воспользоваться и другие мировые машиностроительные компании.

В Советском Союзе разработка и внедрение в «серию» турбированных двигателей была связана, прежде всего, с развитием производства тяжёлых промышленных и сельскохозяйственных тракторов – «ЧТЗ», «Кировец»; суперсамосвалов «БелАЗ» и т.п. мощной техники.

Почему в итоге турбины получили распространение именно на дизельных, а не бензиновых двигателях? Потому что дизельные моторы имеют гораздо большую степень сжатия воздуха, а их выхлопные газы – более низкую температуру. Соответственно, требования к жаропрочности турбины гораздо меньше, а её стоимость и эффективность использования – гораздо больше.

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 устроена турбина дизельного двигателя

Отталкиваясь от производителя и варианта – турбины в некоторой степени различаются, но главные детали и механизмы конструкции у них похожи между собой.

Так любая турбина содержит воздухозаборник, за ним встраивается воздушный фильтр, заслонка с дросселем, турбокомпрессор, интеркулер и выпускающий коллектор. Все составляющие аппарата соединяются меж собой трубками и шлангами, вырабатывающиеся из надёжных, стойких к износу материалов.

Люди познакомившиеся с конструктивными отличиями автомашины отмечают несколько различий турбонаддува от стандартизированных систем впуска – это вхождение интер кулера и турбокомпрессора, а также отдельных деталей для управления и регулирования наддувом.

Турбо нагнетатель обладает двумя колёсами: турбинным и компрессорным, помещённым на валу ротора. Отдельное колесо установлено в раздельном, надёжном корпусе, а в конструкции имеется подшипник.

Комплексное охлаждение маслом и антифризом

Преимуществом этого варианта становится большая эффективность получаемого охлаждения. Существенный недостаток — усложнение конструкции турбонагнетателей, что повышает их стоимость.

Турбина с масляным и водяным охлаждением

Устройство турбонаддува в варианте охлаждения турбин антифризом и маслом более сложное, поскольку в нем имеется отдельный масляный контур, а также система с охлаждающей жидкостью. Зато повышается эффективность работы, устраняются проблемы закипания масла.

Для такого турбонагнетателя масло служит, как и прежде, для охлаждения и смазки подшипников, а антифриз, подаваемый из общей цепи охлаждения двигателя, предотвращает перегрев и не дает закипать маслу. Из-за такой сложности увеличивается цена турбонагнетателя.

Отличия бензиновых и дизельных турбин

Основное отличие главных узлов турбонагнетателя — это использование различных материалов для крыльчатки и корпуса. Но по внешнему виду определить, на какой вид топлива предназначена та или иная турбина, может только механик-турбинист с большим стажем.

Лопасти турбины, независимо от того, на какой мотор она установлена, приводятся в движение потоком отработанного газа. В дизельных моторах после сгорания солярки температура газа на выпуске не превышает 850 о С, но дизтопливо может продолжать гореть и на выходе в выпускной коллектор. Для бензиновых моторов температура отработанного газа не опускается ниже 1000 о С.

Исходя из такой разницы в температуре газа, который будет раскручивать колесо турбины, корпус и лопасти агрегата должны изготавливаться из разных материалов.

Для крыльчатки турбины используют жаропрочные никельсодержащие металлы: GMR 235 (используется для крыльчатки при температуре выходного потока в 850 о С), Inconel 713 (в металле увеличено содержание хрома, используется для крыльчатки бензиновой турбины, материал рассчитан на пропуск выходного газа температурой до 1000 о С).

В качестве материала корпуса для дизельных турбин используется чугун серый (максимальная рабочая температура — 650 о С), чугун кремниево-молибденовый (максимальная рабочая температура — 720 о С), чугун с вермикулярным графитом GGV SiMo (макс. т. — 850 о С).

Для корпуса турбин, встраиваемых в бензиновый мотор, используются жаропрочные сплавы, способные выдержать долгосрочную температуру более 1000 о С (аустенитные стали, сплав NiResist 5).

Второе отличие материала турбин состоит в том, что бензиновые турбины рассчитаны на минимальное давление, которое оказывает отработанные бензиновые пары в выпускном коллекторе. Газы отработанного дизтоплива имеют давление в 3-5 раз выше.

Отсюда вытекает главный вывод — ставить бензиновую турбину на дизельный мотор и наоборот нельзя. Это спровоцирует детонацию и снизит эффективность каждого двигателя.
Кроме этого, для бензиновых турбин практически не используется схема компрессора с изменяемой геометрией. Технологические решения VNT, VTG, VGT не адаптированы под высокие температуры выхлопа, который дает бензиновый мотор. Поэтому бензиновая турбина имеет в своей конструкции только главные детали.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Готдиб Даймлер выпускал вот такие автомобили, а уже задумывался о внедрении системы турбонаддува

Oldsmobile Jetfire 1962 года – первый серийный автомобиль с турбонаддувом

Труженик советских полей – трактор К-701 «Кировец» с турбонаддувом

Мифы о турбонаддуве в двигателе

Среди водителей много мифов о работе системы турбонаддува. Рассмотрим основные стереотипы и узнаем, почему они ложные:

Миф 1 – систему турбонаддува можно снять в любой момент без негативных последствий	Конструкция и объемы камеры ДВС адаптированы под применение турбины. Если демонтировать это устройство, уменьшается крутящий момент и мощность движка, а расходы топлива увеличиваются
Миф 2 – двигатели с турбонаддувом ломаются гораздо чаще атмосферных	Движки с турбиной имеют такой же срок годности, что и обычные атмосферные двигатели. Чтобы снизить риск растрескивания движка при высоких скоростях, они дополнительно усиливаются металлическими листами-вкладышами в проблемных местах
Миф 3 – турбина быстро выходит из строя, ее придется часто менять	Согласно современным стандартам срок годности турбины аналогичен или даже немного превышает срок годности самого ДВС. При соблюдении базовых правил вождения и ухода турбонаддув будет работать столько же, сколько и сам автомобиль
Миф 4 – за турбиной нужен специальный бережный уход, чтобы она не ломалась	Чтобы турбонаддув работал долго, достаточно будет придерживаться базовых правил эксплуатации авто. А именно – вовремя меняйте масло, следите за уровнем давления в движке (не доводите до красной отметки), вовремя устраняйте неисправности

Подведем итоги. Турбина (турбонаддув) – это вспомогательный элемент двигателя, с помощью которого осуществляется принудительное нагнетание воздуха в камеру внутреннего сгорания двигателя. Устройство запускается сразу же после активации двигателя, но действует правило – чем выше обороты, тем больше нагнетание (на низких оборотах нагнетание практически незаметно). Основные проблемы с турбиной – выход из строя клапана, негерметичное крепление запчасти, использование некачественного масла.

Профилактика поломок турбины

Чтобы продлить срок работоспособности турбонагнетателя, следуйте простым правилам:

Своевременно меняйте воздушные фильтры.
Заливайте оригинальное масло и качественное топливо.
Полностью меняйте масло в системе турбонаддува после каждых 7 тыс.км пробега.
Следите за величиной давления наддува.
Обязательно прогревайте автомобиль с дизельным двигателем и турбокомпрессором.
После длительной поездки дайте горячему двигателю остыть – поработать на холостых оборотах минимум 3 минуты, прежде чем выключать его. Не будет углеродного осадка, который вредит подшипникам.
Регулярно проводите диагностику и позаботьтесь о профессиональном обслуживании.

Источник