Как работает турбина в автомобиле, для чего она нужна, ее преимущества и недостатки

Автомобильная турбина — что это такое

Проще говоря, автомобильная турбина – это механическое устройство, подающее воздух под давлением в цилиндры. Задача турбонаддува – увеличить мощность силового агрегата при сохранении рабочего объема двигателя на прежнем уровне.

То есть с помощью турбокомпрессора можно добиться пятидесятипроцентного (и даже больше) увеличения мощности по сравнению с безнаддувным двигателем того же размера. Прибавку мощности обеспечивает турбина, подающая воздух под давлением в цилиндры, что способствует лучшему сгоранию топливной смеси и, как следствие, мощности.

Конструктивно турбина представляет собой механическое рабочее колесо, приводимое в движение выхлопными газами двигателя. По сути, используя энергию выхлопных газов, турбонаддув помогает улавливать и подавать в двигатель «жизненный» кислород из окружающего воздуха.

На сегодняшний день турбонаддув является наиболее технически эффективной системой увеличения мощности двигателя, а также достижения низкого расхода топлива и токсичности выхлопных газов.

Видео — как работает автомобильная турбина:

Турбина одинаково используется как на бензиновых силовых агрегатах, так и на дизельных двигателях. При этом в последнем случае наиболее эффективен турбонаддув из-за высокой степени сжатия и низкой (по сравнению с бензиновыми двигателями) частоты вращения коленчатого вала.

Кроме того, эффективность турбонаддува на бензиновых двигателях ограничивается возможностью детонации, которая может возникнуть при резком увеличении оборотов двигателя, а также температурой выхлопа, которая составляет примерно тысячу градусов Цельсия по сравнению с шестью сотнями у дизеля двигатель. Само собой разумеется, что такой температурный режим может привести к разрушению элементов турбины.

Почему турбина может не включиться – неисправности

При управлении автомобилем с системой турбонаддува водитель может столкнуться со многими проблемами и неисправностями. Рассмотрим основные проблемы и методы их решения:

• Неисправность предохранительного клапана. Бывает, клапан забивается мусором или трескается, что приводит к блокировке работы турбины. Установить поломку довольно просто — примерно до 3-4 тысяч оборотов клапан еще может работать, значит будет качать воздух. Но при превышении этого показателя он резко закрывает турбину, что приводит к падению мощности. Для решения проблемы отключите электронные системы автомобиля, откройте капот, отсоедините минусовой полюс от аккумулятора, найдите турбину, отключите систему смазки и разберите узел (обычно он находится рядом с двигателем). Затем снимите клапан и осмотрите его, при необходимости прочистите устройство или замените его.
• Негерметичное крепление компонентов турбокомпрессора. Для обеспечения максимальной мощности впрыска воздуха в ДВС необходимо, чтобы детали турбины были герметично закреплены на автомобиле. В случае негерметичного фитинга мощность накачки резко падает. Определить наличие проблемы можно по двум признакам – резкому снижению мощности и появлению характерного свиста при работе автомобиля. Чтобы разобраться с проблемой, нужно отключить питание автомобиля, открыть капот и проверить герметичность крепления устройства. Проблемы могут возникнуть с фитингами, трубкой подачи масла, клапаном и так далее. Чтобы устранить проблему, нужно восстановить герметичность (например, если проблема в штуцере, нужно купить новый).
• Использует плохое масло. Для эффективной работы системы турбонаддува узел необходимо смазывать маслом. Однако бывает, что водитель использует для смазки дешевое некачественное масло с обилием примесей – в этом случае эффективность турбонаддува будет значительно снижена. Устранить проблему очень легко – во время движения в машине появляется сильный скрежет, а мощность двигателя не увеличивается при разгоне до высоких скоростей. Решение проблемы – купить новое качественное масло и залить его в машину вместо старого.

2. Недостаточный ресурс

Мы все тоскуем по двигателям миллионеров конца прошлого века. Сейчас ресурс двигателя в 400 000 км считается большим достижением, а раньше это было нормой. Турбодвигатели для современных автомобилей не дотягивают до такой езды. Турбокомпрессоры на бензиновых моторах редко ходят более 150 000 км, а начавшая «швабрить» турбина вскоре может разрушить поршневую часть. Ведь турбокомпрессор может «высосать» весь запас моторного масла – в поддонной и поршневой части ничего не останется.

