- Призначення автомобільного турбокомпресора
- конструкція турбокомпресора
- Принцип роботи турбокомпресора і його недоліки
- Відео: Пристрій і несправності турбіни
- Несправності і їх діагностика
Наша сеть партнеров Banwar
З моменту появи двигуна внутрішнього згоряння і використання його на автомобільному транспорті, конструктори билися забезпеченням максимально можливо виходу потужності при мінімальних переробках силової установки.
Призначення автомобільного турбокомпресора
Принцип роботи турбокомпресора
На даний момент рішенням даної проблеми є використання турбокомпресора, він же турбонаддув, турбонагнітач. Суть роботи даного пристрою - забезпечення підвищеного тиску повітря, що подається в циліндри силової установки. Завдяки застосуванню турбокомпресора конструкторам вдалося підвищити вихідну потужність без потреби в конструктивному зміні двигуна, збільшення обсягу камер згоряння і оборотів колінчастого вала. При цьому споживання палива у турбированного мотора буде нижче за рахунок більш повного його згоряння в циліндрах.
Турбокомпресор на даний момент встановлюється і на бензинові, і на дизельні мотори. Але при цьому установка нагнітача більш ефективна на дизельних установках. Пов'язано це з особливостями роботи такого мотора - у дизеля ступінь стиснення в циліндрах майже вдвічі більше, ніж у бензинових, а швидкість обертання колінчастого вала - менше.
Ризик використання нагнітача на бензиновому моторі пов'язаний з можливим утворенням детонаційного згоряння в циліндрах через різке зростання кількості оборотів колінчастого вала. При цьому в бензиновому моторі наддув працює в більш жорстких температурних умовах. Температура відпрацьованих газів в бензиновому моторі вище, ніж у дизеля, а оскільки наддув використовує енергію відпрацьованих газів, то у бензинового агрегату нагнітач більше розігрівається.
Існуючі турбонаддувом можуть конструктивно відрізнятися, але всі вони включають в себе певні складові частини.
конструкція турбокомпресора
Принцип роботи системи турбонаддува
Наддувши включає в свою конструкцію повітрозабірник з повітряним фільтром, дросельну заслінку, турбокомпресор, інтеркулер (охолоджувач наддувочного повітря), впускний колектор і елементи управління. Всі ці елементи пов'язані між собою патрубками і напірними шлангами.
Основним елементом цієї системи є турбокомпресор, оскільки він забезпечує нагнітання повітря під тиском в систему. Складається він з двох коліс, посаджених на один ротор. корпус компресора складається з двох камер, в кожну з яких вміщено своє колесо.
Автомобільний турбокомпресор в розрізі
Перше колесо компресора - турбінне. Воно сприймає на себе енергію відпрацьованих газів і через ротор передає його на інше колесо. Тобто, турбінне колесо є провідним. Оскільки воно працює з розігрітими газами, то виготовляється це колесо, і також його камера з жароміцних матеріалів.
Друге колесо - компресорне. Воно отримує обертання від ведучого колеса і є веденим. Дане колесо засмоктує через повітрозабірник повітря, стискає його, підвищуючи тиск, і перепускає його далі.
Вільне обертання ротора забезпечується наявністю підшипників ковзання. Дані підшипники - плаваючі, тобто між ними, ротором і корпусом забезпечується зазор. Мастило цих підшипників виробляється від системи змащення двигуна. Щоб масло не випливало назовні, і не потрапляло в повітря або оброблені гази, в конструкції використовуються кільця ущільнювачів.
1 - крильчатка турбіни; 2 - крильчатка компресора; 3 - вал; 4 - підшипниковий вузол; 5 - штуцер подачі масла; 6 -регулятор. тиску наддуву.
У більшості турбонаддувов використовується повітряна система охолодження, але на деяких бензинових двигунах зустрічається і рідинна система охолодження компресора, що входить до складу системи охолодження двигуна.
Интеркулер включений в систему турбонаддува для забезпечення охолодження стисненого повітря. Під час роботи турбокомпресора повітря розігрівається, що призводить до зниження його щільності. При охолодженні щільність знову зростає і підвищується тиск. Интеркулер є звичайним радіатор. Він може охолоджувати повітря як за допомогою повітряного, так і рідинного охолодження. Після інтеркулера повітря подається у впускний колектор, а потім вже - в циліндри.
У турбонаддув входять елементи управління, які забезпечують належну роботу. Головним елементом управління є регулятор тиску. Даний регулятор являє собою перепускний клапан. Цей клапан регулює кількість поданих відпрацьованих газів на турбінне колесо. Даний клапан працює на основі показань датчика тиску наддуву, що входить в систему управління двигуном. Цей клапан забезпечує подачу тільки необхідної кількості відпрацьованих газів, інші пускаючи в обхід турбокомпресора.
Також в систему управління турбонаддува можуть входити ще один клапан-запобіжний, який встановлюється за компресором. Він забезпечує захист від можливих стрибків тиску в системі при різкому закритті дроселя. Цей клапан може або стравлювати надлишок тиску, або переганяти зайве повітря на вхід в турбокомпресор.
Принцип роботи турбокомпресора і його недоліки
Відео: Принцип роботи турбокомпресора (турбіни)
Принцип роботи турбонаддува досить простий: вихлопні гази надходять в камеру турбінного колеса і змушує його обертатися. Обертаючись, він через ротор приводить в рух турбокомпресор. Той в свою чергу засмоктує повітря, стискає його і подає в інтеркулер для охолодження. Після проходження інтеркулера повітря під тиском подається у впускний колектор. Робота наддуву контролюється і регулюється регулятором тиску, який дозує кількість відпрацьованих газів, що надходять в камеру турбінного колеса. Завдяки цьому здійснюється можливість зміни продуктивності турбонаддува в залежності від обертання колінчастого вала.
Але така конструкція має один істотний недолік - при різкому відкритті дросельної заслінки турбонаддув не встигає забезпечити необхідну кількість повітря для подачі в циліндри. Для цього йому потрібен певний час. Виливається це в освіту негативного ефекту, який отримав назву «турбояма». Тобто, водій різко натискає на педаль газу, розраховуючи різко прискоритися, але через брак повітря прискорення відразу не відбувається. Автомобіль почне набирати обертів тільки після того, як наддув забезпечить необхідну кількість повітря. Слідом за «турбоями» виникає ще один негативний ефект - «турбоподхват». Відбувається він після «турбоями» і супроводжується збільшеним тиском в турбонаддуве через інтенсивної роботи компресора.
Для вирішення проблеми появи існує кілька способів. Перший з них - використання комбінованого наддуву (що складається з механічного нагнітача і турбонагнетателя). На початковому етапі при різкому натисканні на педаль газу тиск у випускному колекторі забезпечує механічний нагнітач, робота якого не залежить від вихлопних газів, після в роботу вступає турбонагнетатель, а механічний відключається.
Відео: Пристрій і несправності турбіни
Другим способом подолання "турбоями» є використання подвійного турбонаддува, так званого «twin-turbo». Подвійний турбонаддув зазвичай застосовується на V-образних двигунах.
І третій спосіб - використання турбонаддува із змінною геометрією. У такій турбіні повітряний потік оптимізується за рахунок зміни площі каналу, по якому подається повітря.
Несправності і їх діагностика
При своїй досить простої конструкції, у турбокомпресора може виникнути велика кількість несправностей. Основними з них є:
- Витік масла через кільця ущільнювачів і потрапляння його в повітря, що подається в циліндри;
- Витік повітря в місцях з'єднання патрубків;
- Засмічення каналу відведення масла з компресора;
- Засмічення подає масляного каналу;
- Несправності системи управління;
- Тріщини і деформація корпусу компресора;
- Засмічення повітряного фільтра;
Про багатьох проблемах, які виникли з роботою турбонаддува можуть просигналізувати вихлопні гази. Синій дим з труби буде вказувати на потрапляння масла в повітря, чорний - на витік повітря, а білий - на засмічення відвідного масляного каналу.
Також про несправності може розповісти сам двигун і турбонаддув. Втрата динамічних розгону буде вказувати на проблеми з управлінням турбіною, свист при роботі мотора буде сигналізувати про витік повітря між компресором і двигуном, а деформація корпусу буде супроводжуватися скреготом.
Незважаючи на свої недоліки і несправності все більше автомобілів оснащуються турбокомпресорами, оскільки даний пристрій - дійсно корисне.