Охлаждение турбины дизельного двигателя

Что такое турбо-яма?

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

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

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

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из двух частей: из турбины и турбокомпрессора. Турбина служит для преобразования энергии отработанных газов, а компрессор – непосредственно для подачи многократно сжатого атмосферного воздуха в рабочие полости цилиндров. Главные детали системы – два лопастных колеса, турбинное и компрессорное (так называемые «крыльчатки»). Турбокомпрессор представляет собой технологичный насос для воздуха, приводимый в действие вращением ротора турбины. Единственная его задача – нагнетание сжатого воздуха в цилиндры под давлением.

Чем больше воздуха поступит в камеру сгорания, тем большее количество солярки дизель сможет сжечь за конкретную единицу времени. Результат – существенное увеличение мощности мотора, без необходимости наращивания объёма его цилиндров.

Составные части устройства турбонаддува:

  • корпус компрессора;
  • компрессорное колесо;
  • вал ротора, или ось;
  • корпус турбины;
  • турбинное колесо;
  • корпус подшипников.

Основа системы турбонаддува – это ротор, закреплённый на специальной оси и заключённый в особый жаропрочный корпус. Беспрерывный контакт всех составных частей турбины с чрезвычайно раскалёнными газами определяет необходимость создания как ротора, так и корпуса турбины из специальных жаропрочных металлосплавов.

Крыльчатка и ось турбины вращаются с очень высокой частотой и в противоположных направлениях. Это обеспечивает плотный прижим одного элемента к другому. Поток отработанных газов проникает вначале в выпускной коллектор, откуда попадает в специальный канал, что расположен в корпусе турбо-нагнетателя. Форма его корпуса напоминает панцирь улитки. После прохождения этой «улитки» отработанные газы с разгоном подаются на ротор. Так и обеспечивается поступательное вращение турбины.

Ось турбонагнетателя закреплена на специальных подшипниках скольжения; смазка осуществляется подачей масла из системы смазки моторного отсека. Уплотнительные кольца и прокладки препятствуют утечкам масла, а также прорывам воздуха и отработанных газов, а также их смешиванию. Конечно, полностью исключить попадание выхлопа в сжатый атмосферный воздух не удаётся, но в этом и нет большой необходимости…

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

Эксплуатация турбодизеля

Поскольку именно дизельные агрегаты являются основными «потребителями» по отношению к оснащению турбонаддувом, соответственно разберем ряд правил, которые нужно соблюдать во избежание неприятностей. Сегодня у многих автолюбителей в распоряжении личные транспортные средства с турбиной.

Правда далеко не каждый владелец знает, как правильно следует эксплуатировать подобный агрегат. Какой бы лучшим агрегат ни был бы, неправильная его эксплуатация сведет на нет все старания разработчиков.

Масло

В отношении любого силового агрегата масляное голодание противопоказано и особенно это относится к системе турбонаддува. У жидкого расходника здесь особенная роль — смазать подшипники (скольжения и качения), которые входят в состав турбокомпрессора. При снижении уровня масла эти элементы не получают необходимое количество смазки, что в результате заканчивается быстрым их износом.

По этой причине следует регулярно проверять, сколько масла для дизельных двигателей с турбонаддувом находится в картере. При необходимости восполнять потери. Помимо этого, нужно выяснить причину падения уровня расходника. И если этому имеет место нужно как можно скорее устранить причину.

Кроме того, раз уж нашлись средства на покупку автомобиля, оснащенного турбодизельной установкой, не следует скупиться на приобретении надежного масла. Любителям экономить на всем стоит вспомнить народную мудрость — скупой платит дважды!

Роль моторного масла для дизелей с турбиной нам уже известна. Соответственно приобретать дешевое масло, которое уже заведомо низкого качества, не стоит. В этом случае турбокомпрессор заранее обрекается на медленные мучения.

Следует учитывать один важный момент — те масла, которые рассчитаны на турбированные агрегаты немного отличаются по составу от обычных аналогов. Это обусловлено тем, что они подвергаются куда большим нагрузкам и температурным воздействиям. Также не рекомендовано смешивать масла с разной вязкостью. К примеру, нельзя лить 5w-30, когда ранее была залита смазка 10w-40.

Качество топлива

Турбина дизельного мотора отличается чувствительностью не только к качеству маслу, но и самого топлива. Если оно заведомо низкое, это грозит засорением топливной системы, что может закончиться чрезмерно низким давлением турбонаддува. В результате падает мощность силовой установки.

Чтобы восполнить потери турбина вынуждена работать в предельном режиме. А это сокращает ресурс агрегата. В соответствии с этим, рекомендуется заправлять свои турбированные автомобили только на тех, заправочных станциях, к которым есть доверие.

