Турбонаддув: устроен просто, надежен не всегда

Самые частые причины поломки турбины

Самой частой причиной выхода из строя турбины является повреждение внутренних компонентов турбокомпрессора из-за недостаточной их смазки или с полным ее отсутствием. 

Как мы уже выше сказали, большинство автомобильных турбин оснащены рабочим валом, который при вращении испытывает немаленькие неравномерные нагрузки из-за постоянного изменения давления выхлопных газов. Опорная поверхность этого вала, что соединяет колесо турбины с колесом компрессора, смазываются маслом для уменьшения трения вращающихся компонентов турбины. Благодаря масленой смазке компоненты турбины имеют долгий срок службы.  

Если подача масла в турбокомпрессор ухудшается, то на несущей поверхности вала турбины начинают образовываться канавки (т.е. появляется выработка). В результате чего вал турбокомпрессора может сломаться. 

По каким же причинам турбина может недостаточно смазываться?

Чаще всего нехватка смазки в турбокомпрессоре связана: с плохим качеством топлива, с засорением масленой системы автомобиля, из-за наличия в масле топлива, а также из-за забитого масленого фильтра или же из-за забитых масленых каналов в двигателе. 

Также такой быстрый выход из строя турбины может быть связан с “горячей парковкой” автомобиля.

Например, если владелец автомашины после продолжительной езды на полном газе начинает припарковываться и сразу тут-же глушит двигатель, то существует определенный риск быстрого износа компонентов турбокомпрессора.

Дело в следующем, при длительной работе двигателя на больших оборотах турбина может стать очень горячей (нагревается до 1000 С° по Цельсию). И если после парковки машины сразу заглушить двигатель, то подача охлаждающей жидкости и масла в двигателе резко прерывается. В итоге этого прекращается охлаждение двигателя и соответственно самого турбокомпрессора.

В этом случае скопившиеся в турбине тепло может сжечь остатки масла, которое в свою очередь закупорит масленые каналы, а это приведет к тому, что подача масла для смазки турбины в будущем будет недостаточной. В конечном итоге, как мы уже сказали, турбина начнет испытывать нехватку масла и в результате этого в турбокомпрессоре в самый короткий срок ускорится выработка (износ) его внутренних компонентов.

Другим важным фактором износа турбины является образование углерода в масле двигателя в процессе эксплуатации машины. Углерод, как правило, может собираться в турбине в виде отложений, это со временем приводит к тепловым проблемам и к дисбалансу работы турбины, ну и к т.п. проблемам.

Именно по этой причине любая автомобильная турбина нуждается в регулярном обслуживании. Например, в той же очистке. Для этого необходимо использовать специальный очиститель-спрей, который продается сегодня в любых автомагазинах.

Большинство турбин можно очистить и без их демонтажа с машины. В том числе данный очиститель турбины также помогает удалять не только отложения углерода, но и ряд других ненужных веществ, которые могут образовываться на внутренних компонентах турбокомпрессора.  

Как сделать паровую турбину в домашних условиях?

Множество интернет-ресурсов публикует алгоритм, согласно которому в домашних условиях и с применением небольшого количества инструментов изготавливается мини паровая турбина из консервной банки. Помимо самой банки понадобится алюминиевая проволока, небольшой кусочек жести для вырезания полоски и крыльчатки, а также элементы крепежа.

В крышке банки делают 2 отверстия и впаивают в одно кусочек трубки. Из куска жести вырезают крыльчатку турбины, прикрепляют ее к полосе, согнутой в виде буквы П. Затем полосу прикручивают ко второму отверстию, расположив крыльчатку таким образом, чтобы лопасти находились напротив трубки. Все технологические отверстия, сделанные во время работы, тоже запаивают. Изделие нужно установить на подставку из проволоки, заполнить водой из шприца, а снизу разжечь сухое горючее. Импровизированный ротор паровой турбины начнет вращаться от струи пара, вырывающегося из трубки.

Понятно, что такая конструкция может служить лишь прототипом, игрушкой, поскольку данная паровая турбина, сделанная своими руками, не может использоваться с какой-то целью. Слишком мала мощность, а о каком-то КПД и речи не идет. Разве что можно показывать на ее примере принцип действия теплового двигателя.

Мини-генератор электроэнергии можно реально изготовить из старого металлического чайника. Для этого, кроме самого чайника, потребуется медная или нержавеющая трубка с тонкими стенками, кулер от компьютера и небольшой кусочек листового алюминия. Из последнего вырезается круглая крыльчатка с лопатками, из которой будет сделана паровая турбина малой мощности.

С кулера снимается электродвигатель и устанавливается на одной оси с крыльчаткой. Получившееся устройство монтируется в круглом корпусе из алюминия, по размерам он должен подойти вместо крышки чайника. В днище последнего делается отверстие, куда впаивается трубка, а снаружи из нее выполняется змеевик. Как видите, конструкция паровой турбины очень близка к реальности, поскольку змеевик играет роль пароперегревателя. Второй конец трубки, как нетрудно догадаться, подводится к импровизированным лопаткам крыльчатки.

Преимущества турбонаддува

«Дармовая» дополнительная мощность. Существует расхожее мнение: наличие добавочной турбины на выхлопном коллекторе мотора порождает добавочную энергию, которая должна вращать точно такую же турбину на впуске, в результате чего выхлопные газы становятся бесплатным источником энергии для нагнетателя.Однако эта концепция весьма спорная, потому что существует так называемое сопротивление выпуска. Автомобильные конструкторы многие десятилетия добивались снижения этого сопротивления, потому что именно в этом случае повысится мощность двигателя.Для этого в систему монтируется специальное генерирующее устройство, которое значительно снижает выходное сопротивление. Поэтому было бы неправильным считать работу турбонаддува на дармовой энергии. «Дешевая придаточная энергия» — это будет звучать более точно.В техническом отношении этот процесс не представляет ничего сложного. Нагнетатель представляет собой устройство, состоящее из двух колес – компрессорного и турбинного. Турбинное колесо захватывает выхлопные газы, приводящие его в движение. В результате начинает вращаться и компрессорное колесо, которое и служит для сжатия воздуха.Компрессор в обязательном порядке контактирует с системой охлаждения, потому что в процессе действия его температура поднимается довольно высоко. Сила наддува регулируется с помощью перепускного клапана. В случае необходимости он может переводить часть выхлопа мимо турбины, чтобы понизить внутрисистемное давление.Повышение мощности двигателя без увеличения его объема и массы. Технология турбонаддува позволяет повышать мощность двигателя без увеличения объема цилиндров и их количества. В результате легкие и небольшие по размеру моторы приобретают отличные характеристики, и, кроме этого, сокращается общая масса автомобиля, уменьшаются тормозной путь и время разгона.Экономичность. Расход топлива у двигателей, оснащенных системой турбонаддува, в разы меньше, нежели расход топлива у мотора такой же мощности с простым атмосферным нагнетанием воздуха. Это объясняется тем, что в цилиндрах с турбонаддувом на один ход поршня тратится намного меньше топлива за счет полного его сгорания. То есть, бедная смесь компенсируется дополнительным напором воздуха, и в результате мощность увеличивается.

Легко ли диагностировать повреждение лопастей турбины?

В том случае, если вы заподозрили износ компонентов турбины, то вначале вы должны провести диагностику внутренних колес турбокомпрессора. Например, можете визуально осмотреть состояние колеса компрессора турбины, это можно сделать достаточно легко. Для этого вам надо отсоединить от самой турбины модуль подачи воздуха. В результате вы сможете внимательно рассмотреть износ лопастей компрессора. 

Но чтобы сделать диагностику колеса турбины со стороны выпускной системы двигателя, вам для этого уже придется полностью снять турбокомпрессор с двигателя и полностью его разобрать. 

Правда чаще всего повреждается колесо компрессора, куда поступает воздух с улицы. Повреждение колеса со стороны выхлопной системы может произойти только при попадании в турбину посторонних предметов из двигателя.

Например, в случае обрыва ремня ГРМ (в случае, когда клапана двигателя встретились с поршнями), в результате чего двигатель выходит из строя. В этом случае после некачественной очистки двигателя от стружки и от других компонентов разрушения запуск мотора может привести к повреждению турбины. 

Признаки неисправностей турбокомпрессора
Симптом:	Проявления:	Что необходимо сделать:
Свист турбонагнетателя	При увеличении скорости слышен свист турбины. Возможно поврежден сам вал турбины. Свист вызван из-за металлического трения.	Замена турбокомпрессора / Ремонт.
Синий дым	Утечка масла в турбокомпрессоре. Возможно на валу есть сколы (износ). Масло попадает в выхлопную систему.	Замена турбокомпрессора / Ремонт.
Увеличился расход топлива	Повреждение подшипников турбокомпрессора. Линия подачи масла в турбину неисправна или забита.	Проверьте маслопроводы турбокомпрессора и при необходимости замените их.
Черный дым	Возможно турбине не хватает воздуха для подачи в двигатель. В результате в камере сгорания образовывается неправильная смесь топлива и кислорода. В итоге в процессе сгорания топлива образовывается черный дым. Скорее всего в автомобиле есть утечка поступаемого в двигатель воздуха.	Проверьте шланги и соединение системы всасывания воздуха. Также проверьте линию подачи сжатого воздуха на герметичность и при необходимости замените поврежденный компонент.
Потеря мощности I	Недостаток постоянной мощности. Компрессор может быть поврежден. Например, из-за сломанных лопастей  турбина больше не может подавать достаточное количество воздуха в цилиндры.	Необходимы новые колеса компрессора. Также необходимо защитить систему подачи воздуха в турбину от попадания инородных вещей.
Потери мощности II	Блок VTG загрязнен. В итоге работа лопаток турбины с изменяемой геометрией не эффективна. Например, из-за загрязнения лопаток может не хватать давления выхлопных газов.	Разобрать турбину и очистить лопатки от образования сажи.
Чрезмерное давление наддува	Неисправен клапан регулирования давления наддува. Неисправность вакуумного блока регулировки работы клапана.	Замена вакуумного блока, очистка или замена клапана выхлопных газов.
Шум от турбокомпрессора	Обратное давление в выхлопной системе слишком высокое. Повреждение колеса компрессора или колеса турбины. Утечка выхлопных газов.	Проверьте выхлопную систему на наличие повреждений. Проверьте компрессор турбины на повреждения. Устраните неисправность с помощью ремонта турбокомпрессора.

Признаки неисправности турбины автомобиля

Почему может не включаться турбина на авто? В первую очередь, следует обратить на первые сигналы, которые могут свидетельствовать о проблеме с турбиной. В них заключается и возможная причина неисправности.

Что могло происходить с турбиной до того, как она перестала включаться:

Приборная панель авто подавала соответствующие сигналы. На устройстве есть пиктограммы, которые владелец машины хорошо знает и понимает их суть. Если один или несколько значков загорались желтым, оранжевым или красным светом, значит, это предупреждение

При сбое работы турбины нужно обратить внимание на такие значки:

• Если приборная панель не отображала проблему, то воздушный фильтр мог быть закупорен, оторван, или же заблокирован агрегат наддува;
• Были проблемы с давлением в системе наддува, а также зажимами, промежуточными охладителями;
• Происходил выброс из выхлопной трубы дыма синего цвета, особенно при сильном разгоне автомобиля. Такое явление бывает, когда масло сгорает, случайно попав в цилиндры мотора по причине его вытекания из турбокомпрессора;
• Выходили черные выхлопные газы из выхлопной трубы – ещё один признак поломки. Он говорит о том, что из-за утечки воздуха, в нагнетающих магистралях или в интеркулере сгорела обогащенная смесь. Дефекты турбокомпрессора также могут стать источником черного выхлопа;
• Выходил белый дым из выхлопной трубы. Основная причина – закупорка сливного маслопровода турбины;
• Увеличился расход масла, оставались следы подтекания масла на турбине и на патрубках воздушного тракта;
• Ухудшилась динамика разгона автомобиля;
• Был слышен шум при работе мотора. Причина – утечка воздуха между выходом компрессора и двигателем. Кроме шума, мог издаваться скрежет. При визуальной диагностике механизма, зачастую обнаруживаются трещины и другие деформации на турбокомпрессоре, а лопасти касаются краев трещин;
• Происходила утечка масла со стороны компрессора, если нарушилась исправность работы смазочной системы;
• Было низкое давление масла и плохое качество масла;
• Мотор работал неравномерно на холостом ходу, были замаслены свечи.

Недостатки

Зависимость от оборотов. «Турбояма». Проблема заключается в следующем: нет активного ускорения при разгоне на малых оборотах. Динамика разгона слабая, уступающая даже машинам с атмосферным нагнетанием. А все дело в том, что при малых оборотах энергия выхлопных газов слабая, и, соответственно, турбина нагнетателя тоже вращается слабо, создавая минимальное давление смеси в камере сгорания. То есть, нужный эффект от турбонаддува возникает только при высоких оборотах двигателя.Кроме этого, есть еще одна проблема: медленность процесса нагнетания воздуха. Действительно, для того, чтобы создать нужное давление на впуске, необходимо некоторое время. Специалисты проводят инженерные исследования в этой области, и уже в какой-то степени удалось уменьшить этот интервал в динамике работы нагнетателя.Помимо этого, наличие вариатора или автоматической трансмиссии дает возможность машине во время разгона автоматически переключаться на пониженную передачу. За счет этого вредные последствия от инертности нагнетателя ликвидируются.Сегодня имеются следующие способы решения проблемы инертности турбонаддува:

• битурбонаддув (двойной наддув);
• турбина с адаптивной геометрией;
• комбинированный наддув.

При двойном турбонаддуве применяются две небольшие турбины, которые в совокупности работают намного быстрее, чем одна с номинальным размером. Число цилиндров распределяется между этими турбинами поровну. Аналогом такой системы может быть применение нескольких компрессоров, которые приходят в движение на разных оборотах мотора, каждый в своем режиме.Турбина с адаптивной геометрией способна изменять размер впускного канала и тем самым регулировать силу потока выхлопных газов, что также повышает эффективность работы системы.Комбинированный наддув состоит из турбокомпрессора и механического нагнетателя. Нагнетатель создает нужное давление на малых оборотах, но как только обороты возрастают до определенной величины, в работу включается турброкомпрессор.Высокая температура. Как уже было сказано, сжатие воздуха влечет за собой его нагрев, что отражается на работе мотора не самым лучшим образом. Поэтому зачастую приходится подключать дополнительное охлаждение, и на это уходит часть энергии.Однако несмотря на перечисленные недостатки, турбонаддув – это отличное средство для повышения мощности и эффективности ДВС, а также его экономичности. Кроме того, многолетний опыт специалистов показывает, что варианты усовершенствования этой системы еще не исчерпаны.Видео об особенностях и принципах работы турбонаддува:

https://youtube.com/watch?v=_bGTRlobIFc

Применение паровой турбины

Налив в чайник воды и поставив его на включенный газ, можно убедиться, что при закипании энергии выходящего из трубки пара достаточно, чтобы на выходе электродвигателя появилась ЭДС. Для этого к нему стоит подключить светодиодный фонарик. Помимо питания для электрических лампочек, возможно и другое применение паровой турбины, например, для зарядки аккумулятора сотового телефона.

В условиях квартиры или частного дома подобная мини-электростанция может показаться простой игрушкой. А вот оказавшись в походе и взяв с собой турбированный чайник с электрогенератором, вы сможете оценить по достоинству его функциональность. Возможно, в процессе вам удастся найти еще какое-нибудь назначение турбины. Больше информации об изготовлении походного генератора из чайника можно узнать, посмотрев видео:

Как влияет неисправная турбина на работу двигателя автомобиля

Многие считают, что небольшой агрегат в виде турбины при выходе из строя вряд ли окажет сильное негативное влияние на работу двигателя, однако это не совсем так. Очень частой причиной поломки турбины является низкое масляное давление либо плохое его качество. Падение давления часто обусловлено сильным загрязнением масляного фильтра или плохим его качеством, а так же как результат применения метода «промывка пятиминутка».

С учетом больших оборотов турбины, а также постоянного воздействия высоких температур, а именно это и есть нормальные рабочие условия, даже незначительное и кратковременное падение давления в масляной системе может вызвать поломку подшипника оси турбины. При его сильном износе увеличивается радиальный зазор, а этот люфт приводит к повреждению и выходу из строя сальников.

С разрушенными сальниками нет должной герметичности, а соответственно масло беспрепятственно попадает в коллектор двигателя. Параллельно этому давление масла в подшипниках оси турбины еще сильнее падает, что приводит к еще большим повреждениям этого узла.

Горячий выхлопной газ проходит через разбитые элементы и попадает во внутреннее пространство подшипников, где повышает температуру до такой степени, что все смазочные материалы полностью выгорают. Это ведет к полному разрушению самого подшипника. Он перестает выполнять свою функцию, что влечет поломку лопастей турбины, обломки которой остаются внутри агрегата.

Качество смазки элементов турбины очень сильно зависит от масляного насоса двигателя. Даже не очень продолжительная работа агрегата в таком режиме оставит двигатель автомобиля без смазочных материалов. А что будет с двигателем при работе без масла объяснений не требует.

Во избежание подобных неприятных ситуаций, важно помнить основные признаки неисправности и выхода из строя турбокомпрессора

Если вовремя не обратить внимание на эти симптомы и не принять соответствующие меры, то звук характерного скрежета лопастей, трущихся о внутренний корпус турбины, который ведет к еще большим проблемам, не заставит себя долго ждать. При появлении хоть какого-нибудь намека на неисправность, лучше незамедлительно обратиться к специалистам автосервиса или СТО

И дизель и бензин

Как показывает практика, турбонаддувом оснащаются не только двигатели, работающие на бензине, но и дизельном топливе. Как правило, турбонагнетатель ставится как раз на дизельные агрегаты. Это объясняется главными параметрами:

• степень сжатия выше, нежели у бензиновых аналогов;
• меньшая температура отработанных газов;
• не очень большие обороты коленвала.

Благодаря большой силе сжатия вместе с увеличением мощности растет и КПД такого мотора. Температура отработавших газов бензиновых двигателей намного выше, чем у дизелей. Это уже повышает риски возникновения детонации, которая неизбежно приводит к скорому износу поршневой группы.

С целью предотвращения такого явления в бак нужно заливать горючее с повышенным октановым числом. Правда, это не всегда экономичное решение, хоть и лучшее.

Предотвращение неисправности

Теперь понятно, почему может не включаться турбина. Но чтобы таких инцидентов не происходило, лучше принять соответствующие меры. Для продления срока службы турбины автомобиля, необходимо соблюдать такие правила:

• Использовать только оригинальное масло и топливо высокого качества;
• Следить за давлением наддува;
• Своевременно заменять воздушные фильтры;
• Через каждые 7 тысяч километров пробега проводить полную замену масла;
• Прогревать авто, работающее на дизельном двигателе;
• После длительного пробега авто в дальних поездках, перед выключением мотора, нужно дать ему охладиться (поработать на холостых оборотах 3-5 минут). Таким образом, не образуется углеродный осадок, который мешает функционированию подшипников;
• Не забывать своевременно проводить диагностику турбины и профессионально её обслуживать.

Полезная информация: Что такое тюнинг турбины и как он проходит.

Популярное на сайте

19 авг

Статьи Двигатель и его компоненты

16 454

Код ошибки P0014 (симптомы, причины и способы устранения)

Система изменения фаз газораспределения автомобиля улучшает характеристики двигателя и топливную экономичность. Она регулирует открытие и закрытие выпускных и впускных клапанов, в свою очередь, контролируя топливно-воздушную смесь. Этот контроль обеспечивает большую мощность, лучшую экономию топлива или сбалансированный подход в зависимости от требований к двигателю в любой момент времени.

24 дек

Ремонт Двигатель и его компоненты

10 119

Симптомы плохого или неисправного датчика давления масла

Без надлежащего количества масла ваш двигатель будет сильно поврежден. Несколько систем в вашем автомобиле предназначены для поддержания правильного уровня масла и давления в двигателе.

24 дек

Ремонт Электроника и оборудование

9 968

Симптомы неисправного блока управления двигателем (ЭБУ)

Блок управления двигателем (ЭБУ), также называемый модулем управления двигателем или модулем управления трансмиссией, является одним из наиболее важных компонентов, встречающихся практически на всех современных автомобилях.

28 дек

Статьи Двигатель и его компоненты

9 577

Симптомы плохой или неисправной прокладки впускного коллектора

Прокладки впускного коллектора являются одними из самых важных прокладок на двигателе. Прокладки – это уплотнения, помещенные между компонентами двигателя до их сборки, чтобы обеспечить надежное уплотнение. Они могут быть сделаны из бумаги, резины, металла, а иногда и из комбинации трех.

09 янв

Статьи Двигатель и его компоненты Система зажигания

9 327

Реле свечей накаливания – как проверить его работоспособность? + Видео

В каждом автомобиле имеется своя схема реле свечей накаливания. Она, как и каждая деталь, может выйти из строя и ее придется заменить. Чтобы разобраться с довольно-таки серьезным вопросом, как именно производить замену, необходимо начать с азов.

17 дек

Автоновости

8 916

Kia Sportage 2021 года. Когда появиться в России новый кузов?

На странице первые подробности о новом кузов Kia Sportage 2021 модельного года, возможные комплектации и цены, дата выхода в России, фото, технические характеристики и видео тест-драйв новой модели.

17 сен

Статьи Тормозная система

7 573

Дым от тормозов. Причины и способы устранения

Многие из нас воспринимают автомобильные тормоза как должное – мы пренебрегаем ими, пока они работают. И однажды дым, идущий из тормозов, заставляет нас задуматься – почему мои тормоза дымят? Дымящиеся тормоза – это то, что требует немедленного внимания

Однако знание причин и мер предосторожности поможет избежать этой досадной и в некоторой степени опасной ситуации. Расскажите о причинах курения в автомобиле, чтобы вы могли незамедлительно принять меры, чтобы избежать аварий на дороге.

09 фев

Двигатель и его компоненты Система зажигания

6 741

Nissan Qashqai 2 2.0 – Замена свечей зажигания своими руками (фотоотчет)

Замену свечей зажигания на модифицированном двигателе MR20DD Qashqai 2 (J11) 2.0 л. согласно регламентным срокам должна проводится по пробегу 30 000 км или 1 разв 24 месяца. Так как данный Qashqai, второго поколения, выпущен не так давно, то имеет уже другой усовершенствованный двигатель (атмосферный с алюминиевым блоком цилиндров с повышенной степенью сжатия), в отличии от своих собратьев, свечи зажигания использует уже более современные, иридиевые.

18 дек

Электроника и оборудование Электросхемы

5 701

Воздушный фильтр | 8 признаков загрязнения

В каждом автомобильном двигателе есть камера сгорания, и этой камере требуется воздух для выработки достаточной мощности для запуска двигателя вашего автомобиля. Однако воздух, проходящий через двигатель, должен быть чистым и незагрязненным. Именно здесь воздушный фильтр становится критически важным, поскольку он защищает ваш двигатель от загрязненного воздуха.

24 дек

Топливная система Электроника и оборудование

4 596

Признаки плохого или неисправного реле топливного насоса

Реле топливного насоса является электронным компонентом, который встречается практически на всех автомобилях, оснащенных двигателем внутреннего сгорания.

18 дек

Автоновости

3 833

Jeep Grand Cherokee 2021 года. Дата выхода в России нового кузова

Разработка Jeep Grand Cherokee 2021 модельного года пятого поколения началась с создания новой платформы. За основу была взята «тележка» Giorgio, в настоящее время используемая на Alfa Romeo Stelvio и Giulia.

Заключение

К сожалению, конструктивно паровые машины достаточно сложны и сделать дома турбину, чья мощность достигала хотя бы 500 Вт, весьма затруднительно. Если стремиться к тому, чтоб соблюдалась схема работы турбины, то затраты на комплектующие и потраченное время будут неоправданными, КПД самодельной установки не превысит 20%. Пожалуй, проще купить готовый дизель-генератор.

Источники

• https://autolirika.ru/teoriya/turbina-s-izmenyaemoj-geometriej.html
• https://fastmb.ru/auto_shem/1762-turbonadduv-princip-deystviya-dostoinstva-i-nedostatki.html
• https://autodromo.ru/articles/turbonadduv-chto-eto-takoe-zachem-nuzhen-kak-ustroen-i-kak-rabotaet-turbonagnetatel
• https://carnovato.ru/turbonadduv-svoimi-rukami/
• https://cotlix.com/kak-sdelat-parovuyu-turbinu