И еще многие производители в целях экономии «апгрейдят» безнаддувные моторы до турбированных, особо не заморачиваясь усилением каких-либо деталей. Следовательно, высокие нагрузки на поршневую часть при небольшом усилении конструкции приводят к снижению ресурса.

Читайте также: Визуальная диагностика состояния ремня ГРМ

Лада 21099 турбо PROJECT ORIGIN Бортжурнал Ремонт турбины турбокомпрессора своими руками

Перед ремонтом турбины необходимо внимательно осмотреть ее снаружи на наличие всех комплектующих, внешних дефектов и деформаций.

Затем обе «улитки» снимаются с турбины и визуально определяется состояние обоих рабочих колес. Довольно часто крыльчатки имеют физические повреждения, видимые невооруженным глазом. Такие повреждения сразу говорят о том, что ремонт турбины неизбежен.Если турбина работает на масле

Далее происходит дефектовка всех составных частей турбины для определения пригодности каждой детали к восстановлению. Детали, признанные непригодными, должны быть заменены новыми.

Ремонт турбин дизельных и бензиновых двигателей принципиально ничем не отличается и проходит в несколько этапов:

Детали, подвергнутые дробеструйной очистке, затем снова промывают, чтобы промыть и полностью удалить любые твердые частицы, которые могли остаться на деталях. Многочисленные повреждения лопастей крыльчатки компрессора.

Помимо визуально видимых повреждений рабочих колес, основными повреждениями являются повреждения опорных подшипников, стопорных колец, втулок и самой оси. Обычно эти повреждения возникают из-за недостаточной подачи масла к рабочим поверхностям при работе турбины или применения нерекомендованных масел. Повышенный износ шейки вала.

причина: Количество или давление масла, подаваемого в TCR, меньше требуемого. В случае ремонта может потребоваться замена оси на новую. В большинстве случаев ось не меняется. Значительный неравномерный износ шейки оси.

причина: Грязное масло. При ремонте необходимо заменить ось на новую Значительный неравномерный износ подшипника.

причина: Грязное масло. При ремонте все подшипники заменяются новыми.Прогоревшее масло в масляных каналах подшипников.

причина: Перегрев двигателя или внезапная остановка двигателя, некачественное масло. При ремонте все подшипники заменяются на новые Начинается ремонт турбины своими руками.

Далее производится замер вала турбины на износ.Если износ вала турбины в пределах нормы, он направляется на специальный токарно-шлифовальный станок, где шлифуется до ремонтного размера.Панковка стопорного кольца правится на специальном машина, затем происходит процесс балансировки. Он состоит из двух этапов. Сначала вал турбины балансируется в двух плоскостях на турбинном колесе. Затем на вал устанавливаются втулки и колеса компрессора, и в таком виде он снова поставляется для балансировки Балансировка турбины на стенде.

Имеются отдельные специализированные стойки для балансировки турбин для грузовых и легковых автомобилей.

При балансировочных работах наносятся специальные балансировочные метки, по которым собирается «картридж» турбины. В принципе полная турбина достигается только без «улиток».

Собранный таким образом картридж отправляется для испытаний на балансировочный стенд, где на «холодную» крыльчатку подается сжатый воздух и турбина раскручивается до 5000 оборотов в минуту.

Если все параметры турбины в норме, прикручиваем к патрону «улитки».

Недостатки

На сегодняшний день существуют следующие способы решения проблемы турбо лага:

• битурбированный наддув (двойной наддув);
• турбина с адаптивной геометрией;
• комбинированный подъем.

Двойные турбины используют две небольшие турбины, которые вместе работают намного быстрее, чем номинальный размер. Число цилиндров распределяется поровну между этими турбинами. Аналогом такой системы может быть использование нескольких компрессоров, которые приводятся в движение при разных оборотах двигателя, каждый в своем режиме.

Турбина с адаптивной геометрией способна изменять размер впускного отверстия и тем самым регулировать силу потока выхлопных газов, что также повышает эффективность системы.

Комбинированный наддув состоит из турбокомпрессора и механического нагнетателя. Нагнетатель создает нужное давление на малых оборотах, но как только обороты увеличиваются до определенного значения, включается турбокомпрессор.

Нагревать. Как уже было сказано, сжатие воздуха предполагает нагрев, что не лучшим образом сказывается на работе двигателя. Поэтому часто приходится подключать дополнительное охлаждение, а это забирает часть энергии.

Несмотря на эти недостатки, турбонаддув является прекрасным средством повышения мощности и экономичности двигателей внутреннего сгорания, а также его экономичности. Кроме того, многолетний опыт специалистов показывает, что возможности совершенствования этой системы еще не исчерпаны.

Вспомогательные элементы

Поскольку турбина является частью впускной системы, ее работа невозможна без использования воздушного фильтра, газового клапана, а также интеркулера.

Последний предназначен для охлаждения кислорода, который нагнетается в камеру под давлением. Чем холоднее воздух в интеркулере, тем лучше смесь сгорает в цилиндрах. Конструкция также не обходится без штуцера и масляных шлангов.

1. Отличная характеристика крутящего момента

Материал по теме Вспышка двигателя: что даст и чем грозит

Разгон автомобиля — хоть с механической коробкой передач, хоть с автоматом — очень зависит от того, насколько быстро двигатель сможет выйти на максимальную мощность с холостого хода. А мощность, как известно, пропорциональна произведению оборотов коленвала на крутящий момент. Поэтому необходимо, чтобы двигатель на минимально возможных оборотах обеспечивал большой крутящий момент.

Двигатель с наддувом устроен так, что турбокомпрессор обеспечивает довольно высокое давление наддува очень «рано», при низких оборотах коленчатого вала. В результате мы получаем большой крутящий момент на низких оборотах. Кроме того, крутящий момент не может быть увеличен, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на детали двигателя. Перепускной клапан начинает работать и направляет часть выхлопных газов мимо турбины. Таким образом, производительность турбокомпрессора ограничивается, и на кривой крутящего момента появляется горизонтальная полка. Именно за эту характеристику турбодвигателей их любят, особенно активные водители.

При каких оборотах “включается” турбина (турбоподхват)

Многие водители убеждены, что турбина включается только на высоких оборотах, потому что на малых оборотах они не ощущают влияния турбонаддува на движение. Это полуправда — на самом деле турбина на автомате работает постоянно, но на малых оборотах впрыск слабенький. Давайте рассмотрим его поближе:

• При работе двигателя до 1500-2000 об/мин выхлопные газы создают лишь небольшое давление на лопатки турбины. Поэтому в камеру внутреннего сгорания впрыскивается небольшое количество кислорода, чтобы водитель не чувствовал прибавки мощности. Это явление называется турбоямой.
• При увеличении мощности выше 2000 об/мин выхлопные газы начинают воздействовать на турбины, что приводит к заметному впрыску кислорода в ДВС. Зависимость здесь прямо пропорциональная – чем больше оборотов, тем сильнее будет работать турбонаддув и наоборот. Это явление называется турбонаддувом.

Примечание! Многие турбины снабжены предохранительным клапаном, блокирующим работу агрегата на очень высоких оборотах (красная зона на тахометре). Это сделано для того, чтобы не повредить двигатель.

Плюсы и минусы

Турбированные двигатели имеют свои сильные и слабые стороны, поэтому не стоит верить заявлениям автопроизводителей об их явном преимуществе. Прежде чем решиться на автомобиль, оснащенный бензиновым двигателем с турбонаддувом, стоит взвесить все «за» и «против».

Преимущества

Самым большим преимуществом турбированного двигателя является его повышенная мощность, и в этом нельзя не согласиться с производителями. По мощности при аналогичном объеме цилиндров агрегат превосходит атмосферные двигатели на 20-30%. Дополнительные преимущества установки двигателя с турбонаддувом заключаются в следующем:

1. Повышение эффективности работы за счет оптимизации процесса сгорания безвоздушной смеси в цилиндрах. Из-за этого значительно снижается расход топлива на обеспечение работы эквивалентного по мощности атмосферного двигателя.
2. Снижение шума и вибраций во время движения.
3. Экологичность. Эффективное сгорание топлива внутри цилиндров значительно снижает количество выбросов в атмосферу через выхлопную трубу. Эксперты отмечают, что введение новых норм выбросов в Европе и США увеличило производство автомобилей с бензиновыми двигателями с турбонаддувом на 25%.
4. Компактные размеры. Двигатель из трех и даже двух цилиндров можно сравнить по мощности с четырехцилиндровым «атмосферником». Благодаря оптимальным габаритам такой двигатель имеет большее количество вариантов размещения в автомобиле.

Недостатки

При всех своих преимуществах турбонаддув имеет и отрицательные стороны:

1. повышенная чувствительность к качеству топлива. Отсюда необходимость использовать бензин более высокого качества. Турбированный двигатель быстро выйдет из строя, если его заставить работать на 92 бензине.
2. При активном использовании турбины расход топлива увеличивается в 1,5 раза. Любители езды в стиле «газ в пол» будут заправлять бак автомобиля в два раза чаще.
3. Необходимость частой замены масла. Смазка добавляется в двигатель и непосредственно в турбокомпрессор, поэтому расход увеличивается. Требования к марке масла также достаточно жесткие: можно использовать только качественные синтетические марки, стоимость которых на порядок выше минеральных или полусинтетических смазок. Кроме того, возникает необходимость в частой замене масла: каждые 8000 километров. В то время как в атмосферных двигателях процедуру можно проводить через 12 и даже 15 тысяч километров пробега. Несвоевременная замена масла и фильтров приведет к изменению параметров турбины и ее скорому выходу из строя.
4. Дорогой ремонт. Комплектующие для двигателей с турбонаддувом имеют достаточно высокую цену, поэтому их ремонт требует значительных вложений. Стоимость ремонта еще больше возрастает из-за нехватки квалифицированных работников СТО. Не все автосервисы возьмутся за ремонт двигателя с турбонаддувом, а за квалификацию мастеров придется заплатить на 40-50% больше. Капитальный ремонт турбированного двигателя требуется каждые 150-200 тысяч километров.
5. Функции во время работы. Автомобиль с турбодвигателем необходимо правильно завести и заглушить. После запуска двигатель должен работать на холостом ходу, и чем старше автомобиль, тем дольше требуется «езда». Также после остановки автомобиля не выключайте двигатель сразу.
6. Проявление эффекта «турболаг». Так называют характерную ошибку, когда машина медленно реагирует на нажатие педали газа. Двигатель не «тянет» на малых оборотах, в результате машина не может сильно двигаться. При плотном движении и сложной дорожной обстановке в мегаполисах это достаточно опасное явление. Для решения проблемы конструкторы предлагают установить на двигатель две турбины, одна из которых будет работать на малых оборотах за счет оснащения электроприводом. Это снизит риск «турбо», но еще больше удорожит двигатель и при этом снизит надежность.

Двигатель с турбонаддувом чаще подвергается дорогостоящему ремонту и требует топлива высокого качества

Это важно! Последние автомобили практически избавлены от неудобств, связанных с «турболагами», за счет установки турбин с изменяемой геометрией. Но конструкторам пока не удалось добиться идеальной остроты отклика при дозировании тяги в процессе дросселирования, характерной для атмосферных двигателей.

Twin- и Biturbo

Система турбонаддува с двумя турбонагнетателями. Изначально он предназначался для преодоления инерционности системы, так называемых турбоям. Теперь позволяет увеличить мощность двигателя и поддерживать номинальный крутящий момент в широком диапазоне скоростей.

Существует три конструкции системы Twin Turbo: параллельная, последовательная и ступенчатая.

Twin Turbo — торговое название, синоним — Biturbo.

В некоторых источниках название Biturbo относится к системе с параллельной работой турбокомпрессоров, что не совсем соответствует действительности.

Параллельный Twin Turbo

Включает в себя два одинаковых турбокомпрессора, которые работают одновременно и параллельно друг другу. Поток выхлопных газов равномерно распределяется между турбонагнетателями. Сжатый воздух от каждого компрессора поступает в общий впускной коллектор и затем распределяется по цилиндрам.

Parallel Twin Turbo в основном используется на V-образных дизельных двигателях. Каждый турбокомпрессор установлен на своем выпускном коллекторе. Смысл такой системы в том, что две маленькие турбины имеют меньшую инерцию, чем одна большая. За счет этого уменьшается «турбо лага», турбокомпрессоры работают эффективно в большем диапазоне оборотов.

Последовательный Twin Turbo

Система Sequential Twin Turbo включает в себя два сопоставимых турбокомпрессора. Первый турбокомпрессор работает постоянно, второй включается при определенных режимах работы двигателя (частота вращения, нагрузка).

1. перепускной клапан наддува (байпас);
2. клапан управления воздухом;
3. датчик перепада давления;
4. клапан управления выхлопными газами;
5. вторичный турбонагнетатель;
6. интеркулер;
7. первичный турбонагнетатель;
8. перепускной клапан для выхлопных газов (вестгейт).

Переход между режимами обеспечивает электронная система управления, регулирующая подачу выхлопных газов на второй турбонагнетатель с помощью специального клапана. Когда выпускной регулирующий клапан полностью открыт, оба турбонагнетателя работают параллельно, поэтому правильнее называть систему последовательно-параллельной. Сжатый воздух от двух турбокомпрессоров подается в общий впускной коллектор и распределяется по цилиндрам.

Система последовательного двойного турбонаддува также минимизирует турбозадержку. В 2011 году BMW представила систему с тремя последовательными турбонагнетателями — Triple Turbo.

Двухступенчатый турбонаддув

Наиболее совершенной в техническом плане является двухступенчатая система турбонаддува (с 2004 года применяется на ряде дизелей Opel). Другой производитель, BorgWarner Turbo Systems, внедряет систему на дизельных двигателях BMW и Cummins.

Двухступенчатая система турбонаддува состоит из двух турбокомпрессоров разного размера, установленных последовательно в выпускном и впускном (воздуховом) тракте. В системе используется клапанное регулирование потока выхлопных газов и нагнетаемого воздуха.

1. интеркулер;
2. перепускной клапан наддува (байпас);
3. турбокомпрессор высокой ступени;
4. турбокомпрессор низкой ступени;
5. перепускной клапан для выхлопных газов (вестгейт).

При низких оборотах двигателя клапан перепуска отработавших газов закрыт. Выхлопные газы проходят через небольшой турбокомпрессор (обладает минимальной инерцией и максимальной эффективностью), а затем через большой турбокомпрессор. Давление в выхлопных газах низкое, и большая турбина почти не вращается. На впуске предохранительный клапан наддува закрыт. Воздух последовательно проходит через большой (первая ступень) и малый (вторая ступень) компрессоры.

Когда обороты увеличиваются, турбокомпрессоры работают вместе. Выпускной перепускной клапан открывается постепенно. Часть выхлопных газов проходит прямо через большую турбину, которая раскручивается все сильнее. На входе большой компрессор сжимает воздух под определенным давлением, но оно недостаточно велико. Поэтому дополнительный сжатый воздух поступает в малый компрессор, где происходит дальнейшее повышение давления. Байпасный клапан все еще закрыт.

При полной нагрузке перепускной клапан отработавших газов полностью открыт. Газы практически полностью проходят в большую турбину, раскручивая ее до максимальной скорости и обеспечивая максимальное давление наддува. Малая турбина останавливается, потому что в таких условиях она начинает мешать, создает препятствие для воздуха, и через открытый бустерный клапан сжатый воздух поступает непосредственно в двигатель.

Таким образом, двухступенчатая система турбонаддува обеспечивает эффективную работу турбокомпрессоров на всех режимах работы двигателя и наилучшим образом решает известное противоречие дизелей между высоким крутящим моментом на низких оборотах и ​​максимальной мощностью на высоких оборотах.

Конструктивные особенности

Несмотря на то, что турбированные системы разных производителей имеют свои отличия, существует ряд общих для всех конструкций узлов и агрегатов.

В частности, любая турбина имеет воздухозаборник, воздушный фильтр, установленный непосредственно за ним, дроссельную заслонку, сам турбокомпрессор, интеркулер и впускной коллектор. Элементы системы соединены между собой шлангами и патрубками из прочных износостойких материалов.

Как наверняка заметят читатели, знакомые с конструкцией автомобиля, существенным отличием турбонаддува от традиционной системы впуска является наличие интеркулера, турбокомпрессора, а также конструктивных элементов, предназначенных для управления наддувом.

Турбокомпрессор, или, как его еще называют, турбокомпрессор, является основным элементом турбокомпрессора. Именно он отвечает за повышение давления воздуха во впускном тракте двигателя.

Конструктивно турбокомпрессор состоит из пары колес — турбины и компрессора, которые расположены на валу ротора. Причем каждое из этих колес имеет собственные подшипники и заключено в отдельный прочный корпус.

Как работает турбонаддув в машине

Энергия выхлопных газов в двигателе направляется на турбинное колесо нагнетателя, которое под действием газов вращается в корпусе, имеющем специальную форму для улучшения кинематики прохождения выхлопных газов.

Температура здесь очень высокая, и поэтому корпус и сам ротор турбины вместе с рабочим колесом выполнены из жаропрочных сплавов, выдерживающих длительное воздействие высоких температур. В последнее время для этих целей стали использовать и керамические композиты.

Колесо компрессора, вращаемое энергией турбины, всасывает воздух, сжимает его и затем нагнетает в цилиндры силового агрегата. В этом случае вращение компрессорного колеса также осуществляется в отдельной камере, куда поступает воздух после прохождения через воздухозаборник и фильтр.

Видео — для чего нужен турбокомпрессор и как он работает:

И турбинное, и компрессорное колеса, как было сказано выше, жестко закреплены на валу ротора. При этом вращение вала осуществляется с помощью подшипников скольжения, которые смазываются моторным маслом из системы смазки основного двигателя.

Подача масла к подшипникам осуществляется по каналам, размещенным непосредственно в корпусе каждого подшипника. Для герметизации вала от попадания масла в систему используются специальные уплотнительные кольца из термостойкой резины.

Несомненно, самой большой конструкторской трудностью для инженеров при проектировании турбокомпрессоров является организация их эффективного охлаждения. Для этого в некоторых бензиновых двигателях, где тепловая нагрузка наиболее высока, часто применяют жидкостное охлаждение нагнетателя. При этом корпус, в котором находятся подшипники, включается в двухконтурную систему охлаждения всего силового агрегата.

Еще одним важным элементом системы турбонаддува является интеркулер. Его цель – охлаждение поступающего воздуха. Наверняка многие из читателей этого материала зададутся вопросом, зачем охлаждать «забортный» воздух, если температура и так низкая?

Ответ лежит в физике газов. Охлажденный воздух увеличивает свою плотность, и в результате увеличивается давление. При этом интеркулер конструктивно представляет собой воздушный или жидкостный радиатор. По мере прохождения воздуха через него температура понижается, а плотность увеличивается.

Важной частью системы турбонаддува автомобиля является регулятор давления наддува, представляющий собой перепускной клапан. Он служит для ограничения энергии выхлопных газов двигателя и направляет часть их в сторону от турбинного колеса, что позволяет регулировать давление наддува.

Работа клапана может быть пневматической или электрической, а его работа осуществляется за счет сигналов, поступающих от датчика давления наддува, которые обрабатываются блоком управления двигателем автомобиля. Именно электронный блок управления (ЭБУ) подает сигналы на открытие или закрытие клапана в зависимости от данных, полученных датчиком давления.

В дополнение к клапану, регулирующему давление наддува, в воздушном тракте сразу после компрессора (там, где давление максимальное) может быть установлен предохранительный клапан. Цель его использования – защита системы от скачков давления воздуха, которые могут быть в случае резкого отключения дроссельной заслонки двигателя.

Избыточное давление, возникающее в системе, сбрасывается в атмосферу с помощью так называемого голубого клапана или подается на вход компрессора с помощью байпасного клапана.

Устройство и принцип работы турбонагнетателя

Основной частью нагнетателя, выполняющей основную функцию, является рабочее колесо с лопастями. Он вращается с огромной скоростью (200 тысяч оборотов в минуту) и действует как компрессор, нагнетая воздух в камеру турбины.

После этого воздух сжимается, за счет этого уменьшается объем, который этот воздух занимает. Однако давно известно, что по законам физики воздух имеет свойство нагреваться при сжатии. И это самый большой недостаток системы турбонаддува.

Разумеется, эта проблема не могла пройти мимо внимания конструкторов. Чтобы решить эту проблему, специалисты попытались использовать в дороге промежуточное охлаждение для перехода на двигатель.

В результате появился интеркулер. В этом устройстве используется эффект теплообменника, который имеет возможность охлаждать воздух за счет хладагента. Интеркулер способен увеличить мощность двигателя до 20%, при этом снижая вероятность детонации выхлопных газов.

Разницы между бензиновыми и дизельными двигателями с турбонаддувом практически нет. Разница только в степени наддува. Дизельные двигатели требуют большего давления и поэтому оснащены более мощными нагнетателями воздуха. Бензиновые двигатели имеют нагнетатели меньшей мощности, поскольку при слишком высоком давлении в камере сгорания может возникнуть детонация.

Работа турбокомпрессора на дизельном двигателе

Работа выполняется по следующей форме:

1. Компрессор перекачивает сжатый атмосферный воздух.
2. Воздушная масса смешивается с топливом и поступает в цилиндры.
3. Образовавшаяся топливно-воздушная смесь воспламеняется, что приводит в движение поршни.
4. Параллельно с этим процессом появляются выхлопные газы, которые направляются в выпускной коллектор.
5. Накопившиеся в организме газы значительно увеличивают скорость.
6. Вращение идет (по валу) на ротор компрессора, он всасывает новую порцию воздуха.

Получается интересное взаимодействие. Ротор вращается быстрее — поступает больше воздуха. Чем больше воздуха поступает, тем быстрее вращается ротор.

Принцип работы автомобильной турбины

Как было сказано выше, принцип турбонаддува в автомобиле основан на использовании энергии, выделяемой выхлопными газами двигателя. Газы вращают турбинное колесо, которое, в свою очередь, через вал передает крутящий момент на колесо компрессора.

Видео — принцип работы турбированного двигателя:

Он снова сжимает воздух и нагнетает его в систему. Охлаждаясь в интеркулере, сжатый воздух поступает в цилиндры двигателя и обогащает смесь кислородом, обеспечивая эффективную «отдачу» двигателя.

На самом деле именно в принципе работы турбины в автомобиле кроются преимущества и недостатки, устранить которые инженерам очень сложно.

Что такое турбодвигатель, и как работает турбированный мотор?

Проще говоря, что делает турбина: турбонагнетатель втягивает воздух, сжимает его, а затем подает сжатый воздух во впускной коллектор двигателя. Затем этот плотный, сжатый, насыщенный кислородом воздух резко входит в камеру сгорания, когда поршень движется вниз. Чем больше кислорода поступает в двигатель с большей скоростью, тем больше топлива может быть сожжено одновременно. А сжигая больше топлива, вы получаете больше энергии. Повышается мощность, машина становится более восприимчивой к нажатию на педаль газа.

Однако это только одна часть процесса бустинга. Второй, не менее важный этап начинается после завершения цикла горения. Горячие выхлопные газы с большой скоростью проходят через выпускной коллектор, выходят из камеры сгорания через выпускное отверстие. При движении по определенному участку выхлопного тракта (у разных автомобилей это расстояние разное, но как правило, чем оно меньше, тем большая мощность отдается на турбину), газы встречаются с лопатками турбокомпрессора и начинают вращать колесо турбины из-за очень высокого давления и, конечно же, скорости потока.

Вращающееся колесо компрессора всасывает свежий прохладный воздух с противоположной стороны турбины с помощью таких же лопастей, начиная процесс заново.

Это несложный процесс, но новичку может быть сложно его представить, поэтому взгляните на эту схему:

На первый взгляд все работает как часы, но есть одна небольшая проблема с процессом доставки: прохладный атмосферный воздух нагревается при сжатии, тепло забирает мощность вашего двигателя.

Инженеры давно устранили это несоответствие. Сжатый воздух перед подачей во впускной коллектор должен быть охлажден. Для этого сжатый воздух на пути к впускному коллектору проходит через теплообменник, иногда называемый «промежуточным охладителем».

Принцип работы устройства идентичен тому, что происходит в жидкостном радиаторе, с той лишь разницей, что воздух охлаждается воздухом (наиболее распространенная схема «воздух-воздух»), так как для охлаждения нагретого сжатого воздуха требуется используется внешний поток воздуха, который поступает на автомобиль, когда вы двигаетесь по дороге. Существуют также интеркулеры, работающие на воде, в таком радиаторе используется холодная вода для охлаждения воздушной массы до нужной температуры.

Что может сломаться в турбокомпрессоре автомобиля?

Наиболее частые поломки связаны с некачественным моторным маслом и забитыми воздушными фильтрами.

В первом случае рекомендуется вовремя заменить загрязненную деталь, а не чистить ее. Такая «экономия» может привести к попаданию мусора в центр системы, что негативно скажется на качестве смазки подшипников.

Такой же эффект оказывает масло сомнительного производства. Плохая смазка приводит к быстрому износу внутренних деталей, причем может пострадать не только дополнительный агрегат, но и весь двигатель.

При обнаружении первых признаков неисправности: течи смазки, нежелательной вибрации, подозрительно громких шумов следует немедленно обратиться в сервис для проведения полной диагностики двигателя.

Эксплуатация и техническое обслуживание автомобильных турбин

Сам блок усилителя мощности не требует отдельного обслуживания, но его исправность напрямую зависит от текущего состояния двигателя. На появление первых проблем указывают:

появление посторонних шумов;

заметный расход моторного масла;

из сопла идет сизый или даже черный дым;

резкое снижение мощности двигателя.

Часто побочные эффекты напрямую связаны с использованием некачественного масла или его постоянным недостатком. Чтобы не переживать по поводу преждевременного выхода из строя «главного органа» и его «стимулятора», следует прислушаться к советам специалистов:

чистить глушитель, фильтр и вовремя проверять состояние катализатора;

постоянно поддерживать надлежащий уровень масла;

регулярно проверять состояние герметичных труб;

прогрейте двигатель перед началом эксплуатации;

после агрессивной езды в течение 3-4 минут включить холостой ход для охлаждения турбины;

следуйте рекомендациям производителя по использованию соответствующего фильтра и марки масла;

проходить регулярное техническое обслуживание и следить за состоянием топливной системы.

Если все же стоит вопрос о серьезном ремонте, его следует проводить только в специализированной мастерской. В сервисе должны быть идеальные условия для поддержания чистоты, так как попадание пыли в систему недопустимо. Кроме того, для ремонта потребуется специфическое оборудование.

Как увеличить срок службы турбокомпрессора?

Три основных момента обеспечивают четкую и долговременную работу турбины:

1. Своевременная замена воздушного фильтра и поддержание необходимого количества масла в двигателе. Кроме того, следует использовать только материалы, рекомендованные производителем. Вы можете купить оригинальную продукцию у официальных дилеров/представителей компании, чтобы не покупать подделки.

2. Внезапная остановка после скоростной поездки приводит к тому, что система работает без смазки, так как турбинное колесо продолжает вращаться по инерции, а масло от заглушенного двигателя больше не подается. Это длится недолго, около полминуты, но такая постоянная практика приводит к быстрому износу подшипникового комплекса. Так что приходится либо снижать скорость постепенно, либо дать двигателю немного поработать на холостом ходу.

3. Не давите сильно на газ с одного места. Скорость лучше увеличивать постепенно, чтобы моторное масло успело хорошо смазать механизм поворота.

Правила очень просты, но их соблюдение вместе с рекомендациями производителя значительно продлит срок службы автомобиля. Как показывает статистика, лишь около 30% водителей следуют полезным советам, поэтому жалоб на неэффективность устройства довольно много.