Холостые обороты

Неписаное правило для турбированного двигателя — избегать работы в режиме холостого хода больше чем на полчаса. Этого времени хватает, чтобы произошло засорение турбины. Также нельзя исключать вероятность подсоса масла непосредственно в цилиндры. А это отрицательно образом сказывается на всей цилиндропоршневой группе (ЦПГ).

Однако в том случае, когда приходится держать мотор на холостых оборотах большую часть времени, нужно держать их в пределе от 1200 до 1600 об./мин.

Своевременное ТО

Особенности эксплуатации дизельных двигателей с турбонаддувом подразумевают и это правило. А его следует придерживаться не только владельцам машин с турбиной, всех остальных это тоже касается. В частности необходимо регулярно менять моторное масло и фильтры в соответствии с регламентом производителей.

А поскольку турбированный агрегат работает в более тяжелых условиях, нежели обычные атмосферные аналоги, то сроки прохождения ТО будут короче. Иными словами «сильный» дизельный мотор чаще нуждается в замене масла и прочих расходниках.

Глушение мотора

Речь идет о том, чтобы не глушить двигатель сразу же после остановки машины. В первую очередь это касается тех владельцев автомобилей, у которых моторы не оснащены системой «Start&Stop». Объяснение этому простое — после того как турбодизельный агрегат будет остановлен, крыльчатки турбины еще будут продолжать вращаться, однако масла для смазки подшипников уже меньше.

В результате ротор вместе с подшипниками перегреваются, что ведет к скорому их износу. В связи с этим, после запланированной остановки нужно выждать какое-то время, прежде чем глушить двигатель. 5 минут будет достаточно для охлаждения турбины.

Можно ли глушить современный турбодвигатель сразу после остановки?

Есть среди автолюбителей такое правило: “турбированный двигатель нельзя глушить сразу после остановки, нужно дать время турбине остыть”. С чем это связано? Давайте разберемся с технической точки зрения.

Турбина использует давление выхлопных газов, которые раскручивают крыльчатку так называемой горячей части (часть называется горячей, потому что выхлопные газы горячие, абсурдно, но просто).

Крыльчатка горячей части соединена с крыльчаткой в холодной части, у которой другая задача – создавать избыточное давление на впуске двигателя и это уже холодная часть.

Чем больше давление на впуске, тем больше воздуха попадет в цилиндры, а, следовательно, больше кислорода. Если просто, то это примерно, как подуть на тлеющие угли, они начнут разгораться – выделять больше энергии.

Турбина во время работы может разогреваться до 800 градусов, именно поэтому воздух, который она нагнетает на впуск проходит также через контур охлаждения “интеркулер”.

Чтобы при такой температуре механизм мог работать его нужно смазывать = охлаждать, в картридж турбины подается масло, которое смазывает и охлаждает ротор и его составные части.

Что происходит если нагреть турбину и не остудить её (даже на холостом ходу её температура достигает 100 градусов)?

Масло, которое в ней осталось подгорает и оставляет на стенках кокс и нагар, который в последствии работает как абразив.

Но всё это имеет отношение по больше степени к старым автомобилям, а как дела сейчас?

Просто представьте, что в германии производители напишут, что нужно постоять на холостом после поездки? Да их сразу оштрафуют экологи, там строго всё, места мало, воздуха тоже. С другой стороны, как им быть, если клиенты толпами поедут на гарантию для замены турбины? Им и так хватает негативной славы.

К современным турбинам подводится не только масло, а также контур с антифризом.

Таким образом, турбина изначально лучше охлаждается и пиковое значение нагрева у неё значительно меньше. Но суть даже не в этом, в системе охлаждения стоит отдельная электропомпа, которая даже после остановки двигателя какое-то время продолжает “гонять антифриз”.

Также в некоторых турбо моторах отдельный контур охлаждения проходит через выпускной коллектор (который отлит одним элементом с головкой блока цилиндров), такой подход применяется для быстрого прогрева антифриза, а также для дополнительно охлаждения выпускного коллектора в режимах «тапок в пол».

О чем это говорит?

О том, что жить без турбо таймера можно, глушить сразу можно, но всё-таки думайте, как вы ехали, даже минуты хватит, чтобы масло с антифризом быстро сделали свою работу. Если время позволяет хуже от недолгой работы на холостом не будет. Но если вы ехали умеренно, то ничего критичного не произойдет.

Всем спасибо за внимание! Если статья вам понравилась, то поддержите нас большим пальцем вверх, а также подписывайтесь на канал, так вы не пропустите новые публикации!

Источник

Самостоятельная проверка

Первоначальную проверку можно провести самостоятельно, чтобы не тратить деньги на компьютерную диагностику, которая зачастую стоит очень дорого. Сначала нужно тщательно проверить турбокомпрессор.

Сначала проверяется уровень и качество моторного масла, используемого в дизельном двигателе. Затем убедитесь, что в компрессор не попали посторонние предметы.

После проведенных обработок необходимо оценить цвет излучения. Также это может указывать на конкретные проблемы с турбиной. Если цвет выхлопа черный и наблюдается заметное падение мощности, то, скорее всего, это перегруженная смесь. Возникает из-за выхода из строя системы впуска-выпуска воздуха. Недостаточно воздуха поступает во впускные цилиндры, а на выпуске могут быть утечки, ведущие к потере мощности.

Синий или даже белый дым из выхлопной трубы означает, что масло поступает в цилиндры, а затем горит в рабочей камере. В этом случае расход масла может возрасти примерно до одного литра на 1000 километров. Необходимо проверить работу ротора ичистота фильтров. Рабочее колесо должно иметь небольшой люфт и не касаться корпуса, иначе деталь требует немедленного осмотра и ремонта.

Сильно загрязненный фильтр не пропускает необходимое количество воздуха, что вызывает перепад давления между корпусом турбокомпрессора и подшипниковым элементом. Из этого картриджа масло поступает в компрессор. Если это не фильтр, проверьте всю систему подачи масла, шланги и муфты на предмет перегибов, трещин и зазоров.

Трубопроводные соединения можно проверить на герметичность при работающем двигателе. Свист и скрип при прохождении воздуха через систему указывают на необходимость затягивания хомутов. Любой люфт или повреждение приведет к недостаточной подаче воздуха в цилиндры.

Еще одна причина неисправности турбины — неправильный слив масла из-за попадания газов в картер. Необходимо проверить систему вентиляции, чтобы дизель не начал дышать.

Общие рекомендации

Важно понимать, что двигателю нужен правильный подход во всех аспектах – в момент пуска, движения и остановки двигателя. Так, наибольший износ происходит в течение первых нескольких минут после пуска мотора

Причина – холодное моторное масло, которое не может нормально смазывать элементы силового узла. Если вы встретите  рекламу, где производитель обещает быстрый прогрев за 10-13 секунд, то можете быть уверены – это неправда. 

Лишь через минуту после пуска мотора открывается перепускной клапан, а еще через 3-5 минут достигает оптимального прогрева и выходит на оптимальный режим  работы лямбда-зонд. Получается, что общее время прогрева около пяти минут. По происшествие этого времени можно и нужно ехать. Более того, стоять дольше – опасно для двигателя. При этом начальные обороты мотора должны быть не больше 2000-3000 до момента, пока силовой узел не прогреется до необходимой нормы, а стрелка температурного режима не станет на обычное место в средней части шкалы.

Таким образом, для продления «жизни» двигателя выполняйте несколько советов. Они касаются ключевых моментов («инь и янь») – пуска и остановки силового узла:

Перед парковкой благоприятное воздействие на мотор имеет медленная езда с небольшими оборотами мотора (даже больше чем работа на холостом ходу).

Как глушить дизельные моторы?

В авто с бензиновыми моторами все проще – в них  достаточно повернуть ключ в замке зажигания и двигатель глохнет. В случае с дизелем ситуация выглядит по-другому. Здесь нет зажигания, поэтому и глушить мотор нужно по другому принципу

Для увеличения ресурса силового узла важно соблюдать несколько простых правил и знать ряд основных принципов.

Чтобы дизельный мотор заглох, достаточно перекрыть ему топливо. На «легковушках» все сделано по аналогии с бензиновыми авто – достаточно перевести ключ в нужную позицию

При этом срабатывает электрический клапан, и солярка перестает поступать в двигатель. На современных же авто подаются специальные импульсы для открытия форсунок.

Чтобы заглушить дизель на грузовых машинах, автобусах или тракторах, стоит нажать на кнопку, расположенную в специальном рычаге. Также она бывает на полу (около ног водителя) или на приборной панели. В таких авто топливо перекрывается более простым – механическим способом. Специальную кнопку нужно нажать и держать до момента, пока мотор не перестанет работать.

При движении на автобусе или грузовом авто, когда необходимо замедлить скорость и остановиться, глушите мотор без нажатия педали сцепления.  В этом случае двигатель испытывает минимальные нагрузки. Недостаток метода в том, что использовать его можно лишь на автобусах и грузовых авто, в которых есть механический привод. Если же выполнить такие манипуляции на машине с механическим приводом, то есть большой риск выхода из строя системы питания.

В случае поломки электрического клапана, закрывающего путь топливу, действуйте следующим образом. Опускайте сцепление и в этот же момент выжимайте педаль тормоза. Чтобы добиться максимальной эффективности, заблаговременно включайте наивысшую скорость.

При остановке дизельного мотора в холода налейте в масляный картер немного бензина (достаточно 150-200 мл). Таким способом вы повышаете общую вязкость масла и упрощаете процесс последующего запуска мотора. После успешного пуска и прогрева силового узла бензин испарится и не принесет вреда системе.

Если нужно заглушить мотор после длительной поездки, дайте ему 2-3 минуты для работы на холостых оборотах. Благодаря такой предусмотрительности, повышается срок жизни силового узла. Как уже упоминалось, данная рекомендация особенно актуальна для дизельных турбированных моторов.

Если турбины нет, то использовать такой прием можно по желанию. Это обусловлено тем, что в современных иномарках есть турботаймеры. После отключения зажигания мотор принудительно работает какое-то время, а после этого останавливается. Турботаймеры сами производят расчет, когда мотор должен заглохнуть без особого риска. Если же турботаймера нет, то совет остается в силе.

Верьте производителю

Регламент замены масла раз в 15 тысяч? Ну все, можно расслабиться. Некоторые умудряются ходить и по 20, и 25 тысяч — ведь производитель моторного масла уверяет, что его срок в 1,5-2 раза больше. Ну а дилер регламентирует: в двигателе масло меняем каждые 15 тысяч, в трансмиссии не меняем вообще.

И приходится потом проводить капительный ремонт, а то и замену двигателя. Особенно губительно завышение нормальных сроков замены масла для дизельных двигателей. Специалисты рекомендуют менять в них масло вообще каждые 5-8 тыс. км для наших отечественных реалий (качество топлива, морозы и т.п.). И обязательно вместе с маслом менять фильтр. Почему? Смотри первый пункт.

А еще двигатели, выпущенные после 2000 года, предрасположены к «масложору». Нет, заговор автопроизводителей тут ни при чем.

Просто поршни стали делать меньшего размера, кольца — тоньше, дренажные отверстия уменьшились тоже. В результате даже недолгая передержка масла вызовет закоксовку поршневых колец. То есть кольца и детали камеры сгорания двигателя покроются хорошим таким, плотным черным нагаром. А там и до «капиталки» недалеко.

Особенно рискуют в этом смысле владельцы турбированных дизельных ДВС — с учетом постоянного перегрева масла, шансов поменять кольца у них намного больше.

Ну а когда масло просто доливают, и меняют с периодичностью, указанной дилером, сценарий совсем печальный — прогар клапанов, потеря компрессии, риск детонации… Финиш.

Причины неисправности

Чтобы проверить турбину и выявить неисправность, необходимо понимать, какие типы неисправностей могут возникнуть в системе турбонагнетателя.

Обычно наиболее проблемными компонентами являются сальники и подшипники. Износ этих деталей может вызвать люфт, шум, можно встретить шпонку турбины. Система смазки, вентиляционные клапаны или поршневые кольца уже могут быть изношены. В этом случае продукты сгорания дизельного топлива попадают в картер и приводят к негативным последствиям.

Если вы заметили дым в выхлопе, в основном голубоватого цвета, обратите внимание на клапан PCV. Его выход из строя вызывает повышение давления масла в турбине, что приводит к выдавливанию смазки через уплотнения

Если масло попадает наружу или во впрыскиваемый воздух, масло меняет состав смеси, в результате чего двигатель значительно теряет мощность и выделяет вышеупомянутый дым.

Признаки того, что турбина «умирает»

Выход турбины из строя во многих случаях происходит очень быстро, причин тому несколько: это может быть, как уже упоминалось, недостаток масла, попадание твердыми частицами по колесу компрессора и по колесу ротора турбины, также к поломке может привести ДТП

Однако чаще турбонагнетатель приходит в негодность постепенно, и у автовладельца есть время обратить внимание и принять необходимые меры по устранению причин поломки либо обратиться к специалистам

Выделяется несколько наиболее распространенных признаков выхода из строя турбины. К ним относятся следующие:

  • наличие посторонних шумов со стороны турбины во время работы силовой установки (свист либо гул);
  • появление сизого дыма из выхлопной системы;
  • резко увеличивается расход масла;
  • падает давление наддува.

Для определения поломок на ранних стадиях, достаточно внимательно слушать свой автомобиль. Например, у машины упала мощность или она утратила динамику, это говорит о том, что турбина не создает достаточного давления.

Иногда причиной тому служит повышенное противодавление из-за сильного загрязнения катализатора. Также к этому могут привести и неисправности электромагнитного клапана (управляющего вакуумом турбины), что тоже влечет понижение мощности двигателя.

Если же эти элементы работают исправно, тогда стоит проверить перепускную заслонку или изменяемую геометрию. Часто при агрессивном стиле езды поток отработанных газов идет мимо клапана, либо поврежденная изменяемая геометрия, цепляет корпус турбокомпрессора и не направляет воздух на колесо турбины. В таком случае коэффициент полезного действия турбины сильно падает. Если таким образом выявить причину поломки не удалось, тогда потребуется демонтаж турбокомпрессора с силовой установки.

На скорый выход из строя турбину и возможный признак дефекта может также указать дым из выхлопной системы.

Система подачи воздуха в дизельный двигатель

Как известно, современный дизельный двигатель на разных автомобилях и спецтехнике обычно оснащается турбокомпрессором. Также данное решение активно используется и на турбобензиновых ДВС.

Другими словами, для получения необходимой отдачи от моторов силовую установку дополнительно турбируют. Дизельный агрегат с турбонаддувом получил название турбодизель. Давайте остановимся на схеме подачи воздуха в такие моторы более подробно.

Как и в случае с бензиновыми ДВС, система питания дизельных моторов воздухом предполагает его забор из атмосферы, очистку поступающего воздуха и дальнейшую подачу в цилиндры. При этом воздух дополнительно проходит через турбину, охлаждается и уже затем поддается в камеру сгорания, причем нагнетается под давлением.

На примере турбодизеля стоит выделить следующие элементы системы питания воздухом:

  • воздухозаборник;
  • воздухоочиститель (воздушный фильтр);
  • турбокомпрессор;
  • специальный воздушный радиатор (интеркулер);
  • впускной коллектор;

С функцией воздухозаборника и воздушного фильтра мы уже ознакомились при рассмотрении атмосферного бензинового мотора. Что касается турбодвигателей на спецтехнике, которая работает в условиях сильной запыленности и общего загрязнения воздуха, используется многоступенчатая система очистки (двух или даже трехступенчатые схемы). В конструкцию может быть включен инерционный предварительный очиститель воздуха и другие подобные решения.

Итак, после прохода через фильтры, воздух втягивается в турбокомпрессор. После турбины воздух идет по трубопроводам уже под давлением, проходя через так называемый воздушный радиатор. Дело в том, что после сжатия в турбине воздух нагревается. При этом если его охладить перед подачей в цилиндры, тогда общая масса воздуха увеличивается.

В результате такого снижения температуры в камеру сгорания удается подать больше воздуха, что позволяет более полноценно и эффективно сжечь топливо, добиться прироста мощности, улучшенной экономичности и снизить токсичность выхлопа.

Далее сжатый и охлажденный воздух попадает во впускной коллектор, а затем и в цилиндры дизельного двигателя. Что касается турбокомпрессора, данное устройство использует энергию отработавших газов. Если просто, газы под давлением вращают турбинное колесо, за счет такого вращения начинает крутиться и компрессорное колесо, которое закреплено на одном валу вместе с турбинным колесом. Затем выхлоп после турбины попадает в выпускную систему ТС и выводится в атмосферу.

Сейчас читают

Замена расширительного бачка своими руками

Самостоятельная полировка стекол фар под линзы Пошагово,…

Отметим, что существует много разновидностей турбин, которые отличаются по размерам, по своей производительности и могут иметь ряд индивидуальных отличий в общей схеме устройства. Еще добавим, что дизельный двигатель долгое время вообще не имел дроссельной заслонки по сравнению с бензиновыми аналогами. В двух словах, мощность в дизельном агрегате регулируется не количеством подаваемого в цилиндры воздуха, а количеством впрыскиваемого горючего.

Кстати, на современных дизельных ДВС дроссельная заслонка все же появилась, но она выполняет другие задачи. Если точнее, снижается токсичность выхлопа в соответствии с жесткими экологическими нормами.

Работает дроссельный узел тогда, когда нагрузки на двигатель минимальны, то есть мотор не нуждается в мощном потоке свежего воздуха. В этот момент заслонка частично перекрывает подачу воздуха, параллельно с этим срабатывает клапан системы рециркуляции отработавших газов EGR.

В результате оставшийся воздух перемешивается с выхлопными газами, после чего такая смесь снова поступает в цилиндры. Подача выхлопа вместе с воздухом снижает температуру в камере сгорания, в результате в отработавших газах отмечается уменьшение окиси азота.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий