Evasamara.ru

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

Смазка турбины дизельного двигателя

Устройство и принцип работы турбины на дизельном двигателе

Турбокомпрессор — устройство, которое позволяет примерно на 30% увеличить мощность мотора, при этом отсутствует необходимость физически увеличивать объём цилиндров. Такие агрегаты установлены практически на всех современных автомобилях, вне зависимости от типа используемого топлива. Ниже подробнее расскажем об устройстве и работе турбины дизельного двигателя, а также обрисуем минусы этого устройства и самые распространённые поломки.

Устройство и особенности турбины

Агрегат состоит из двух устройств — турбины и компрессора. Задача первой преобразовывать энергию выхлопных газов, а второго — подавать сжатый воздух в цилиндры. «Крыльчатки» — главные составляющие части этой системы, представляют собой два лопастных колеса (компрессорное и турбинное).

По своей сути компрессор — это насос, его единственная задача заключается в подаче сжатых атмосферных воздушных масс в цилиндры. Кислород необходим для сжигания топлива, чем больше его поступит, тем больше силовой агрегат сможет сжечь. В результате это приводит к значительному увеличению мощности движка без физического увеличения объёма или количества цилиндров. Система турбонаддува состоит из следующих компонентов:

  • корпус компрессора;
  • корпус турбины;
  • корпус подшипников;
  • компрессорное колесо;
  • турбинное колесо;
  • ось или вал ротора.

В турбонаддуве основным элементом выступает ротор, который защищается корпусом и крепится к специальной оси. И сам ротор, и корпус турбины изготавливаются из термостойких сплавов — это необходимо из-за того, что они находятся в постоянном контакте с газами высокой температуры.

Ротор и крыльчатка вращаются в разных направлениях с большой скоростью — такое решение обеспечивает их плотный прижим друг к другу. Принцип работы в следующем:

  1. Отработанные газы поступают в выпускной коллектор.
  2. Затем — в специальный канал, расположенный в корпусе нагнетателя, который выполнен в форме улитки.
  3. В «улитке» газы разгоняются до большой скорости и подаются на ротор.

Благодаря такому принципу и обеспечиваются вращение турбины. Что касается оси турбонагнетателя, то она крепится на специальных подшипниках скольжения и смазывается за счёт поступления жидкости из моторного отсека. Утечка смазочной жидкости предотвращается благодаря наличию прокладки и уплотнительным кольцам. Кроме того, дополнительную герметизацию обеспечивают смешанные и отдельные потоки отработанных газов и воздуха. Такое технологическое решение не обеспечивает гарантии в 100%, что выхлоп не попадёт в сжатый воздух, однако система этого и не требует.

Что ещё входит в систему турбонаддува

Турбина — сложный агрегат, инженерам потребовалось несколько десятилетий, чтобы довести систему до ума. Только на первый взгляд решение компенсировать потери КПД за счёт выхлопных газов кажется простой. Даже после создания устройства у него долгое время наблюдались определённые проблемы.

Например, не удавалось решить проблему турбоямы — задержки после нажатия на педаль газа и запуском ротора. Решение нашлось в виде использования двух клапанов. Один из них использовался для вывода излишек воздуха, а второй предназначался для выхлопных газов. Кроме того, современные турбины имеют изменённую геометрию лопаток, что серьёзно их отличает от подобных устройств второй воловины XX столетия.

Можно выделить ещё одну проблему, которая заключалась в излишней детонации — с ней тоже успешно справились современные инженеры. Проблема заключалась в том, что температура в рабочих секторах цилиндров резко увеличивалась во время нагнетания воздуха, особенно в последней стадии такта. Решение нашлось в установке интеркулера (промежуточного охладителя воздуха).

Интеркулер — устройство для охлаждения наддувочного воздуха. Он выполняет сразу две функции — препятствует детонации и не даёт уменьшиться плотности воздуха. В результате удалось сохранить работоспособность всей системы.

Также стоит отметить и другие важные составляющие турбины.

Регулировочный клапан. Отвечает за поддержание заданного уровня давления, излишки давления поступают в приёмную трубу.

Перепускной клапан. Используется для вывода излишних воздушных масс обратно во впускные патрубки — это нужно для снижения мощности при её избытке.

Стравливающий клапан. Если дроссель закрывается и нет датчика массового расхода воздуха, клапан будет возвращать излишки воздуха обратно в атмосферу.

Патрубки. Герметичные отрезки трубы. Одни используются для подачи воздуха, вторые для подачи смазочного масла.

Выпускные коллекторы. Должны быть совместимы с турбокомпрессором.

Принцип работы

Для начала нужно разобраться с двумя терминами.

Турбоподхват — состояние, при котором быстро вращающийся ротор увеличивает подачу воздуха в цилиндры, благодаря чему повышается мощность силового агрегата.

Турбояма — короткая задержка, которая возникает в работе турбины при повышении количества поступившего топлива во время нажатия педали газа. Задержка появляется из-за того, что ротору необходимо некоторое время, пока газы его не разгонят.

Турбонаддув повышает давление выхлопных газов за счёт более интенсивной работы мотора, но в то же время увеличивается и давление наддува. При достижении критических величин может произойти поломка, а потому этот процесс необходимо контролировать. За регулировку давления отвечают клапана, а мембрана и пружина следят за предельно допустимыми значениями. При достижении определённой величины мембрана открывает клапан для стравливания давления.

Работа турбины на дизельном двигателе нуждается в контроле давления, который осуществляется следующими процессами:

  • если поступило слишком много воздуха, компрессор (используя клапан) освобождается от излишков;
  • клапан стравливает давление в случаях, когда воздуха поступило слишком много — при этом агрегат работает стабильно и забирает ровно столько воздуха, сколько требуется.

Работа турбокомпрессора на дизельном двигателе

Работа осуществляется по следующие схеме:

  1. Компрессор нагнетает сжатый атмосферный воздух.
  2. Воздушная масса смешивается с топливом и поступает в цилиндры.
  3. Полученная топливно-воздушная смесь воспламеняется, что приводит поршни в движение.
  4. Параллельно с этим процессом появляются отработанные газы, которые направляются в выпускной коллектор.
  5. Скопившиеся в корпусе газы значительно увеличивают скорость.
  6. Вращение переходит (по валу) на компрессорный ротор, он втягивает новую порцию воздуха.
Читать еще:  Какая смазка идет в шрус

Получается интересное взаимодействие. Ротор вращается быстрее — больше поступает воздуха. Чем больше воздуха поступает — тем быстрее вращается ротор.

Минусы турбины на дизельном двигателе

Как и любое устройство, у турбины есть свои положительные характеристики (которые были описаны выше), так и недостатки. К минусам можно отнести в первую очередь увеличенный расход топлива, особенно это касается неправильно отрегулированных агрегатов. Второй минус — чувствительность к качеству топлива, что особенно актуально в российских условиях. Дело в том, что некачественный дизель может привести к детонации. Отметим и другие недостатки:

  • общее удорожание двигателя;
  • повышенная требовательность к моторному маслу;
  • масло и фильтры приходится менять чаще (примерно каждые 5-6 тыс. км);
  • нужно часто менять воздушный фильтр;
  • ресурс турбины на дизельном двигателе значительно ниже, чем на бензиновом (из-за более высокой температуры выхлопа);
  • средний ресурс агрегата составляет 200-250 тыс. км, после чего потребуется замена или, как минимум, капитальный ремонт;
  • достаточно сложный ремонт, провести его среднестатистическому автовладельцу самому не получится.

Однако стоит отметить, что плюсы всё-таки перевешивают минусы. В противном случае турбины не пользовались бы такой большой популярностью.

Основные неисправности — признаки и причины

Сразу стоит оговориться, что основная причина поломок — это несвоевременное техническое обслуживание агрегата, его рекомендуется проводить минимум один раз в год. Следующая причина — низкое качество масла, либо его несвоевременная замена. Третья — попадание в устройство посторонних предметов (например, мелких камушков). Наконец, четвёртая — банальный износ отдельных компонентов турбины, ведь у каждого оборудования есть свой срок эксплуатации. Теперь опишем признаки, которые могут говорить о неисправности.

Чёрный дым из выхлопной трубы. Топливо сгорает в интеркулере или нагнетающей магистрали. Скорее всего — неисправность системы управления.

Сизый дым. Возможно, из-за нарушения герметизации турбины масло просачивается в камеру сгорания.

Белый дым. Сливной маслопровод загрязнился, потребуется его чистка.

Повышенный расход топлива. Воздух не доходит до компрессора.

Увеличен расход масла. Нужно проверить стыки патрубков — возможно, нарушена герметичность.

Уменьшение динамики разгона. Скорее всего вышла из строя система управления, из-за чего возник недостаток кислорода.

Посторонний свист, скрежет или шумы. Это может быть изменение зазора ротора, дефект в корпусе, утечка воздуха между двигателем и турбиной, либо загрязнение маслопровода.

Всегда нужно соблюдать правила эксплуатации агрегата — это снизит вероятность появления поломки и продлит срок службы устройства. Следует придерживаться нескольких простых правил:

  • следите за качеством топлива и масла;
  • не забывайте вовремя менять масло и фильтры;
  • начинайте движение только после того, как движок прогреется;
  • после прекращения движения нужно дать мотору поработать на холостых, а не сразу его выключать.

И, конечно же, следует регулярно проходить ТО.

Что делать, если турбина сломалась

Если обнаружилась неисправность первое, что нужно сделать — провести диагностику. Причём чем раньше, тем лучше. Если вовремя заменить неисправную деталь, удастся избежать более серьёзных проблем. Например — зачастую автовладелец не обращает внимание на лёгкое постукивание думая, что это не имеет значения, в результате через какое-то время приходится покупать новую турбину, хотя изначально можно было обойтись небольшим ремонтом.

Следует отметить, что недостаточно знать, как работает турбина на дизеле — нужно идеально разбираться во всех её компонентах. Только обладая соответствующими навыками, опытом и оборудованием получится провести качественный ремонт. Именно поэтому рекомендуем не пытаться самостоятельно отремонтировать агрегат (можно сделать только хуже), а обратиться в компанию «Дизель-Мастер». Специализируемся на ремонте турбин с 1998 года, а потому знаем о них всё.

5 причин обратиться именно к нам:

  1. В наличие высокоточное диагностическое оборудование (стенды Bosch и Delphi);
  2. В штате — специалисты с большим практическим опытом подобных работ.
  3. Быстрый ремонт в течение дня без потери в качестве.
  4. Используем только оригинальные комплектующие и ремкомплекты.
  5. Предоставляем официальную гарантию на комплектующие и выполненный ремонт.

При первых признаках дефекта — обратитесь к нам. Установим причину неисправности и предложим эффективный, экономичный способ её решения.

Особенности системы смазки турбины

При работе турбокомпрессора его рабочий вал испытывает осевые и радиальные нагрузки. Последние воспринимают опорные подшипники скольжения. В зависимости от модели ТК их конструкция может отличаться – это могут быть отдельные втулки или единый узел, который носит название патрона. При работе агрегата втулки тоже вращаются, с меньшей частотой по сравнению с валом. Если же подшипниковый узел выполнен в виде патрона, то вращения не происходит. И в том, и в другом случае для образования эффективной и прочной масляной пленки в подшипниках существуют строго определенные зазоры, обычно в несколько сотых долей миллиметра. Зазоры существуют как между ротором и втулкой, так и между втулкой и корпусом . В сумме эти зазоры дают вполне ощутимый люфт, особенно если ТК находится в «сухом» состоянии. Это может сбить с толку человека, не имеющего представления об особенностях конструкции турбокомпрессора. Стоит уяснить себе, что зазоры являются необходимым условием правильной работы турбокомпрессора.

Дело в том, что в процессе работы ТК к его подшипниковому узлу под давлением подается масло, которое в зазорах образует масляную пленку. Прочность этой пленки в нормальных условиях достаточно велика, ее наличие убирает радиальный люфт и центрирует ротор. Таким образом, исключен непосредственный контакт металлических поверхностей вне зависимости от режима работы агрегата – все как бы плавает в масляной ванне. Кроме собственно смазывающих функций масляная пленка выполняет функции восприятия и компенсации радиальных нагрузок (между ротором и втулкой) и демпфирования (между втулкой и корпусом ТК). Еще одна функция системы смазки ТК – охлаждающая. При этом охлаждается ротор турбины и корпус, в основном на турбинной стороне.

Читать еще:  Смазка для стекол автомобиля

Через турбокомпрессор в разных направлениях проходят потоки газов. При этом их давление различно, что вызывает возникновение осевых нагрузок на ротор. Компенсируются они упорным подшипником, который представляет собой довольно массивную шайбу. Ее контактные поверхности выполнены в виде плоскостей, а находится она в корпусе на стороне компрессора. Между упорным подшипником и ротором также имеется некоторый зазор для проникновения масла, однако его величина составляет несколько сотых долей миллиметра, так что ощутить его пальцами, даже при «сухом» ТК невозможно. В теле подшипника выполнены специальные каналы, по которым поступает масло, образуя масляную пленку.

Стоит упомянуть об особенностях слива масла после того, как оно отработало в подшипниках ТК. Поступая под давлением, после этого масло резко меняет свои свойства, давление его резко падает, так что слив в картер двигателя происходит самотеком. Для обеспечения нормального слива трубка имеет достаточно большой диаметр, входит в картер ниже уровня масла, а также должна быть ориентирована строго вертикально. При этом сам турбокомпрессор обычно расположен в горизонтальной плоскости (±10-15°). Также по причине высокой частоты оборотов вала турбины происходит вспенивание масла, что слегка затрудняет его слив под действием гравитации. Затрудненный слив масла может привести к возникновению противодавления, что проведет к проникновению масла из подшипникового узла в корпус турбины или компрессора. Также стоит отметить, что температура масла в картере турбированных двигателей, как правило, несколько выше, чем у атмосферных.

Простейшие рекомендации по правильной эксплуатации турбированного двигателя

В последние годы отмечается тенденция, когда большинство автопроизводителей отказываются от атмосферных многолитровых двигателей, устанавливая вместо них компактные турбированные мощные и экономичные агрегаты. Преимуществ у таких двигателей внутреннего сгорания масса. Это их легкий вес, экономичность и прекрасная мощность. Нужно лишь помнить о том, что эксплуатировать такой автомобиль без каких-либо проблем можно только в том случае, если автовладелец знает и учитывает правила по использованию такой техники.

Особенности современных турбомоторов

Современные турбомоторы имеют рабочий объем в полтора-два литра, при этом они могут оснащаться сразу одной или нескольким турбинами небольшой мощности, что позволяет не только увеличить показатели мощности, но и решает проблемы с так называемой турбоямой. У таких автомобилей полностью отсутствует провал мощности до момента подключения нагнетателя, соответственно улучшается удобство эксплуатации таких автомобилей.

Однако великолепные эксплуатационные характеристики, мощность и экономичность принесены в жертву надежности. Если ранее двигатели могли прослужить на протяжении 300 тысяч километров и более, не требуя при этом капитального ремонта, то сегодня небольшие по-своему литражу турбоагрегаты обычно имеют ресурс в 150-200 тысяч километров. При этом первые неисправности могут отмечаться уже на 50-70 тысяч километров пробега, в особенности, если автовладелец не обеспечивает своевременный и качественный сервис машине.

Рекомендации по эксплуатации турбомоторов

Автовладельцу необходимо помнить о том, что беспроблемность эксплуатации турбодвигателя будет во многом зависеть от системы смазки, которая отвечает за охлаждение нагнетателя. В процессе работы турбина может раскручиваться до 15000 оборотов в минуту и более, при этом она смазывается и охлаждается маслом, которое циркулирует по системе каналов под высоким давлением. Даже малейшая неисправность системы смазки может привести к заклиниванию крыльчатки, а в последующем восстановить такой нагнетатель будет уже невозможно.

Автовладельцу необходимо проверять состояние масляного и воздушного фильтра, которые должны своевременно меняться в полном соответствии с требованиями автопроизводителя. Стоит масляному фильтру забиться, как ухудшается качество смазки. Крыльчатка и все подвижные элементы нагнетателя начинают работать посуху, что приводит к масляному голоданию, их преждевременному износу и серьезным поломкам. Поэтому пренебрегать интервалом сервисного обслуживания или использовать некачественные расходные материалы и технические жидкости при выполнении таких работ строго запрещается.

Часто автовладельцы упускают из виду тот факт, что запускать турбодвигатель необходимо более аккуратно, в сравнении с обычным атмосферным агрегатом. Сразу после заведения мотора активно газовать, тем самым прогревая машину, не следует. Двигатель должен проработать на холостых оборотах не меньше минуты, что позволит обеспечить равномерное давление в системе смазки. Тогда как активно газуя на ещё непрогретой машине, автовладелец быстро выводит из строя турбонагнетатель, который некачественно смазывается, и уже к 50 000 километров пробега появляются первые проблемы, после чего требуется выполнять дорогостоящий ремонт.

При выполнении сервисного обслуживания или после мелкого ремонта турбомотора необходимо следить за состоянием системы смазки. Само масло должно быть чистым, без примесей посторонних включений, а если техническая жидкость быстро темнеет, то необходимо прочистить мотор с помощью соответствующей автохимии. Ремонтные работы на турбированных моторах представляют большую сложность, поэтому доверять свой автомобиль специалистам из гаражных сервисов мы бы вам не рекомендовали. Конечно, после завершения гарантии отвозить машину в дорогостоящий сервис у официального дилера не стоит, но и экономить на профессионализме исполнителей то же не следует.

Читать еще:  Смазка для пальцев тормозных суппортов

При необходимости эксплуатации автомобиля в зимнее время года не лишним будет перед тем как запускать мотор провернуть несколько раз зажигание, что обеспечивает правильное циркулирование масла, и в последующем сразу после включения агрегат будет качественно смазываться, даже при условии низких температур на дворе. Зимой некачественное масло быстро загустевает и не обеспечивает качественную смазку агрегата. Поэтому рекомендуется сервисные работы с двигателем приурочить к осени, что позволит быть полностью уверенным в качестве технической жидкости и беспроблемности эксплуатации автомобиля.

Основной причиной поломок турбомоторов является неправильная остановка двигателя. Во время работы нагнетатель раскаляется, поэтому если просто заглушить машину, то по причине экстремально высоких температур металл может деформироваться, что приводит в последующем к существенному сокращению срока службы двигателя и необходимости выполнять дорогостоящий ремонт. Мотору после поездки необходимо дать поработать несколько минут, после чего можно заглушить машину. Также решить проблему можно путем установки так называемых турботаймеров. Это специальное устройство, которое позволяет заглушить двигатель, машина ставится на охрану после ее закрытия, но при этом работает вентилятор, который обеспечивает качественное охлаждение турбины.

Ещё одной распространенной ошибкой при эксплуатации таких автомобилей является частая работа на холостом ходу. Следует полностью исключить работу при холостых оборотах длительностью более 30 минут. Именно при таких минимальных оборотах в системе появляется низкое давление, что приводит к образованию протечек по соединениям. Поэтому не стоит удивляться, что у машины, которая часто простаивает в пробках, появляются проблемы с мотором, выхлоп становится сизым, а в скором времени приходится растачивать агрегат и менять головку блока.

Выводы

Использование турбомотора имеет свои определенные особенности, которые автовладельцу нужно обязательно учитывать, что позволит избежать серьезных поломок, сократив расходы на эксплуатацию такого автомобиля. В первую очередь необходимо будет обеспечить отличное техническое состояние, а особое внимание уделяется состоянию системы смазки. Машину необходимо правильно прогревать. Уже в последующем после окончания поездки нужно дать поработать мотору несколько минут и лишь после этого глушить авто, что обеспечит правильное охлаждение турбины.

Особенности системы смазки турбины

При работе турбокомпрессора его рабочий вал испытывает осевые и радиальные нагрузки. Последние воспринимают опорные подшипники скольжения. В зависимости от модели ТК их конструкция может отличаться – это могут быть отдельные втулки или единый узел, который носит название патрона. При работе агрегата втулки тоже вращаются, с меньшей частотой по сравнению с валом. Если же подшипниковый узел выполнен в виде патрона, то вращения не происходит. И в том, и в другом случае для образования эффективной и прочной масляной пленки в подшипниках существуют строго определенные зазоры, обычно в несколько сотых долей миллиметра. Зазоры существуют как между ротором и втулкой, так и между втулкой и корпусом . В сумме эти зазоры дают вполне ощутимый люфт, особенно если ТК находится в «сухом» состоянии. Это может сбить с толку человека, не имеющего представления об особенностях конструкции турбокомпрессора. Стоит уяснить себе, что зазоры являются необходимым условием правильной работы турбокомпрессора.

Дело в том, что в процессе работы ТК к его подшипниковому узлу под давлением подается масло, которое в зазорах образует масляную пленку. Прочность этой пленки в нормальных условиях достаточно велика, ее наличие убирает радиальный люфт и центрирует ротор. Таким образом, исключен непосредственный контакт металлических поверхностей вне зависимости от режима работы агрегата – все как бы плавает в масляной ванне. Кроме собственно смазывающих функций масляная пленка выполняет функции восприятия и компенсации радиальных нагрузок (между ротором и втулкой) и демпфирования (между втулкой и корпусом ТК). Еще одна функция системы смазки ТК – охлаждающая. При этом охлаждается ротор турбины и корпус, в основном на турбинной стороне.

Через турбокомпрессор в разных направлениях проходят потоки газов. При этом их давление различно, что вызывает возникновение осевых нагрузок на ротор. Компенсируются они упорным подшипником, который представляет собой довольно массивную шайбу. Ее контактные поверхности выполнены в виде плоскостей, а находится она в корпусе на стороне компрессора. Между упорным подшипником и ротором также имеется некоторый зазор для проникновения масла, однако его величина составляет несколько сотых долей миллиметра, так что ощутить его пальцами, даже при «сухом» ТК невозможно. В теле подшипника выполнены специальные каналы, по которым поступает масло, образуя масляную пленку.

Стоит упомянуть об особенностях слива масла после того, как оно отработало в подшипниках ТК. Поступая под давлением, после этого масло резко меняет свои свойства, давление его резко падает, так что слив в картер двигателя происходит самотеком. Для обеспечения нормального слива трубка имеет достаточно большой диаметр, входит в картер ниже уровня масла, а также должна быть ориентирована строго вертикально. При этом сам турбокомпрессор обычно расположен в горизонтальной плоскости (±10-15°). Также по причине высокой частоты оборотов вала турбины происходит вспенивание масла, что слегка затрудняет его слив под действием гравитации. Затрудненный слив масла может привести к возникновению противодавления, что проведет к проникновению масла из подшипникового узла в корпус турбины или компрессора. Также стоит отметить, что температура масла в картере турбированных двигателей, как правило, несколько выше, чем у атмосферных.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector