Что представляет двигатель с турбиной

От чего зависит срок службы турбокомпрессора?

Почему одни турбокомпрессоры выходят из строя через непродолжительный промежуток времени, а другие продолжают работать годами? При этом производители турбокомпрессоров сообщают, что их изделия имеют такой же ресурс, как и двигатель, на котором они работают. Связано это с новейшими технологиями на предприятиях, автоматизированными линиями, строгим многоступенчатым приемом на выходе готовых компрессоров. Тогда почему же ломаются турбокомпрессора на двигатель? Так, например, средний срок работы турбины в дизельных двигателях составляет до 200 тыс. км. Бензиновый нагнетатель будет работать несколько дольше из-за своей более простой конструкции.

Одна из причин такой ситуации – стремительное развитие технологий турбонаддува. Корпорации выпускают новые модели по новым технологиям и с новыми возможностями. Следить за этим не успевают не только рядовые покупатели, но и профессионалы, которые обслуживают турбокомпрессора. В результате, специалистов, которые бы досконально разбирались в устройстве и ремонте турбокомпрессоров, очень мало.

Кроме того, срок службы турбины будет соответствовать заявленной только при условии исправности всех компонентов двигателя, его правильной эксплуатации и обслуживания. При этом нужно всегда помнить, что даже небольшие повреждения турбокомпрессора ведут к серьезным проблемам с двигателем. Вот почему важно постоянно следить за тем, чтобы работа турбокомпрессора была правильной.

Причины поломки турбины

Самыми частыми причинами выхода из строя турбины являются следующие факторы (по степени распространения):

• — нарушение в системе смазки;
• — попадание посторонних предметов;
• — неправильная установка;
• — проведение первого запуска турбокомпрессора с нарушением правил;
• — естественный износ.

Как продлить срок службы турбокомпрессора?

Хотя купить турбокомпрессор на автомобиль – не проблема, однако гораздо проще предотвратить его поломку. Для этого специалисты советуют:

• Эксплуатировать автомобиль согласно рекомендациям завода-изготовителя. Так, нельзя в первые минуты езды резко нагружать двигатель, особенно в холодное время. Не рекомендуется сразу же после остановки глушить двигатель – нужно дать ему поработать на холостом ходу. Нужно отказаться от агрессивной езды.
• Вовремя менять масло, фильтры, а перед заменой масла также обязательно делать промывку
• Использовать только высококачественное масло, рекомендованное производителем.
• Избегать попадания посторонних предметов на лопатки компрессорного и турбинного колес. В турбинное колесо могут попасть части камеры сгорания, свечей, гайки, шайбы, части поршней, а в компрессорное – части воздушного фильтра, кусочки резины, болты, гайки, шайбы.
• Своевременно менять воздушный фильтр (не по пробегу, а по состоянию), проверять состояние соединений патрубков и продувать воздушный тракт.
• Избегать тепловых и стрессовых нагрузок на турбину;
• Заправлять в автомобиль всегда качественное топливо, не заправляться на сомнительных АЗС.
• Обеспечить постоянное сервисное обслуживание двигателя автомобиля и всех систем автомобиля: вентиляционную, смазочную, подачи топлива.

И все-таки, несмотря на все ваши старания, турбина может выйти из строя.

Когда менять турбину?

Признаков вышедшей из строя турбины несколько:

• мотор теряет мощность;
• увеличивается расход горючего;
• отработанные газы излишне дымят;
• нарушается температурный режим двигателя.

Компания «ПроТурбо» поможет заменить турбину!

В нашу компанию «ПроТурбо» вы можете обратиться за любым сервисным обслуживанием, в том числе и ремонт турбокомпрессора в Екатеринбурге . Турбина представляет собой очень сложный механизм, и после замены или ремонта срок службы турбины зависит от квалификации специалиста.

Даже чтобы просто разобрать турбокомпрессор, необходимы специальный инструмент и навыки работы. Ремонт потребует еще более серьезной профессиональной подготовки. Специалисты сервиса «ПроТурбо» выполняют установку турбокомпрессора на двигатель различных автомобилей – легковых, грузовых, а также спецтехники. Все работы выполняются на высокоточном оборудовании с применением высококачественных материалов и с последующей гарантией.

Постоянным клиентам предоставляется скидка. Наши адекватные цены – экономия ваших средств!

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.

Что такое электротурбина

Говоря о системах наддува двигателя, автолюбители зачастую представляют себе систему, в основе которой лежит турбина (турбокомпрессор) – специальный агрегат, использующий энергию отработавших газов для раскручивания крыльчатки и нагнетания атмосферного воздуха. Кто-то может вспомнить механические нагнетатели, отнимающие энергию от силового агрегата. О них мы писали в данном материале. В силу относительной простоты, высокой надежности и пристойного КПД в системах наддува чаще всего используют имено турбины. Автомобильные концерны и сторонние компании придерживаются идеи, что привычную турбину можно и даже нужно улучшить. Сказано – сделано, и инженеры из года в год представляют различные модели электрических турбин. В данном материале Avto.pro разберется в том, что они собой представляют и можно ли устанавливать их на свой автомобиль уже сегодня.

Коротко о системах наддува

Заранее отметим, что данный материал написан и опбликован в середине 2020 года , когда крупные компании и концерны ведут работу над улучшением имеющихся электротурбин (у некоторых это получилось), однако эффективность таких агрегатов высока только на бумаге – достойные внимания образцы, прошедших строгие проверки, можно пересчитать по пальцам. В дальнейшем ситуация может измениться и электротурбины могут вытеснить классические турбокомпрессоры. Чем обусловлена их эффективность? Давайте разберемся.

Перед началом подробного разбора электрических турбин стоит рассказать о более привычных агрегатах. А перед тем как рассказать о них, стоит уделить внимание особенностям работы двигателей внутреннего сгорания. Начнем с рабочих циклов 4-тактного двигателя, который мы возьмем в качестве примера. За четыре такта коленвал успевает сделать два полных оборота. В случае выбранного двигателя такты можно описать так:

1. Впуск. Поршень продвигается вниз, а в камеру сгорания может попасть топливовоздушная смесь (в случае бензинового мотора) или воздух (если мотор дизельный);
2. Сжатие. На этом такте горячая смесь сжимается;
3. Рабочий ход. Горячая смесь зажигается искрой от свечи зажигания или под действием давления впрыска в дизельном агрегате;
4. Выпуск. Поршень продвигается вверх, давая выйти отработавшим газам.

Вдумчивый читатель уже может предложить несколько вариантов доработки двигателя, которые повысят его эффективность. Например, увеличение рабочего объема. Это хороший вариант, однако на практике бесконечное увеличение объема нецелесообразно – агрегат станет слишком большим и тяжелым, а его экологичность и экономичность окажется под большим вопросом. Существует другой вариант – повысить мощностные показатели агрегата без существенного увеличения расхода горючего посредством «адаптации» процесса приготовления топливоздушной смеси . Проще говоря, улучшить способность агрегата всасывать атмосферный воздух. Это и будет называться наддувом двигателя.

Классические турбины и их недостатки

В материале, посвященном турбокомпрессорам , мы писали о том, как устроена одна из наиболее распространенных система наддува. Если вкратце, то в нее входит воздухозаборник, интеркулер, турбина, коллекторы и специальная система охлаждения (масляная или комбинированная). Также система может быть дополнена специальными клапанами. В отдельных случаях автомобиль может комплектоваться сразу двумя турбинами. Основа подобных систем наддува – турбина – имеет ряд недостатков:

• Турболаг (турбояма);
• Повышенные требования к качеству горючего;
• Неоптимальные габариты в случае некоторых моделей;
• Повышенный расход масла.

Наиболее существенным недостатком принято считать турболаг. Под этим термином подразумевают эффект, при котором турбонагнетатель срабатывает с некоторой задержкой. Например, при движении авто с невысокой скоростью и при небольшим оборотах двигателя. Напоминаем, что сама турбина может работать при оборотах более 150 тысяч в минуту. Здесь прослеживается почти прямая зависимость – чем выше нагрузка на двигатель и чем выше обороты, тем больше объемы отработавших газов, энергия движения которых и используется для раскручивания крыльчатки турбины. От эффекта турболага можно избавиться при помощи чип-тюнинга, о котором мы писали в данном материале , а также посредством установки тюнинг-боксов. И то, и другое предусматривает внесение изменений в работу двигателя.

Отдельные претензии к турбокомпрессорам сводятся к их невысокой надежности. На самом деле агрегаты довольно надежны, но при сравнении с механическими нагнетателями становится ясно, что требования к надежности, эффективности работы смежных с турбиной и двигателем систем, а также общий расход масла могут быть ниже. Владельцы авто с турбированным двигателем уже привыкли к особенностям обслуживания подобных агрегатов и знают, что для поддержания их нормальной работы достаточно вовремя проходить ТО и заливать в автомобиль только качественные технические жидкости.

Подробнее об электротурбинах

Интерес к электрическим турбинам (англ.: Electric Turbocharger ) во многом обусловлен желанием избавиться от эффекта турболага. Так, например, определенных успехов на поприще разработки таких агрегатов добился Renault . Проблема в том, что французский концерн рассматривает модернизированные турбины как решение для спорткаров. Массовое производство модернизированных турбин было начато на заводах Volvo и Audi. Пойти дальше намерены в Mercedes-Benz . В 2020 году компания почти закончила работу над электрическим турбонагнетателем для всех будущих серийных моделей транспорта.

Техническое решение от автоконцернов и сторонних компаний, вроде американского Garett , выглядит очень просто: к оси турбины подсоединяется небольшой электродвигатель, питаемый от источника напряжения 48V и подкручивающий колесо в тех случаях, когда есть вероятность возникновения турболага. К примеру, на малых оборотах двигателя. Сама технология не нова и существует несколько вариантов компоновки турбин и электродвигателей. Выделяют два основных варианта:

• Турбина, совмещенная с электродвигателем. Разработка Garrett, также продвигаемая Mercedes-Benz. Электродвигатель может работать и как двигатель, и как генератор;
• Раздельные турбина и электрокомпрессор. Разработка VAG, которая, которая отличается от указанной выше. Такая схема не приспособленная под зарядку АКБ.

В качестве отдельной компоновки стоит выделить раздельную турбину и маломощный электродвигатель во впускной системе. В англоязычных источниках все три компоновки объединяются под термином Electric Turbocharger , однако как читатель уже наверняка догадался, мы не зря заострили внимание на еще одной компоновке. Из-за использования маломощного «вентилятора» такая система не может обеспечить всасывания больший объемов воздуха. Первый и второй варианты – другое дело. Разрабатываемые турбины имеют не только электродвигатель, но и оснащаются специальным нагнетателем, геометрия которого была изменена с целью лучшего сжатия воздуха. Хорошо себя показывают нагнетатели с ребристой внутренней поверхностью.

Наиболее перспективные варианты исполнения электрических турбин предусматривают использование электродвигателя для подкрутки крыльчатки на низких оборотах двигателя и в качестве генератора, когда обороты достаточно велики. Напоминаем, что большинство турбин становятся эффективными лишь при оборотах более 3 тысяч в минуту. Резюмируя, отметим, что электрические агрегаты создавались с целью устранения главного недостатка агрегатов классических – задержки срабатывания, – однако в ходе экспериментов оказалось, что они в целом более эффективны и повышают топливную экономичность силового агрегата.

Выбор электротурбины?

Онлайн-маркетплейсы уже сегодня могут предложить автолюбителям множество электрических турбин. Обратимся к Джеффу Даффу, руководителя отдела разработок Garrett. По его словам, в зависимости от конфигурации двигателя и модели электротурбины можно повысить топливную эффективность автомобиля максимум на 10%, но на испытаниях новые агрегаты повысили эффективность на 2-4%. Их еще нужно доработать. Цель компании: создать агрегат, с которым двигатель всегда будет потреблять идеальную топливовоздушную смесь. Со слов Даффа становится ясно, что мировой производитель агрегатов для систем наддува еще разрабатывает или улучшает имеющиеся электротурбины. Могут ли предлагаемые уже сегодня турбины быть настолько же эффективными, как тестовые образцы Garrett, Volkswagen, Audi, Mercedes-Benz и прочих? Для начала они должны удовлетворять следующим требованиям:

• Зафиксированное в ходе испытаний повышение производительности двигателя;
• Отсутствие эффекта турболага;
• Снижение расхода горючего хотя бы на 2% при тех же мощностных показателях;
• Работа при напряжении 48V. При меньшем напряжении совмещенный с турбиной электродвигатель будет недостаточно эффективен, а вынесенный «вентилятор» будет попросту создавать воздушную пробку.

В основном в продаже встречаются именно «вентиляторы», эффективность которых якобы гарантируется производителем. Редкие фирмы решаются на создание турбин с совмещенным электродвигателем, поскольку их разработка и производство обходится дороже. На практике и те, и другие в подавляющем большинстве случаев неэффективны или недостаточно надежны . Если вы нашли в продаже чудо-турбину, внимательнее изучите характеристики. Если производитель указывает лишь процентные прибавки какого-либо из показателей (даже не указывая методику проверки до и после), это должно вас насторожить. А если не указано потребление, показатели давления, ничего не сказано о применяемости, не уточнено, для каких двигателей агрегат подходит лучше всего (низко- или высокооборотистых), то покупать и устанавливать такую электротурбину точно не стоит. Даже если агрегат окажется эффективным, нет никаких гарантий, что его электрическая часть не выйдет из строя спустя пару недель или месяце эксплуатации.

Вывод

Подавляющее большинство электрических турбин на вторичном рынке не достойны внимания покупателя. Продавцы воспользуются всеми известными маркетинговыми уловками для того, чтобы продать такие агрегаты незадачливому автолюбителю, однако мы гарантируем, что на момент написания данного материала (2020 год) электротурбины еще являются одним из экспериментальных автомобильных агрегатов, которые только предстоит улучшить. В продаже можно встретить достаточно качественные агрегаты, обеспечивающие стабильный прирост мощности и не имеющие эффекта турболага, однако мы все же советуем автолюбителям повременить с покупкой. В ближайшие годы технология ETurbo будет «обкатана» и подобные агрегаты можно устанавливать на свой автомобиль без опасений. Правда, лишь после внесения доработок в электрику.

Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Для более ясного представления о том, как работает турбина в автомобиле, прежде всего необходимо ознакомится с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Сегодня, основная масса грузовых и легковых автомобилей оснащаются 4-х тактными силовыми агрегатами, работа которых контролируется впускными и выпускными клапанами.

Каждый из рабочих циклов такого двигателя состоит из 4 тактов, при которых коленвал делает 2 полных оборота

Впуск — при этом такте осуществляется движение поршня вниз, при этом в камеру сгорания поступает смесь топлива и воздуха (если это бензиновый двигатель) или только воздуха в случае если это дизельный агрегат.

Компрессия — при этом такте происходит сжатие горючей смеси.

Расширение — на этом этапе происходит воспламенение горючей смеси при помощи искры, вырабатываемой свечами. В случае с дизельным двигателем, воспламенение осуществляется произвольно под действием высокого давления впрыска.

Выпуск — поршень двигается вверх, при этом освобождаются выхлопные газы.

Такой принцип работы двигателя определяет следующие способы повышения его эффективности:

— Установка турбонаддува
— Увеличение рабочего объёма двигателя
— Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Как работает турбина в автомобиле?

Увеличение рабочего объёма двигателя

Увеличение объёма двигателя возможно двумя путями: либо увеличением объема камер сгорания, либо — увеличением количества цилиндров в силовом агрегате. Однако такой способ повышения мощности не совсем оправдан, так как имеет ряд недостатков, среди которых: повышенный расход топлива.

Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала. Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.

Турбонаддув

В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием. Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива. При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.

Охлаждение воздуха

В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.

Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.

Турбонагнетатель с механическим приводом

В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.

Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов

Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.

Основные преимущества двигателей с турбонаддувом

1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.

2) Силовой агрегат с с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.

3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.

4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.

Тюнинг двигателя: турбина или компрессор, что лучше установить?

Профессионалы автомобильного мира, и простые автолюбители знают о том, что двигатель с большим рабочим объёмом, выдает большую мощность по сравнению с малолитражными движками. Двигатель с малой кубатурой, не может дать автомобилю большой прирост мощности в силу своей слабости :).

Над тем, что сделать, чтобы малокубатурный двигатель давал мощности больше, задумывались давно. И вот, на заре развития авто-тюнинга, изобретатели придумали установку в двигатель дополнительного агрегата – компрессора.

Появилась возможность, задувать в камеру сгорания малокубатурного двигателя больше воздуха, что в свою очередь влечёт к обогащению топливной смеси кислородом и, как следствие, к увеличению мощности двигателя. Практически одновременно с компрессором стали использовать и турбину, все с той же целью — задуть в камеру сгорания больше кислорода и обогатить топливную смесь.

То есть цель использования турбины и компрессора одна и та же.

Забегая вперед, сразу оговоримся, что и турбина, и компрессор впоследствии зарекомендовали себя очень хорошо. Наибольшее распространение получила все же турбина, поскольку имеет более высокий КПД (коэффициент полезного действия) и позволяет экономить топливо, но и компрессоры так же используются на современных автомобилях.

Особенно эффективна турбина на дизельных двигателях, поэтому почти все современные дизельные движки имеют приставку «турбо».

В чем основное отличие турбины от компрессора?

Главное отличие турбины от компрессора в том, что в этих устройствах используются разные источники привода. Компрессор работает от вала двигателя и представляет собой отдельную, самостоятельную механическую единицу, а турбина приводится в работу энергией выхлопных газов и жестко привязана к двигателю.

Турбина, весьма эффективна для обогащения топливной смеси кислородом, но в ней, есть существенные неудобство – она стационарное устройство, требующее плотной привязки к двигателю (подвода масла под давлением). Турбина — сложное и дорогое устройство.

Компрессор гораздо проще в эксплуатации, требует минимальных усилий по обслуживанию – он независимый агрегат и этим все сказано.

Турбонаддув, весьма заманчив, но не стоит забывать, что любые турбины дорогие, из-за своих технологических характеристик: устройство сделано так, что требует дополнительных механизмов, например выпускной коллектор. В настройке она под силу только специалисту высокого уровня, который в состоянии чутко настроить работу для обеспечения оптимального состава топливной смеси.

Компрессор же удобен тем, что его настройка по силам любому человеку мало-мальски разбирающемуся в карбюраторах. Он достаточно легко настраивается посредством топливных жиклеров.

Для сравнения ещё один пункт: турбина вместе с установкой в двигатель Вам обойдётся не меньше 500 условных единиц, когда как компрессор стоит всего 150 условных единиц. Прирост мощности от такого тюнинга составляет в районе 20-30 % от начальной мощности двигателя.

Есть и еще одна очень существенная разница в работе этих устройств, которая так же может оказать влияние на выбор, что установить на автомобиль, турбину или компрессор.

Эта разница в том, в каком диапазоне оборотов двигателя работает устройство. И тут очевидно, что в этом компоненте компрессор будет выигрывать у турбины, поскольку компрессор может выполнять свою функцию даже на низких оборотах двигателя.

Турбине же требуется высокое давление выхлопных газов, которые образовываются только после достижения двигателем определенных оборотов. Раньше турбины начинали свою работу только с 4000 об/мин, но современные турбины значительно эффективнее и могут работать эффективно при более низких оборотах.

Что означает эта разница в работе компрессора и турбины? Автомобиль с компрессором будет значительно эффективнее разгоняться с самого старта. Автомобиль же с турбиной начинает разгон не очень шустро (наблюдается эффект турбоямы), но при достижении определенных оборотов следует резкий подхват и ускорение.

Какие из всего этого можно сделать выводы? Если Вы большой любитель скорости – а, вероятно, таких авто владельцев большинство, – смело устанавливайте компрессор в двигатель вашего авто, если у вас бензиновый двигатель. Если же у вас дизель, то, пожалуй, лучше использовать турбину.