6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Давление создаваемое турбиной в дизельном двигателе

Устройство и принцип работы турбокомпрессора

Турбокомпрессор (турбина) – механизм, применяемый в автомобилях для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. При этом привод турбины осуществляется исключительно за счет действия отработавших газов (выхлопа). Применение турбокомпрессора позволяет существенно увеличить мощность двигателя (примерно на 40%), сохраняя компактными его габаритные размеры и низкий уровень расхода топлива.

  1. Конструкция и принцип работы турбины
  2. Особенности эксплуатации турбин
  3. Виды и срок службы турбокомпрессоров

Конструкция и принцип работы турбины

Классический турбокомпрессор состоит из следующих элементов:

  1. Корпус. Выполняется из жаропрочных материалов (стали). Он имеет форму улитки с двумя разнонаправленными патрубками, оснащенными фланцами для крепления в системе турбонаддува.
  2. Турбинное колесо. Преобразует энергию отработавших газов во вращение вала, на котором оно жестко зафиксировано. Изготавливается из жаропрочных материалов (железо-никелевый сплав).
  3. Компрессорное колесо. Воспринимает вращение от турбинного колеса и нагнетает воздух в цилиндры двигателя. Колесо компрессора зачастую изготавливают из алюминия, что снижает потери энергии. Температурный режим на этом участке близок к нормальным условиям, и применение жаропрочных материалов не требуется.
  4. Вал турбины (ось) – соединяет турбинное и компрессорное колеса.
  5. Подшипники скольжения, или шарикоподшипники. Необходимы для крепления вала в корпусе. В конструкции может быть предусмотрен один или два подшипника. Смазка последних осуществляется общей системой смазки двигателя.
  6. Перепускной клапан – предназначен для управления потоком отработавших газов, воздействующим на колесо турбины. Это позволяет управлять мощностью наддува. Клапан оснащен пневматическим приводом. Его положение регулируется ЭБУ двигателя, получающим соответствующий сигнал от датчика скорости.

Принцип работы турбокомпрессора

Основной принцип работы турбины на бензиновом и дизельном двигателях заключается в следующем:

  • Отработавшие газы направляются в корпус турбокомпрессора, где воздействуют на лопатки турбинного колеса.
  • Колесо турбины начинает вращаться и разгоняться. Скорость вращения турбины при высоких оборотах может достигать до 250 000 оборотов в минуту.
  • Пройдя через колесо турбины, отработавшие газы отводятся в систему выпуска.
  • Компрессорное колесо синхронно вращается (поскольку находится на одном валу с турбинным) и направляет поток сжатого воздуха в интеркулер и далее во впускной коллектор двигателя.

Особенности эксплуатации турбин

В сравнении с механическим нагнетателем, работающим от привода коленчатого вала, достоинствами турбины является то, что она не отнимает мощность у двигателя, а использует энергию побочных продуктов его работы. Она дешевле в изготовлении и экономичнее в эксплуатации.

Хотя технически устройство турбины дизельного двигателя практически не отличается от систем для бензиновых моторов, на дизеле она встречается чаще. Основная особенность заключается в режимах работы. Так для дизеля могут применяться менее жаропрочные материалы, поскольку температура отработавших газов в среднем составляет от 700 °С в дизельных двигателях и от 1000°С в бензиновых моторах. Это значит, что устанавливать дизельную турбину на бензиновый двигатель нельзя.

С другой стороны, для этих систем характерны и разные уровни давления наддува. При этом стоит учитывать, что производительность турбины зависит от ее геометрических размеров. Давление нагнетаемого в цилиндры воздуха складывается из двух частей: 1 атмосфера давления окружающей среды плюс избыточное, создаваемое турбокомпрессором. Оно может варьироваться от 0,4 до 2,2 и более атмосфер. Если учесть, что принцип работы турбины на дизельном двигателе предусматривает поступление большего объема выхлопных газов, конструкция для бензинового мотора также не может устанавливаться на дизелях.

Виды и срок службы турбокомпрессоров

Основным недостатком работы турбины является возникающий на малых оборотах двигателя эффект “турбоямы”. Он представляет собой временную задержку отклика системы на изменение оборотов двигателя. Для устранения этого недостатка разработаны различные виды турбокомпрессоров:

  • Система twin-scroll, или раздельный турбокомпрессор. Конструкция имеет два канала, которые разделяют камеру турбины и, соответственно, поток отработавших газов. Это обеспечивает более быстрое реагирование, максимальную производительность турбины, а также предотвращает перекрытие выпускных каналов.
  • Турбина с изменяемой геометрией (с переменным соплом). Такая конструкция чаще используется на дизеле. Она предусматривает изменение сечения входа в колесо турбины за счет подвижности ее лопастей. Смена угла поворота позволяет регулировать поток отработавших газов, благодаря чему происходит согласование скорости отработавших газов и рабочих оборотов двигателя. На бензиновом двигателе турбина с изменяемой геометрией часто устанавливается на спортивных автомобилях.

К минусам турбокомпрессоров можно отнести и небольшой срок службы турбины. Для бензиновых двигателей он в среднем составляет 150 000 километров пробега машины. В свою очередь, ресурс турбины дизельного двигателя несколько больше и в среднем достигает 250 000 километров. При постоянной езде на высоких оборотах, а также при неправильном подборе масла сроки эксплуатации могут сократиться в два или даже в три раза.

В зависимости от того, как работает турбина, на бензиновом или дизельном двигателе, можно судить о ее исправности. Сигналом о необходимости проверки узла является появление синего или черного дыма, снижение мощности двигателя, а также появление свиста и скрежета. Для профилактики неисправностей необходимо вовремя менять масло, воздушные фильтры и регулярно проходить техобслуживание.

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Важность вопроса и объём проверок

Любой турбомотор, тем более дизельный, сложнее атмосферного и поэтому дороже. Намечающиеся неполадки обойдутся тем дешевле, чем раньше их заметить. Почти все они связаны со смазыванием узла наддува, хотя иногда вопросы вызывают и не относящиеся к нему непосредственно конструктивы силового агрегата. Эти причины также надо разделять в процессе диагностики. Хотя бы на те, которые мешают турбокомпрессору нормально работать, и общие неполадки в ДВС.

Читать еще:  Что такое контрактный двигатель плюсы и минусы

Контролю подлежат механически изнашивающиеся детали узла, наличие перегревов, изменения геометрии, состояние системы смазки, управляющие механизмы. Действовать можно с разной степенью демонтажа деталей, от косвенных исследований до снятия турбины с автомобиля.

Способы поиска самых частых неисправностей

Можно прибегнуть к помощи специализированной СТО, вооружённой профильной аппаратурой, где всё проделают быстро, точно и в максимальном объёме, но многое можно узнать и при самостоятельном анализе.

Признаки неисправности и поводы к проведению диагностики

Заметить первые подозрительные отклонения можно без приборов и инструментов:

  • машина теряет мощность, не укладывается в данные по динамике разгона;
  • из выхлопной трубы появляется дым сизого или чёрного оттенка, которого раньше не было;
  • увеличивается температура охлаждающей жидкости, это сопровождается шумной и жёсткой работой;
  • растёт расход горючесмазочных материалов.

Но, не всегда в проблемах виноват турбокомпрессор, но из-за своего режима работы он оказывается одним из самых слабых мест.

Агрегат наддува состоит из условно обозначаемых горячей и холодной сторон. Выхлопные газы раскручивают компрессор через одну крыльчатку, а вторая нагнетает воздух в цилиндры под избыточным давлением. Между колёсами ротора расположен соединительный вал, вращающийся в подшипниках скольжения на тончайшей масляной плёнке, создаваемой маслонасосом. Смазывающий поток проходит через картридж и сбрасывается обратно в масляную ванну.

Уплотняется вал в корпусе только по принципу лабиринта и плотной подгонки деталей, резиновых сальников тут нет. Поэтому малейшие отклонения от штатного режима приводят к выбросу в воздушную магистраль. Именно это и служит основным показателем возникшей проблемы.

Причины выброса и как их определить

Вызвать нештатный выход смазывающей жидкости могут разнообразные неполадки:

  • нарушение работы системы вентиляции, особенно маслоотделителя сапуна;
  • большая выработка поршневой группы, когда пропуск газов повышается, и удаление излишков уже не справляется;
  • влияние неисправных узлов впуска и выпуска, повышенное сопротивление воздушного фильтра и катализатора;
  • засор магистрали обратного сброса;
  • закоксовка или износ опорных втулок.

Для проверки можно отсоединить боковой патрубок от холодной части корпуса, поднести к нему лист бумаги и запустить мотор. Если масло выбрасывается, то это сразу будет заметно по потёкам на бумаге. Иногда тонкую выдуваемую струйку можно заметить визуально.

Если снять шланги с интеркулера, то можно обнаружить в нём накопления масла. Слив его и продублировав операцию после небольшого пробега, при повторном накоплении турбокомпрессор бракуется.

Механический износ

Сняв приёмный патрубок от воздушного фильтра можно получить доступ к крыльчатке нагнетателя. При попытке покачивания ротора пальцем будет заметен люфт в подшипниках. У исправного механизма осевая составляющая люфта практически незаметна, это порог чувствительности руки, величина порядка пяти сотых миллиметра. Радиальная составляющая больше, но если она достигает полумиллиметра – это уже ненормально. Такой ротор плёнку не удержит, да и сам способен задевать крыльчатками за корпус.

Внешний осмотр нагнетающей крыльчатки не должен выявить следов разрушения твёрдыми частицами набегающего потока. Это приводит к разбалансировке, что из-за огромной скорости вращения разрушит подшипники.

Вина прочих механизмов

Основные проблемы обычно создаёт система вентиляции картера. Забивается маслоотделитель, растёт давление, весь мотор начинает потеть через уплотнения, а турбонаддув испытывает масляное голодание из-за затруднённого обратного слива. Такую причину легко перепутать с износом опорных втулок. Хотя если неисправности вентиляции вовремя не устранить, то именно это и произойдёт.

Поверка достаточно проста, надо снять пробку заливной горловины и оценить давление при работающем двигателе. Наживлённая пробка не должна выталкиваться, а в идеале, наоборот, под ней будет разрежение, что заметно по прилипанию пробки к отверстию.

Большую роль играет качество и состояние моторной смазки. Малейшие сомнения должны стать поводом к обязательной замене. И проводить её следует каждые 5-7 тысяч пробега, независимо от рекомендаций изготовителя.

Расход масла через картридж турбонаддува недопустим. Дизель так устроен, что при большом неконтролируемом поступлении любого горючего продукта может пойти в разнос, то есть начать неуправляемо набирать обороты до полного разрушения. Поэтому диагностику турбины, хотя бы самую поверхностную, надо проводить регулярно, при каждом плановом ТО.

Ремонт турбины дизельного двигателя

Несмотря на заявленную производителем 10-летнюю бесперебойную эксплуатацию турбины, поломки случаются достаточно часто. Это отражается на работоспособности мотора. Нужно помнить, что реальный срок эксплуатации дизельной турбины составляет порядка 200 тысяч пробега. На эксплуатационный период оказывают влияние условия эксплуатации, а также конструктивные особенности агрегата.

Особенности дизельного турбокомпрессора

Турбина – это крыльчатка, надетая на вал, приводящий компрессор в действие. Для изготовления корпуса используется термостойкий сплав алюминия, для вала применяется среднелегированная сталь. Учитывая, что ремонту данные запчасти не поддаются, при неисправности их следует заменять. Корпус агрегата выливают из чугуна. Зачастую при эксплуатации изнашиваются гнезда уплотнительных колец и постель для подшипников.

Читать еще:  Все о рабочей температуре дизельных двигателей

Благодаря сложной конфигурации улитки образуются воздушные потоки, приводящие устройство в действие. Под улиткой турбинного компрессора расположена алюминиевая отливка, имеющая посадочное место под установку крыльчатки. При вращении, воздух засасывается центральным отверстием турбированного компрессора, затем сжимается и нагнетается к движку. Данная конструкция не обладает особой сложностью, однако при изготовлении ее необходимо придерживаться высочайшей точности и незначительного процента допусков.

Существующие причины поломки

Для определения возможных неисправностей, необходимо знать конструктивное наполнение турбины. Система турбонаддува содержит:

  • крыльчатку компрессора;
  • опорный вал;
  • колесо нагнетателя;
  • смазывающий штуцер;
  • узел подшипников;
  • регулятор давления наддува.

Учитывая высокую скорость вращения, максимальная нагрузка при работе достается подшипникам скольжения. Соответственно, нужно постоянно помнить о своевременной замене смазочных материалов, которые выбирают с учетом регламента производителей. Использование отработанной смазки, загрязнение ее топливом или водой способны спровоцировать закупорку топливных каналов, ускоренный износ подшипников, повреждение оси. Поломанная деталь не ремонтируется, но подлежит замене.

Нарушить функциональность турбины способен резкий старт, выполненный на холодном движке, а также резкая остановка мотора после интенсивной работы. Кроме того, внутрь турбокомпрессора могут проникнуть сторонние предметы, из-за которых может произойти поломка ротора и лопастей колеса. Это приводит к снижению уровня создаваемого давления.

Возможные неисправности турбокомпрессора

Благодаря сложным условиям эксплуатации, возможны различные неисправности турбонагнетателя:

  • утечка масла, с последующим попаданием в воздух, поступающий к цилиндрам;
  • не герметичность уплотнителей патрубков приводит к подсосу воздуха и потере мощности;
  • загрязнение масляных каналов;
  • деформация элементов или корпуса, образование трещин;
  • недостаточное количество воздуха, поступающего от воздушных фильтров.

Проанализировав состояние выхлопных газов, можно обнаружить начальный этап неисправности турбины. Предварительно определить возможные отклонения позволяет цвет выхлопа:

  • синий – говорит о загрязнении воздуха капельками масла;
  • белый – признак засорения масловыводящего канала;
  • черный – из-за утечки воздуха, происходит нехватка его в цилиндрах.

Кроме изменившегося цвета дыма, о необходимости посещения специализированного центра может свидетельствовать повышенное потребление моторного масла. Если на каждую 1000 км расходуется больше 1 л, это вынуждает задуматься о необходимости ремонта дизельной турбины.

Ремонт турбины на дизеле

Помните, что устранением неисправностей дизельной турбины должны заниматься квалифицированные специалисты. Одной из таких компаний по ремонту турбин является компания Rem-Turbo из Санкт-Петербурга. Специалисты компании выполнят ремонт турбины дизельного двигателя по приемлемой цене. Однако если вами овладело непреодолимое желание сделать это самостоятельно, прежде всего, проверяют качество, а также уровень масла. Помимо этого, оценивается возможность попадания внутрь узла посторонних предметов. Для проверки работоспособности турбины запускается двигатель, который должен работать без свиста и скрипа. Обязательной проверке подлежат воздушные фильтры, контролирующие движение воздуха. Исключив неисправность фильтра, переходят к обследованию сливного масляного трубопровода, в котором могут образоваться пробки, всевозможные повреждения или изгибы.

Следующим в очереди на диагностику стоит ротор, его следует несколько раз провернуть вокруг собственной оси. Если при этом задевается корпус турбины, придется посетить СТО для проведения ремонта. Если двигатель работает слишком шумно, нужно проверить:

  • ротор;
  • ось турбины;
  • трубопровод для определения износа.

При неисправностях элементов конструкции без квалифицированного ремонта турбины и двигателя не обойтись.

Как увеличить ресурс турбины

Турбокомпрессор включается одновременно с движком, а выключатся после полной остановки агрегата. Запуск мотора активизирует подачу выхлопных газов к улитке турбины, вынуждая вращаться вал крыльчатки. Учитывая, что холостые обороты создают незначительно выхлопных газов, повышение оборотов способствует увеличению объема выхлопа, и приводит турбокомпрессор в рабочее состояние.

Несоблюдение рекомендаций производителя, а также эксплуатационных правил способно значительно снизить ресурс турбокомпрессора:

  • несоблюдение регламента обновления смазки;
  • использование смазочных материалов низкого качества;
  • прогазовка при холодном движке;
  • нарушенная подача смазки, вызванные загрязнением масляных каналов;
  • остановка прогретого мотора без предварительной выдержки на ХО.

Чтобы обеспечить продолжительную и бесперебойную функциональность дизельного двигателя, требуется регулярно контролировать чистоту воздушных фильтров и своевременно проводить ТО своему автомобилю.

Сломалась турбина на дизеле? Сколько стоит ремонт дизельной турбины? Оставьте заявку — мы вам перезвоним!

Или звоните по ремонту
в Спб: +7 (931) 961-51-61
в Мск: +7 (965) 203-09-90
Важно обратиться вовремя – бездействие удорожает любой ремонт.

У вас нет прав, чтобы отправлять комментарии

Ремонт турбин дизельных двигателей. Причины неисправностей

Неисправности турбины дизельного двигателя, несмотря на заявленный производителями 10-летний срок эксплуатации, встречаются довольно часто. В то же время от функционирования данного элемента конструкции зависит работоспособность мотора. Из этого можно сделать следующий вывод:

  • Необходимо регулярное обслуживание турбины.
  • Устройство турбины

Корпус турбины, устанавливаемой вместе с дизельным двигателем, изготавливается из чугуна. При активной эксплуатации автомобиля чаще из строя выходят постели, расположенные под подшипниками, а также гнезда уплотнительного кольца.

Сама турбина внешне напоминает раковину улитки. Движение компрессора проводится через вал, на который монтируется крыльчатка. Первый изготавливается из сплава алюминия, отличающегося повышенной стойкостью к воздействию жара, а второй – из среднелегированной стали. Ввиду особенностей конструкции обоих элементов в случае поломки их заменяют на новые.

Читать еще:  Что такое иммобилайзер двигателя в автомобиле

Турбина имеет достаточно сложную форму. Через ее внутреннюю часть подаются выхлопные газы, нагнетаемые компрессором, за счет которых увеличивается начальная мощность двигателя.

Признаки неисправностей

Изготовление турбины – это достаточно трудоемкий процесс, несмотря на кажущуюся простоту ее конструкции. Производителями агрегата приходится вымерять его размеры до долей миллиметра.

Прежде чем осуществлять ремонт турбин дизельных двигателей, необходимо провести предварительную диагностику.

Любые ошибки в ходе восстановления ткр приводят к резкому удорожанию работ ввиду высокой стоимости агрегата. Для выявления неисправностей и их устранения потребуется помощь опытного специалиста. Однако можно провести диагностику мотора самостоятельно. На наличие проблем с двигателем могут указать следующие признаки неисправности турбины:

  1. Выхлопные газы приобрели черный, сизый или синеватый оттенок.
  2. Мотор начал сильно шуметь в разных режимах работы.
  3. Температура двигателя регулярно достигает высоких отметок (наблюдается перегрев).
  4. Силовая установка стала потреблять заметно больше топлива и масла.
  5. Появление четких хлопков во время работы мотора, свиста или глухого гула.
  6. Снижение динамики автомобиля вследствие уменьшения уровня тяги. На низких оборотах силовой агрегат работает нестабильно.
  7. Появление запаха масла.

Причины появления поломок

Неисправности турбокомпрессора появляются по ряду причин.

Чаще всего поломки дизельного двигателя и турбины возникают из-за несвоевременной замены масла.

Длительное использование старой смазки, попадание в нее воды или топлива приводит к быстрому износу подшипников, закупорке масляных каналов или повреждению оси. Неисправный элемент подлежит замене. Отремонтировать его нельзя. К описанным последствиям приводит использование слишком густого масла.

Второй наиболее «популярной» причиной появления проблем с турбокомпрессором является снижение давления в масляных шлангах, вызванное неправильной установкой этих элементом или самой турбины. Эта проблема может привести к быстрому износу колец, шейки вала, подшипников.

Важно заметить: 5-минутная работа дизельного двигателя без масла наносит серьезные и непоправимые повреждения силовому агрегату.

Так же не следует забывать о том, что в турбокомпрессор могут попасть посторонние предметы. Их появление в работающей турбине приводит к поломкам лопастей колеса и ротора, из-за чего снижается уровень создаваемого давления.

Ремонт турбины

Ремонтировать свой двигатель рекомендуется на специализированной станции. Однако устранение некоторых неполадок можно осуществить и самостоятельно.

Для начала необходимо произвести визуальный осмотр турбины и оценить ее работу. Ремонт турбины своими руками начинается с проверки уровня масла и его качества. Кроме того, следует оценить вероятность попадания посторонних предметов внутрь конструкции.

Если указанные причины были исключены, то можно приступать к анализу цвета выхлопа. Изменение оттенка, а также снижение тяги нередко свидетельствуют о проблемах на впуске или выпуске. В первом случае речь идет об уменьшении объема подаваемого воздуха, во втором – о наличии утечек.

Чтобы проверить работоспособность турбины, необходимо запустить двигатель. Силовой агрегат не должен издавать никаких посторонних звуков типа скрипа или свиста. В исправном моторе с турбиной не прорывается воздух из соединений. Следом нужно проверить состояние воздушного фильтра.

В основном проблемы с функционированием впуска и выпуска возникают именно с этим элементом. Если фильтр выглядит нормально, то следом за ним необходимо проверить сливной маслопровод. В нем нередко образуются перегибы, повреждения или пробки.

Далее наступает очередь ротора. Его нужно несколько раз прокрутить вокруг своей оси.

Если ротор цепляет за корпус турбины, она подлежит ремонту.

Когда двигатель во время работы издает много шума, следует проверить:

  1. Все трубопроводы на предмет выявления их износа.
  2. Ось турбины.
  3. Ротор.

При наличии проблем с любым из описанных элементов конструкции потребуется квалифицированный ремонт двигателя и турбины.

О наличии неисправностей может сообщает некорректная работа системы наддува. Чтобы проверить последнюю, потребуется сторонняя помощь. Прежде всего следует найти патрубок, который соединяет турбину и впускной коллектор. Затем нужно запустить двигатель и пережать указанный патрубок рукой.

В этот же момент второй человек должно нажать на педаль газа и удерживать ее в течение 3 – 5 минут. Исправный патрубок отвечает на подобные действия водителя, раздуваясь под давлением. Описанный эксперимент необходимо повторить 3 – 4 раза. Если ни в одном из случаев патрубок не раздувается, значит, турбина неисправна.

Вне зависимости от того, какие появились «симптомы», указывающие на наличие проблем с системой наддува, рекомендуется тщательно осмотреть патрубки, фланцы, коллекторы и другие элементы двигателя на наличие в них трещин.

Профилактика неисправностей турбины

Чтобы увеличить срок эксплуатации турбины, нужно соблюдать несколько простых правил:

  1. Использовать только качественные масло и горючее.
  2. Отказаться от быстрых промывок турбины. Такая процедура способна за раз полностью вывести из строя агрегат.
  3. Своевременно менять воздушные фильтры.
  4. Замену масла необходимо производить после каждых 7 тысяч километров пробега.
  5. Обязательно прогревать автомобиль с турбированным дизельным двигателем.
  6. По завершении длительной поездки машина должна в течение трех минут поработать на холостых оборотах. Это позволит исключить появление углеродного осадка.
  7. Регулярное проведение диагностики силовой установки.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector