Характеристика турбин дизельного двигателя

Характеристика турбин дизельного двигателя

Турбина дизельного двигателя. Масло, работа и ресурс

Зачастую когда разговор идет про турбированный мотор, многие вспоминают что на бензине ресурс турбины не такой высокий, примерно 100 – 150 000 км. Однако на дизеле (его еще называют тяжелым топливом), срок службы этого узла может быть как минимум в два (а то и три) раза больше! Почему? Может быть, она там как-то по-особенному работает или используется специальное масло? Отчасти — да, отчасти — нет. Этот вопрос хотя и не сложный, но реально требует разъяснения. Как обычно будет текстовая версия + видео. Так что читаем смотрим …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

  • Устройство турбины
  • Температура выхлопа
  • Обороты
  • Масло
  • ВИДЕО ВЕРСИЯ

Почему то многие уверенны, что турбина на дизеле и на бензине, очень сильно различаются. НО это не так. Если взять классическое строение, то они будут очень похожи. Конечно, сейчас на дизелях есть варианты с изменяемой геометрией, с электронным управлением (ведь прогресс не стоит на месте), однако если взять классическую компоновку, здесь все одинаково. Тогда почему же такая разница в ресурсе, в чем подвох? Не спешите, давайте по порядку. Для начала давайте вспомним, как устроен этот узел

Устройство турбины

В принципе у меня уже есть статья – как работает турбина (почитайте познавательно, там, кстати и видео есть). Здесь же я напомню, простыми словами.

У турбокомпрессора есть две стороны: одна – горячая, другая – холодная. И в той и другой части, есть две крыльчатки (другие называют турбинные колеса). Они жестко соединены валом, который сидит на подшипниках (обычно это втулки, которые смазываются маслом). Если начинает раскручиваться одна часть (крыльчатка), соответственно начинает вращаться и другая.

Какой смысл работы: – отработанные газы, которые вырываются из блока цилиндров, попадают в выпускной коллектор, в котором (если выразится грубо) и установлена наша турбина. Отработанные газы раскручивают горячую крыльчатку (причем она может вращаться с бешеными оборотами, по 100 – 150 000 об/мин), а так как вал один, холодная крыльчатка также начинает вращаться с этими же показателями. Только она работает как компрессор, засасывает воздух из окружающей среды и нагнетает их в цилиндры двигателя. Благодаря этому воздушно-топливной смеси внутри становится намного больше, мощность растет.

Такое устройство характерно как для дизельного двигателя, так и для бензинового разницы у них практически нет (в остальном частные случаи).

Однако разница принципов работы, дает именно дизельному варианту более выигрышные условия.

Температура выхлопа

Если говорить про бензин — то она составляет примерно – 800 – 900 градусов Цельсия.

А вот у дизеля, она намного меньше (примерно на 250 — 300 гр.) и составляет всего 500 – 600 градусов Цельсия.

Чем же это выгодно? ДА все просто. Турбина, а именно ее вращающаяся часть (вал, втулки), должна хорошо смазываться. Обычно через них проходят тонкие масляные каналы, которые нужны еще и для отведения излишнего тепла.

Масло – обычное моторное, качественные варианты (скажем какая-то синтетика), прекрасно противостоит температурам (может выдержать до 900 — 1000 °C). НО как мы знаем температура выхлопа бензинового мотора, находится, можно сказать, на грани. А что если вы сильно и долго газуете (буксуете)?

Вот вам и 900-1000°C, масло которое проходит через каналы, может подгореть и «закоксоваться». Смазка будет скудной (либо ее вообще не будет), не будет отвода излишней температуры. И турбонагнетатель, очень быстро выйдет из строя.

У ДИЗЕЛЯ, таких проблем нет! Как мы также сверху разобрались, температура выхлопа всего 600°C, это намного меньше. Соответственно масло в более выгодных условиях, коксование (при должной смене), практически не должно проявляться.

Обороты

Чем выше обороты двигателя – тем больше отработанных газов — тем больше вращений турбины (думаю, это понятно). НО опять же таки, турбинные колеса, не могут раскручиваться до бесконечности (да они могут держать 100 – 150, даже 200 000 оборотов), но везде есть предел. В бензиновых же версиях, обороты двигателя могут доходить до 6 – 7000 (а нормальная работа 2-4000), то есть «поток отработки» очень высокий, турбинные колеса раскручиваются очень сильно – что не прибавляет им ресурса.

У дизеля, рабочие обороты в пределах 2 – 3000 (сейчас встречаются до 4000, но это редкость).

Значит поток отработанных газов — намного меньше. Раскручивание вала турбокомпрессора, намного меньше, что прибавляет ему ресурса, по сравнению с оппонентом.

Масло

НУ и наверное третья причина — это масло дизельного двигателя. Если не лезть сейчас в дебри, смазка для бензинового и дизельного варианта отличается, но не критично. Скажу больше, база у них одна, но различные присадки (у дизеля их банально больше и они немного другие).

При работе мотора на тяжелом топливе, зачастую образуется много серы (это побочные вещества при сгорании). Сера – это твердые кристаллы, которые могут быть причиной излишнего износа цилиндров, валов, вкладышей и т.д. Ее нужно убирать из силовой установки.

Для этого и существуют эти моющие присадки внутри дизельного масла. Таким образом, смазка турбины происходит эффективнее, чем у оппонента.

ДА И ИНТЕРВАЛ ЗАМЕНЫ, у мотора на «тяжелом топливе», должно проходить чаще. Например, на бензине сейчас рекомендованный интервал 15 000 км, а у дизеля – 10 000 км. Смазка лучше и качественнее что положительно влияет на все узлы и агрегаты.

Читать еще:  Что означает низкое давление масла в двигателе

Сейчас видео версия смотрим.

НА этом я заканчиваю, думаю мои материалы были вам полезны, ИСКРЕННЕ ВАШ АВТОБЛОГГЕР

(8 голосов, средний: 4,63 из 5)

Похожие новости

Основные причины большого расхода масла в двигателе. Почему он ж.

Ресурс ремня ГРМ. Разберем иномарки, а также ПРИОРУ, КАЛИНУ и ГР.

Как влияют гидрокомпенсаторы на мощность двигателя. Подробно + .

Турбина на двигатель — дизельный и бензиновый

Дизельная турбина и бензиновая турбина

  • Бензин или дизель?
  • В чем отличия между турбинами на дизельном и бензиновом агрегате?
  • Возможна ли замена бензиновой турбины на дизельную и наоборот?

Турбоагрегаты, предназначенные для бензиновых моторов, в отличие от дизельных рассчитаны на малую степень повышения давления. Поставить дизельную турбину на бензиновый двигатель означает спровоцировать опасность возникновения детонации. Кроме того, нехарактерные рабочие условия бензиновой турбины повлекут за собой гораздо меньшую эффективность агрегата.

Разница турбин по типу двигателя

Температура газа

Турбины дизельных двигателей раскручиваются благодаря выхлопным газам, максимальная температура которых равна 850 градусам. А вот на бензиновую турбину газ воздействует при температуре около 1000 градусов. Специалисты прогнозируют, что в очень скором времени из-за экологических ограничений придется увеличить указанную выше температуру воздействия. В этом и состоит главное отличие между турбинами дизельного и бензинового двигателя.

Материалы дизельной турбины и бензиновой

Из-за разницы температур различны и требования к материалам, используемым для изготовления «горячих» частей турбокомпрессора – корпуса и колеса турбины. Так, конструкция бензиновой турбины требует применения более жаропрочных и жаростойких сплавов, нежели турбина дизельная.

Из всего вышесказанного напрашивается вывод: использовать дизельную турбину для осуществления наддува двигателя, работающего на бензине, очень рискованно. То же самое можно сказать и по поводу эксплуатации дизельного мотора с бензиновой турбиной.

Механизмы VNT для турбин разных типов двигателей

VNT (Variable Turbo Geometry) — это турбокомпрессор с изменяемой геометрией с помощью специального направляющего аппарата.

Стоит отметить, что ассортимент турбоагрегатов, работающих на бензине, не включает никаких приспособлений, сравнимых по эффективности с турбинами для дизеля, оснащенными регулируемым сопловым аппаратом. Таких бензиновых турбоагрегатов просто-напросто не производят.

Технологии VNT, VTG, VGT, которые применяются в дизельных моторах с турбонаддувом современного образца, на сегодняшний день совершенно неактуальны для мира серийных бензиновых двигателей.

Почему же возникает такая ситуация? Дело в недостаточной надежности механизма VNT при высокой температуре выхлопных газов у бензиновых «зажигалок».

Аппарат становится малоподвижным после долгой работы при высоких температурах близких к 1000 градусам. Поэтому, на сегодняшний день, вопрос — «Каким должен быть идеальный турбокомпрессор?» остается открытым.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Турбонаддув обязан свои появлением пресловутой немецкой рачительности и практичности во всём. Ещё Рудольфу Дизелю и Готлибу Даймлеру, в конце XIX века, не давал покоя такой вопрос. Как же так: выхлопные газы просто так выбрасываются в трубу, а энергия, которой они обладают, не приносит никакой пользы? Непорядок… В веке двадцать первом, двигатели, оснащённые турбиной, давно перестали быть экзотикой и используются повсеместно, на самой разной технике. Почему турбины получили распространение прежде всего на дизельных двигателях и каков принцип работы этих полезных агрегатов, разберём далее – в строго научно-популярной, но наглядной и понятной каждому форме.

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.

Читать еще:  Датчик давления масла в двигателе тд 27 на ниссан атлас

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.

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.

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…

Как работает турбина дизельного двигателя

Мощность любого двигателя и производительность его работы зависит от целого ряда причин. А именно: от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Мощность двигателя возрастает пропорционально росту количества сжигаемого в нём за определённую единицу времени горючего. Но для ускорения сгорания топлива необходимо увеличение запаса сжатого воздуха в рабочих полостях мотора.

То есть, чем больше за единицу времени сжигается горючего, тем большее количество воздуха потребуется «впихнуть» в мотор (не очень красивое слово «впихнуть» здесь, тем не менее, очень хорошо подходит, поскольку сам мотор не справится с забором избыточного количества сжатого воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помогут).

В этом, повторимся, и состоит основное назначение турбонаддува – в наращивании подачи воздушно-топливной смеси в камеры сгорания. Это обеспечивается нагнетанием сжатого воздуха в цилиндры, которое происходит под постоянным давлением. Оно происходит вследствие преобразования энергии отработанных газов, проще говоря, из бросовой и утерянной – в полезную. Для этого, прежде чем выхлопные газы должны быть выведены в выхлопную трубу, а далее и, соответственно, в атмосферу, их поток направляется через систему турбокомпрессора.

Этот процесс обеспечивает раскручивание колеса турбины («крыльчатки»), снабжённого специальными лопастями, до 100-150ти тысяч оборотов в минуту. На одном валу с крыльчаткой закреплены и лопасти компрессора, которые нагнетают сжатый воздух в цилиндры двигателя. Полученная от преобразования энергии выхлопных газов сила используется для значительного увеличения давления воздуха. Благодаря чему и появляется возможность впрыскивания в рабочие полости цилиндров гораздо большего количества топлива за фиксированное время. Это даёт значительное увеличение как мощности, так и КПД дизеля.

Дизельная турбина в разрезе

Проще говоря, турбосистема содержит две лопастных «крыльчатки», закреплённых на одном общем валу. Но находящихся при этом в отдельных камерах, герметично отделённых друг от друга. Одна из крыльчаток вынуждена вращаться от постоянно поступающих на её лопасти выхлопных газов двигателя. Поскольку вторая крыльчатка с нею жёстко связана, то и она также начинает вращаться, захватывая при этом атмосферный воздух и подавая его в сжатом виде в цилиндры двигателя.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Читать еще:  Что под клапанами двигателя ваз 2110

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

  • регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
  • перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
  • и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
  • выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
  • герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

На дворе двадцать первый век, и никто уже не гонится за тем, чтобы название его легкового автомобиля было с модной в веке ХХ-м приставкой «турбо». Никто и не верит более в «магическую силу турбины» для резкого ускорения автомобиля. Смысл применения и эффективность работы системы турбонаддува всё-таки не в этом.

Разумеется, наиболее эффективен турбонаддув при его использовании на двигателях тракторов и тяжёлых грузовиков. Он позволяет добавить мощности и крутящего момента без возникновения перерасхода топлива, что очень важно для экономических показателей эксплуатации техники. Там он и используется. Нашли своё широкое применение турбосистемы также на тепловозных и судовых дизелях. И это наиболее мощные из созданных человеком турбин для дизельного двигателя.

Продажа турбин для дизельного двигателя

По заявлению производителей, турбокомпрессоры дизельных двигателей имеют ресурс, сопоставимый с ресурсом самого двигателя. Но на практике дизельная турбина может выйти из строя намного раньше. Почему же этот агрегат преждевременно выходит из строя, если расчетный срок его службы значительно больше ?

Причины выхода из строя дизельной турбины

  • Грязное масло или его недостаточное количество
  • Несвоевременная замена масла
  • Несвоевременная замена воздушного фильтра или его повреждение
  • Попадание в турбину постороннего предмета
  • Неисправности в системе смазки
  • Повышенная температура отработанных газов
  • Снижение пропускной способности сажевого фильтра или катализатора
  • Экстремальный режим работы

Как определить, что турбина вышла из строя?

Существуют следующие признаки неисправности турбины дизельного двигателя:

  • Ухудшение динамики автомобиля
  • Из выхлопной трубы идет черный или сизый дым
  • Снижение мощности двигателя
  • Повышенный расход масла
  • При работе турбины слышны посторонние шумы

При наличии хотя бы одного из этих признаков нужно прекратить эксплуатацию автомобиля и обратиться к специалистам, чтобы не усугубить положение, что впоследствии существенно увеличит стоимость ремонта турбины дизельного двигателя или даже сделает ремонт невозможным.

В некоторых случаях признаки неисправности двигателя и турбины совпадают, а для точного выяснения причин следует сделать профессиональную диагностику . К ремонту следует приступать только тогда, когда есть уверенность, что эти неисправности не связаны с двигателем или какой-либо другой системой автомобиля.

Ремонт турбокомпрессора на дизеле

При возникновении неисправности, диагностику и, по необходимости, ремонт турбины Вы можете выполнить в нашей организации «Протурбо».

+7 (343) 389-98-87 , г. Екатеринбург: ул. Старых Большевиков, 2а, лит.И

Мы профессионально поможем Вам оценить состояние турбокомпрессора, предложим оптимальные способы решения проблемы и подскажем, как поступить дальше: ремонтировать или же есть смысл заменить дизельную турбину на новую.

Ремонт дизельных турбин, а также финишный контроль качества ремонта мы выполняем на современном оборудовании, что исключает влияние «человеческого фактора» на качество ремонта, балансировки и настройки турбины после ремонта.

Замена картриджа

У нас также можно приобрести картридж на турбину любой модели. Поменять картридж можно и самостоятельно, но для этого необходимо располагать всем необходимым для этого инструментом и оборудованием. А таким оснащением могут похвастаться далеко не все автомастерские, что уж говорить о людях, столкнувшимся с этой проблемой впервые.

И еще одна причина доверить замену картриджа нашей организации: только у нас есть стенд для точной настройки вакуумных и электронных актуаторов механизма изменяемой геометрии (VNT). Все турбины после замены картриджа у нас проходят процедуру настройки механизма VNT. Без этого стенда данная процедура невыполнима. Если же данной операцией пренебречь, то после замены турбина не будет соответствовать заводским параметрам, следовательно, будет неправильно работать.

Поэтому во избежание проблем, рекомендуем обращаться к профессионалам.

Покупка новой турбины

Если же диагностика показала, что турбина ремонту не подлежит (такое редко, но случается), наши специалисты помогут выбрать и купить турбину на дизельный двигатель по оптимальной цене. Мы предлагаем широкий выбор дизельных турбин для всевозможных марок автомобилей. Осуществить выбор вам поможет каталог на нашем сайте, в котором представлены турбокомпрессоры известных брендов, либо Вы можете просто позвонить нам по телефону или отправить заявку по электронной почте и мы поможем Вам с подбором требуемого картриджа или турбины.

Приобрести турбину или картридж могут не только жители Екатеринбурга, но и любого города нашей страны. Мы осуществляем доставку турбокомпрессоров, картриджей и ремкомплектов турбин в минимальный срок, весь товар проверенного качества и имеет гарантию. Оплата осуществляется любым удобным способом.

Для того,чтобы идентифицировать турбокомпрессор,необходимо правильно «прочитать» информационную табличку,которая на нем установлена.

Ниже приведены фотографии информационных табличек наиболее распространенных турбокомпрессоров — Garrett,Mitsubishi,IHI,KKK,Holset с описанием нанесенной на них информации.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector