Avto505.ru

Авто 505
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Турбонагнетатель что это такое

Турбонагнетатель. Устройство и принцип работы

Что такое турбонагнетатель или турбокомпрессор? Фактически это компрессор, призванный нагнетать воздух, но его привод осуществляется не от коленчатого вала через ременную передачу, а используя энергию потока отработавших газов.

В данной статье рассмотрим устройство и принцип работы турбонагнетателей.

Принцип работы турбонагнетателя

Работа турбонагнетателя предельно проста. Выхлопные газы, проходя в турбину, приводят во вращение ротор. Колесо центробежного компрессора жестко закреплено на оси ротора и вращается с той же скоростью.

Чем большей энергией обладают выхлопные газы, тем быстрее вращаются колеса турбины и, соответственно, компрессоры. Чем больше воздуха подается в цилиндры, тем больше топлива может сгореть, тем выше мощность. При этом частота вращения турбокомпрессора может быть очень и очень высокой – 150 тыс. об/мин.

Большинство турбонагнетателей имеют механизм изменения геометрии турбины. Дополнительное кольцо с управляемыми направляющими лопатками позволяет поддерживать поток выхлопных газов не только постоянным, но и управлять им. Так, на низких оборотах, когда поток невелик, поперечное сечение турбины уменьшается, что увеличивает скорость газов, поступающих на колесо, повышая ее мощность. На высоких же оборотах лопасти полностью открывают вход газам, увеличивая пропускную способность турбины.

Такое гибкое управление позволяет не только расширить диапазон эффективной работы турбонагнетателя, но и существенно снизить потребление топлива и вредные выбросы. Турбонагнетатель с изменяемой геометрией турбины обеспечивает эффективную работу не только на высоких, но и на низких оборотах двигателя.

Плюсы и минусы турбонагнетателей

Преимущество в том, что, в отличие от механических нагнетателей, приводимых от коленчатого вала и отнимающих мощность непосредственно у двигателя, турбонагнетатели используют фактически дармовую энергию, которая в обычном двигателе попросту выбрасывается из выхлопной трубы. Это делает турбонагнетатели более эффективными, нежели механические.

Одновременно турбонаддув позволяет получить высокие мощности – свыше 300 л. с. с одного литра объема. Двигатель с турбонагнетателем имеет мощность на 40% выше, чем без него. Как ни странно, но турбированные двигатели более экономичны. Низкое КПД двигателя внутреннего сгорание обусловливается потерями на трение и низкой тепловой эффективностью. С увеличением размеров мотора эти потери резко увеличиваются. Небольшие турбированные моторы в этой связи более предпочтительны.

Турбонагнетатели несовершенны и обладают рядом проблемных мест. Самое заметное – эффект «турбоямы». Отсутствие механической связи между компрессором и двигателем приводит к несоответствию между требуемой мощностью, задаваемой водителем педалью ‘газа’ и производительностью компрессора.

Недостатком турбокомпрессоров считается невысокая эффективность работы на малых оборотах двигателя. Но и эта проблема находит свои решения. Турбины с переменной геометрией, установка двух и более турбин, работающих параллельно (системы bi-turbo), позволяют повысить отдачу системы.

Турбокомпрессоры имеют те же недостатки, что и центробежные нагнетатели. Для эффективной работы они должны вращаться с очень высокой скоростью. Плюс высокий нагрев (порядка 1000 °С), сложности в смазке, отводе тепла. Повышенные температуры сказываются не только на смазке деталей турбонагнетателя, но и на нагнетаемом воздухе: его охлаждение оказывается острым вопросом. Для эффективного охлаждения интеркулер рассчитывается и подбирается с особой тщательностью.

Как и в любом нагнетательном устройстве, в турбонагнетателе необходим клапан, спускающий излишнее давление. С турбиной еще сложнее. Здесь нужно не только следить за давлением наддува, но и перепускать выхлопные газы, чтобы снизить избыток давления в выпускном коллекторе, и исключить чрезмерно высокую скорость вращения ротора на высоких оборотах двигателя.

Нужно сказать, что после работы на повышенных оборотах турбина должна «отдохнуть» на холостых оборотах. Поработав так несколько минут, турбина остывает, и ее можно остановить. Устройство, именуемое турботаймером, позволяет при выключении зажигания глушить двигатель через время, которое можно запрограммировать, либо оно определяется автоматически, исходя из температуры мотора. В отсутствие такого прибора водитель должен обеспечить «режим остывания» самостоятельно.

Механические нагнетатели или турбонагнетатели?

Сравнивая нагнетатели с механическим приводом и турбоприводом, надо отметить один факт. Массовое производство позволяет автомобильной промышленности существенно снижать себестоимость моторов с турбонагнетателями. Использование же в тюнинге сопряжено с немалыми трудностями, прежде всего в установке.

Аналогичные центробежные механические нагнетатели более удобны и просты в установке и в эксплуатации. Однако достоинства турбонагнетателей приводят к тому, что их чаще используют при тюнинге двигателя. Существуют готовые комплекты для различных авто.

В заключение следует сказать: турбонагнетатели несомненно интересны, не зря большинство спортивных машин оснащаются турбинами. Высокий КПД и прочие положительные факторы делают их привлекательными как для обычных автомобилей, так и для тюнинга.

Турбокомпрессор — Турбина

Турбокомпрессор (турбина) – это устройство, увеличивающее общую мощность двигателя внутреннего сгорания, используя кинетическую энергию отработанных выхлопных газов.

Вообще-то, с технически правильной позиции, называть турбокомпрессор турбиной или турбиною, технически неверно!
Потому как: турбина + компрессор = турбокомпрессор.
Но мы не будем педантами и лишь вкратце поясним, что к чему….

Турбина – устройство, преобразующее кинетическую энергию газа в механическую силу. В турбокомпрессоре, турбиной является его «горячая» часть, через которую проходит поток горячих отработанных выхлопных газов, заставляющий вращаться вал с рабочим колесом.

Компрессор – устройство, применяемое для нагнетания потока газа, в данном случае потока воздуха. В турбокомпрессоре, компрессор является его «холодной» частью и служит для нагнетания потока воздуха в цилиндры двигателя, при помощи крыльчатки компрессора, которая вращается за счёт вращения вала с рабочим колесом турбины в «горячей» части.

Компоненты турбокомпрессора

Отработанные газы под давлением приводят в движение крыльчатку турбины, которая вращает находящуюся на том же валу крыльчатку компрессора, которая в свою очередь, нагнетает поток воздуха во впускной коллектор двигателя. Турбина, таким образом, повышает давление в смеси воздуха и топлива внутри впускной камеры двигателя. В цилиндрах нагнетаемый поток увеличивает плотность горючего заряда смеси, что приводит к сгоранию большего количества топлива и выделению большего объема газа, двигающего поршни с последующим ростом мощности двигателя.

Скорость вращения ротора обычной турбины, в рабочих режимах, варьируется в пределах 70000 – 90000 оборотов в минуту. Иногда пиковая скорость вращения может достигать 200000 и более оборотов в минуту. Например, на простых турбинах «Garrett» в условиях тестирования или ремонта, производя балансировку сердцевины (картриджа, точнее: ротора) турбокомпрессора, скорость вращения вала турбины достигает 130000 – 150000 оборотов в минуту, а у турбин «BorgWarner» (серии KP35, KP39) и «Mitsubishi (MHI)» (серии TD03, TD025) 200000 оборотов в минуту. Обычно, чем меньше размеры турбокомпрессора, тем выше скорость вращения его ротора.

Маслопровод турбокомпрессора

Высокие скорости вращения вала (ротора) вызывают сильное трение и нагрев деталей турбины. Для смазывания и охлаждения элементов турбокомпрессора применяется система смазки двигателя. Моторное масло двигателя, поступая в турбину, покрывает вал тонким слоем смазки, тем самым смазывая и охлаждая его. Такой способ смазки маслом вала, обеспечивается применением гидростатических подшипников в турбокомпрессорах. Гидростатический подшипник позволяет ротору турбины достигать высоких скоростей вращения без перегрева и трения. Система смазки и охлаждения турбины напрямую зависима от качества моторного масла, используемого в двигателе. Неисправность турбины чаще всего связана с нарушением работы системы смазки из-за применения некачественного масла.

Большинство современных транспортных средств оснащаются турбокомпрессором, ввиду значительного повышения эффективности работы двигателя. Изначально, установленный на выходном тракте турбокомпрессор, на самом деле немного снижает мощность двигателя, создавая небольшое сопротивление отработанным газам и немного мешая его работе. Но, прирост мощности, после цикла работы системы турбонаддува, значительно превышает потерянную мощность. Турбонаддув в среднем обеспечивает двигателю прирост мощности в 30 – 40%. С эффективностью использования турбины не поспоришь. Двигатели, снабжённые турбиною значительно производительнее обычных двигателей, так как более эффективно расходуют топливо и позволяют повысить мощность без увеличения скорости вращения двигателя.

Читать еще:  Как открутить шкивы распредвалов на приоре

В использовании турбин существуют свои минусы, так сказать: побочные, негативные моменты. К примеру: практически все турбокомпрессоры обладают собственной инертностью срабатывания. От момента нажатия на педаль акселератора до эффективного прироста мощности двигателя, наблюдается временная задержка, называемая «турбо-яма». За задержкой следует резкий прирост мощности, и иногда ощутим резкий рывок двигателя. Связано это в основном с силой трения ротора, которому требуется время, чтобы набрать скорость вращения до рабочего режима работы. Эти недостатки практически сведены к нулю в турбокомпрессорах с системой изменения геометрии потока отработанных (выхлопных) газов («VNT» турбины) и в турбинах с перепускными клапанами («wastegate» турбины).

Можно обозначить основные типы автомобильных турбин – это VNT (Variable-Nozzle Turbine) турбокомпрессоры с системами изменения геометрии потока выхлопных газов при помощи соплового устройства (Nozzle Ring) и обычные турбины без систем подобных VNT. К особому типу можно отнести турбины с технологией «wastegate». Технология «wastegate» по принципу своей работы схожа с VNT системами, но в отличие от VNT, «wastegate» турбокомпрессоры не имеют соплового устройства. Турбины с «wastegate» используют особый перепускной клапан для управления уровнем потока выхлопов.

Своя турбина большой мощности

Материал опубликован в № 5 корпоративного журнала «Газпром», беседу вел Александр Фролов

На вопросы журнала отвечает генеральный директор ООО «Газпром энергохолдинг» Денис Федоров

Объемы производства электрической и тепловой энергии в компаниях Группы «Газпром энергохолдинг» в 2019 году оказались чуть ниже плановых значений. Мы произвели 143,1 млрд кВт⋅ч электрической и 110,1 млн Гкал тепловой энергии. Несмотря на это, наши экономические показатели оказались существенно выше плановых значений. В 2019 году компании Группы «Газпром энергохолдинг» заработали 49 млрд рублей чистой прибыли (на 7 млрд рублей выше плана). В целом все компании энергохолдинга улучшили результаты относительно 2018 года. Исключением стало «Мосэнерго», там показатели чистой прибыли снизились вследствие завершения оплаты мощности по договорам о предоставлении мощности (ДПМ) на оптовый рынок по трем энергоблокам. Из ключевых знаковых событий — в 2019 году мы ввели в эксплуатацию Грозненскую ТЭС мощностью 360 МВт, это заключительный объект ДПМ в нашей программе.

Против эпидемии

На 2020 год мы планировали производственные показатели на уровне 2019 года. Выручка была запланирована на 4,6% выше факта 2019 года, что в большей части вызвано индексацией цен и тарифов. Чистую прибыль — на уровне 41 млрд рублей. Разумеется, мы не ожидали, что средняя температура в наших регионах присутствия в первом квартале 2020 года окажется на 5 градусов выше климатической нормы. Поэтому объем реализации тепловой энергии значительно сократился (на 13% относительно плановых значений). По отпуску электрической энергии по результатам первого квартала 2020 года мы идем на 12% ниже плановых значений. Проводим оценку этого влияния и последствий. Безусловно, будут внесены изменения в работу компаний в целях сохранения надежности функционирования с учетом воздействия коронавируса и сохранения финансовой устойчивости.

Какие меры ГЭХ принимает в рамках противоэпидемиологической борьбы?

Мы крайне серьезно и последовательно относимся к вопросу защиты от коронавируса: соблюдаем все поручения и рекомендации регулирующих органов и «Газпрома» в отношении защиты персонала и наших производственных объектов. Большинство сотрудников было переведено на удаленную работу. Ключевой персонал, от которого зависит беспрерывность производства, в самом необходимом количестве присутствует на объектах с соблюдением всех правил по защите.

Оптимистичный сценарий

Пока оцениваем результаты первых месяцев по оптимистичному сценарию. Так, при снижении потребления за первые две декады апреля примерно на 4% цены рынка на сутки вперед (РСВ) снизились сильнее — в среднем на 18%. Ожидаем общегодовое снижение потребления на уровне минус 4%. Для нас приоритетным остается вопрос собираемости платежей за поставляемые ресурсы. Учитывая текущую ситуацию, вероятен рост задолженности потребителей. Работаем в этом направлении и рассчитываем минимизировать воздействие данного фактора на эффективность работы наших компаний.

Учитывая малоснежность прошедшей зимы, насколько может снизиться доля гидрогенерации в общем объеме производства электроэнергии?

Воды было много вне зависимости от снега — вследствие дождливой погоды в ряде регионов. При этом в части областей страны снежность сохранила показатели прошлого года. По году, думаю, доля ГЭС вырастет более существенно. Так, в апреле выработка ГЭС выросла на 30%. Это снижает нашу долю на рынке выработки электроэнергии.

Как на ваших производственных показателях сказывается похолодание в апреле 2020 года?

Действительно, первые дни апреля были более холодными, чем обычно, но, если смотреть в целом по прошедшим дням месяца, температура находилась в рамках прошлогодних цифр. Скоро выходит отчетность за первый квартал 2020 года, где можно будет увидеть воздействие более высокой температуры в зимние месяцы на показатели наших компаний.

Какое влияние на ваши планы оказывает Восточная газовая программа? Как продвигаются работы по обеспечению электроэнергией Амурского ГПЗ?

Свободненскую ТЭС планируем ввести в эксплуатацию в плановые сроки. Есть, конечно, риски на фоне вируса, но, надеемся, эти риски не оправдаются, а станция будет введена своевременно.

Собственное оборудование

Компания создана совсем недавно, поэтому сейчас рано говорить о каких-то итогах. Лучше сказать о наших планах. Первым в состав новой компании вошел недавно купленный «РЭП Холдинг». Компания является производителем газоперекачивающих агрегатов (ГПА), компрессоров, турбин, в том числе для «Газпрома». В дальнейшем на базе «ГЭХ Индустриальные активы» мы планируем развивать машиностроительные и ремонтно-сервисные компании, которые уже входят в «Газпром энергохолдинг». В ближайшее время мы наполним «ГЭХ Индустриальные активы» компаниями по сервису парогазовых установок (ПГУ), ремонтно-механическим заводом (сейчас входит в состав «Мосэнерго»), заводом по производству теплоизоляции.

Мы рассчитываем получить от приобретения «РЭП Холдинга» ряд эффектов. Это осуществление производства ГПА — стратегически важного оборудования для «Газпрома», напрямую влияющего на надежность транспортировки магистрального газа. Производство компрессорного оборудования исторически являлось сильной стороной Невского завода, поэтому развитие данного направления возможно осуществлять и для целей транспорта газа, и для повышения его параметров для использования современными газовыми турбинами. Также мы видим потенциал в ускорении локализации турбин большой мощности за счет имеющихся наработок компании в части локализации турбины мощностью 32 МВт.

Энергостратегия

Для «Газпром энергохолдинга» программа ДПМ-2 — это возможность модернизировать свое генерирующее оборудование и гарантия получения будущих доходов компаний за счет эксплуатации современного эффективного оборудования. Инвестиции в проекты окупаются за счет тарифа на мощность.

Мы заявили в программу ДПМ-2 ряд проектов на общую мощность 1,9 ГВт. Это около 15% от всей квоты ДПМ-2. Часть проектов отобралась сразу, часть — в объеме 0,5 ГВт — была дозаявлена в ходе решений правительственной комиссии по вопросам развития электроэнергетики. Мы подали только те проекты, которые полностью соответствуют требованиям правительства по локализации оборудования. В Группе «Газпром энергохолдинг» есть еще несколько проектов, которые мы просто не стали заявлять, так как для их реализации необходимо использовать газовую турбину российского производителя, которой попросту еще нет на рынке.

Читать еще:  Сигнализация шериф 5втх925lcd инструкция читать

В рамках Стратегии-2035 мы планируем сохранить лидирующие позиции в отрасли, оставаясь эффективной компанией с портфелем современных надежных энергоактивов. Мы активно участвовали в разработке данного документа. К сожалению, не все наши предложения учтены, в частности, по поддержке угольной генерации. Рассчитываем на дальнейшую доработку стратегии.

Что можно сказать о перспективах российской угольной генерации в 2020-х годах?

В целом ситуация в угольной генерации только ухудшается. Цены на энергетический уголь не снижаются, а цены на РСВ — падают. Учитывая высокую долю условно-постоянных затрат угольной генерации на данный момент, станции просто неконкурентоспособны на рынке. Нужно сохранить угольную генерацию, в том числе в центральной части России, в целях сохранения диверсифицированного энергетического баланса. Для этого необходимо принятие решений, направленных на поддержание угольных электростанций, в первую очередь в центральной части РФ.

Как оцениваете темпы развития возобновляемой генерации в России? И насколько оправданны заявленные планы?

Отношение у нас в целом скептическое. Генерацию на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) нужно развивать там, где это действительно необходимо, а не строить их где попало только потому, что это, как некоторые говорят, «современно и экологично». Плюс не нужно забывать о ресурсной составляющей нашей страны.

Я неоднократно уже говорил о необходимости резервирования мощностей ВИЭ, об их значительной неэффективности в большинстве случаев для потребителей. Всё это приводит к росту стоимости электроэнергии для конечных потребителей, которые потом относят данный рост в том числе на производителей недорогой эффективной электроэнергии, вырабатываемой на традиционных источниках топлива.

За пределами России

Проект строительства станции в Панчево находится на завершающей стадии. Планируем запустить в намеченные сроки. Хотя текущая ситуация в Сербии накладывает определенные риски. Для нас это знаковый проект — первый международный энергетический актив. Рассчитываем, что данный проект станет важной отправной точкой в постепенном участии «Газпром энергохолдинга» в международных энергетических проектах.

Какова судьба сербской ветроэлектростанции?

В настоящий момент мы ведем переговоры об условиях реализации нескольких проектов.

Какую долю в установленной мощности сербских электростанций займут станции ГЭХ?

Пока мы можем говорить только о ТЭС Панчево установленной мощностью около 200 МВт. Остальные проекты находятся в процессе обсуждения. Станция будет снабжать теплом и электроэнергией нефтеперерабатывающий завод компании НИС, принадлежащей «Газпром нефти». Избыток электроэнергии будем поставлять на рынок страны.

Есть ли еще планы по работе за пределами России?

Мы традиционно рассматриваем потенциальные рынки Вьетнама и Китая, Латинскую Америку, Кубу. Ранжировали ряд проектов по приоритету. Думаю, что до конца года будем лучше понимать конкретные перспективы.

  • Информация о компании
  • Статьи
  • Новости и события
  • Устойчивое развитие
  • Инвесторы
  • Контакты
  • Главная

  • Транспортные средства

  • Энергетика

  • Промышленное оборудование

  • Досуг

Powering your potential. Компания Kawasaki стремится предоставлять клиентам уникальные бизнес-решения с использованием наших инновационных технологий для удовлетворения разнообразных общественных потребностей во всем мире. Kawasaki «работает как единое целое на благо планеты».

  • Карта сайта
  • Политика конфиденциальности
  • Политика сайта
  • Политика ведения социальных СМИ

Copyright © 2018 Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Все права защищены.

Изменение турбинной геометрии

Система VTG сегодня довольно успешно употребляется в моторах TDI. Во время малых оборотов и незначительном газовом объеме блок контроля меняет местоположение механических устремляющих лопастей, при которых происходит сужение диаметра. Это способствует ускорению газового потока и усилению давления. При повышении оборотов мотора происходит усиление выхлопного давления, поэтому блок контроля наоборот повышает трубопроводный диаметр. Подобные нагнетатели способствуют приданию дополнительной мощности мотору, уменьшая объем выбросов и увеличивая приемистость.

Причины выхода из строя турбины

У Вас сломалась турбина. Что делать?

В первую очередь необходимо выяснить и устранить причину выхода её из строя. Турбокомпрессор достаточно надежный агрегат и рассчитан на весь срок эксплуатации двигателя. Однако во время своей работы он тесно связан и зависим от исправности практически всех систем автомобиля. Безотказная работа турбины возможна только при полной исправности всех систем двигателя и его своевременном техническом обслуживании.

Работая в тяжелых условия, до 300 000 об/мин и 900°C, турбина нуждается в безупречной работе слудующих систем: смазки, охлаждения, топливной, выхлопной, вентиляции картерных газов, управления работой двигателя и т.д. И самое главное — это сам двигатель. Если двигатель «парит», то турбина течет, даже если она новая и самая оригинальная. И заменой турбины, двигатель не починишь.

Для определения причины поломки турбокомпрессора его необходимо разобрать, сделать дефектацию. Опытный специалист по ремонту турбин, с вероятностью 90%, определит причину выхода турбины из строя и даст рекомендации, на что необходимо обратить внимание при установке новой турбины. Если поменять турбину ничего не делая, или сделать не всё, что рекомендуют, то вероятность её быстрого выхода из строя равна 99%.

Сами по себе детали турбокомпрессора не выходят из строя. Производители заверяют, что процент брака практически сведен к нулю. Вал сам по себе не ломается и лопатки сами по себе не отваливаются. Повреждения вызваны определенными причинами.

Рассмотрим основные, наиболее часто встречаемые, причины мешающие турбокомпрессору нормально работать.

1. Грязное масло

Любое масло, применяемое в двигателе внутреннего сгорания, имеет определённый срок службы. В процессе работы, масло загрязняется сажей образованной при сгорании топлива и самого масла, а также продуктами износа двигателя. Масляный фильтр не всегда фильтрует масло. При засорении масляного фильтра или при запуске двигателя в холодный период года, срабатывает редукционный клапан, и масло идёт мимо фильтра, прямо из поддона в систему смазки двигателя и турбокомпрессора.

Если двигатель может кратковременно «пережить» грязное масло, у него обороты в среднем до 5 000 об.мин, и зазоры в деталях больше, то для турбины это «смерть». Рабочие обороты вала турбокомпрессора 80 000 – 150 000 об/мин. (на некоторых моделях и 250 000 – 300 000 об/мин.), а зазоры измеряются в микронах. При таких условиях работы, вал и подшипники турбины испытывают очень большие нагрузки, и любая твердая частица в масле образует царапины на них. Вращаться с высокими скоростям, валу турбины позволяет «масленый клин» образованный между валом и подшипником. Вал «плавает» в масле. Если масло будет чистым и качественным, то пара вал-подшипник будут работать очень долго. Образование царапин приведет к увеличению зазора между валом турбины и подшипниками, ослаблению «масленого клина» и как следствие появления «сухого трения» и интенсивного износа.

Очень важную роль играет качество моторного масла. Для турбированных двигателей применяются специальные сорта масел, которые способны выдерживать более высокие температурные и механические нагрузки. При высоких температурах, а температура в коллекторе турбины достигает 900°C, некачественное масло начинает сворачиваться и коксоваться образуя нагар и густую смолянистую массу, обычно черного цвета. Это сокращает срок службы турбокомпрессора. Менять масло в двигателе мы рекомендуем не реже 10 000 км пробега. Не надо ездить на масле 30 000 км. Мы живем не в Германии. Наше топливо хуже и масло загрязняется быстрее.

2. Недостаточное количество проходимого через турбину масла

В турбокомпрессоре с неохлаждаемым корпусом масло выполняет еще одну очень важную функцию – оно отводит тепло от подшипников и вала турбины, прежде всего, со стороны выхлопного коллектора. При уменьшении проходимости масла через турбокомпрессор температура внутри корпуса резко увеличивается, масло начинает сворачиваться и коксоваться как в корпусе турбины, так и в трубках подачи и слива масла. Причиной этому может быть низкий уровень масла в двигателе, неисправность масляного насоса или редукционного клапана, закоксованность или деформация трубок подачи и слива масла. Важную роль играет и качество самого масла. Необходимо применять масла специально предназначенные для использования в турбированных двигателях.

Читать еще:  Утепление решетки радиатора лады веста своими руками

3. Попадание посторонних предметов в область всасывания

Очень часто выход турбины из строя связан с попаданием твёрдых предметов в компрессорное колесо. Пыль, мелкий песок, насекомые и т.д. изнашивают лопатки компрессорного колеса постепенно, порой незаметно для хозяина автомобиля. Лопатки шлифуются этой пылью и стачиваются. Турбина теряет производительность. При попадании более крупных предметов как камни с дороги, окалина из системы рециркуляции выхлопных газов и клапана EGR, сгустки масла из системы вентиляции картерных газов, не удалённые гайки и фрагменты старой турбины из невычищенных патрубков, тряпки забытые при установке, вызывают более значительные повреждения компрессорного колеса. Возникает дисбаланс. Турбина начинает «выть» или разрушается. Надо не забывать, что турбина работает как хороший пылесос и поэтому необходимо обеспечить всасывание только воздуха через воздушный фильтр, а не посторонних предметов. При установке новой турбины необходимо устранить все негерметичные соединения в системе всасывания, заменить порванные патрубки, вычистить систему вентиляции картерных газов и систему рециркуляции отработанных газов.

4. Попадание посторонних предметов в область турбинного колеса

Лопатки турбинного колеса повреждаются окалиной из выпускного коллектора, отколовшимися фрагментами свеч накала, клапанов и сёдел, прогоревшими поршнями и прокладкой головки блока. Очень часто при установке турбины используют герметики вместо прокладок. После затвердения, вылезшие за края, кусочки герметика откалываются. Вылетая вместе с выхлопными газами эти предметы бомбардируют турбинное колесо и разрушают его. Также, противодавлением, как это ни странно, в турбину засасываются частицы разрушившегося катализатора. При неправильном смесеобразовании и засорении катализатора увеличивается температура в выпускном коллекторе, лопатки вала турбины оплавляются, а на коллекторе появляются трещины. Любое изменение положения и формы лопаток приводит к дисбалансу ротора и разрушению турбокомпрессора.

5. Засорение выхлопной системы

Очень важную роль, в безотказной работе турбины, играет проходимость выхлопной системы. Борясь за экологию, на современных автомобилях устанавливаются различные системы (катализаторы и DPF/FAP фильтра) уменьшающие вредность выхлопных газов. При засорении катализатора площадь выхлопной системы уменьшается, газам трудно выходить наружу и они создают осевые нагрузки на вал турбокомпрессора. Опорный подшипник интенсивно изнашивается, появляется осевой люфт вала турбины. Смещаясь по оси, вал и колесо начинают цеплять стенки горячей и холодной улиток, возникает дисбаланс и турбина разрушается. Возможно и «скручивание» вала турбины обратными вихревыми потоками выхлопных газов. Катализаторы и DPF/FAP фильтра подлежат замене каждые 180—200 тыс.км.

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из следующих элементов:

  • воздушный заборник и фильтр;
  • дроссельная заслонка;
  • турбинный компрессор;
  • интеркулер;
  • коллектор впускной;
  • соединительные патрубки;
  • напорные шланги

Турбинный компрессор (нагнетатель)

Основной элемент устройства турбонаддува, который предназначен для увеличения рабочего давления воздушной массы в системе впуска. Турбокомпрессор состоит из турбинного и компрессорного колес, которые установлены на роторном валу. Все элементы турбокомпрессора находятся в специальных защитных корпусах.

Турбинное колесо используется для переработки энергии, выделяемой отработанными газами. Колесо и его корпус изготавливаются из высокопрочных и жароустойчивых материалов – стальных и керамических сплавов.

Компрессорное кольцо применяется для всасывания воздушной массы, с дальнейшим ее сжатием и нагнетанием в цилиндры ДВС.

Кольца турбокомпрессора установлены на роторном валу, который совершает вращательные движения в плавающих подшипниках. Для более эффективной работы подшипники постоянно смазываются маслом, которое поступает по канальцам, расположенным в подшипниковом корпусе.

Интеркулер

Интеркулер – воздушный или жидкостной радиатор, который применяется для своевременного охлаждения предварительно сжатого воздуха, вследствие чего происходит увеличивается давление и плотность воздушного потока.

Регулятор давления наддува

Ключевым элементом управления турбонаддувом является регулятор давления наддува, который по сути своей является перепускным клапаном. Основным назначением клапана является сдерживание и перенаправление части вырабатываемых газов в обход турбинного колеса для снижения давления наддува.

Перепускной клапан может быть оснащен приводом электрического или пневматического типа. Активация клапана происходит вследствие приема сигналов от датчика давления.

Предохранительный клапан

Клапан предохранительный используется для предотвращения скачков давления воздушной массы, которое часто возникает при быстром закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление либо стравливается в атмосферу, либо переподается на вход компрессора.

История возникновения турбокомпрессоров

Первый турбокомпрессор на двигатель был запатентован в 1911 году в США. Примечательно, что развитие турбин происходило параллельно развитию систем двигателей внутреннего сгорания, ведь с самого начала людей заботил вопрос – как увеличить мощность, не прибегая к лишним затратам на топливо?

Первые аналоги были невероятно крупных размеров и применялись исключительно в сфере кораблестроения и авиации. К тому же, стоит отметить, что на турбокомпрессор ТКР цена была заоблачно высокой. Именно поэтому турбины долгое время использовались только в производственных масштабах, но уж никак не в частных, купить турбокомпрессор в частных целях купить не мог никто.

Только в 1938 году был создан турбокомпрессор ТКР на двигатель грузового автомобиля. Это позволило значительно повысить скорость и качество строительства, а также ведения сельского хозяйства по всему миру.

В 1970-е годы турбины покоряют еще одну сферу жизни. В то время купить турбокомпрессор решались для оборудования горных болидов. Это оборудование по достоинству оценили гонщики «Формулы 1» и разработчики гоночных авто. Если для строительной техники важнейшими пунктами были и остаются мощь и выносливость, то для «Формулы 1» это была, конечно же, скорость, а в этом помогает турбокомпрессор ТКР.

Широкое применение турбины получили совсем недавно, они используются повсеместно всего-то лет 25.

Что получается в итоге

  1. Компрессор обеспечивает более правильную и стабильную работу двигателя во всех режимах работы, продлевается долговечность мотора;
  2. Турбина не отнимает процент общей мощности ДВС;
  3. Компрессор проще установить и настроить;
  4. Турбина потребует организации подвода и слива масла;
  5. Компрессор имеет постоянную отдачу, а турбина зависит от оборотов ДВС;
  6. Турбина потребует регулярной диагностики и обслуживания, компрессор проще обслуживать;
  7. Компрессор потребляет больше топлива и демонстрирует меньший показатель КПД сравнительно с турбиной;
  8. Турбина устанавливается в двигатель с доработками, компрессор же представлен полностью отдельным устройством и обеспечивает простоту при монтаже;
  9. Турбина предоставляет лучшие показатели на высоких и максимальных оборотах и пиковых скоростных режимах; Компрессор выделяется подхватом в самом «низу»;
  10. Компрессор можно свободно подобрать и приобрести, причем сделать это можно практически под любую модель авто, а вот выбор турбин заметно ограничен;
  11. Стоимость компрессора и его установки получается более доступной по сравнению с турбиной;

Как вы уже поняли из всего вышесказанного, установка любого типа компрессора является не самой простой задачей. Перед установкой стоит тщательно взвесить все «за» и «против» относительно каждого из доступных решений по обеспечению наддува, а также просчитать необходимые итоговые показатели мощности в соответствии с поставленной задачей.

Сегодня же оптимальным можно считать систему двойного наддува, когда на одном моторе задействованы механический компрессор и турбонаддув одновременно. При этом устройства работают на разных оборотах, обеспечивая максимум эластичности и комфорта в широком диапазоне оборотов двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector