Принцип работы турбины на дизельном и бензиновом двигателе

Тема в разделе "Подсобка", создана пользователем sportcar, 19 май 2020.

  1. sportcar

    sportcar Известный

    Сообщения:
    5.035
    Симпатии:
    807
    Пол:
    Мужской
    Мне часто задают вопрос: как работает турбина на дизельном и бензиновом двигателе, и чем отличается принцип работы турбины на «зажигалке» и дизеле? Я решил подробно написать об этом, безусловно, очень полезном приспособлении и объяснить всё как можно более простым языком, понятным среднестатистическому автолюбителю.

    Содержание:
    • Что такое турбина в автомобиле
    • Что даёт турбина двигателю
    • Как работает турбина на ДВС
    • Интеркулер
    • Что такое турбоподхват и турбояма
    • Преимущества турбонаддува
    • Недостатки турбонаддува
    • Принцип работы турбины на бензиновом двигателе
    • Устройство турбины бензинового двигателя
    • Схема работы турбины бензинового двигателя
    • Как проверить исправность турбины на бензиновом двигателе
    • Принцип работы турбины на дизельном двигателе
    • Схема работы турбины дизельного двигателя
    • Как проверить работает турбина на дизеле или нет

    Что такое турбина в автомобиле


    7603a8ee57ddb783998a2ad14acc3f55.jpg
    Турбина — это, упрощённо говоря, механическое приспособление, которое подаёт в цилиндры ДВС воздух принудительно, под давлением.

    Что даёт турбина двигателю


    Устройство предназначено для увеличения мощности мотора без преобразования его рабочего объёма. Применение турбонаддува позволяет разработчикам добиться повышения мощности на 50%, а в особо замечательных случаях даже больше, по сравнению с «атмосферником» идентичного объёма.

    Как работает турбина на ДВС


    Рассмотрим этот вопрос в общих чертах, так как далее в теме, мы будем разбирать турбонаддув по отдельности: для бензинового двигателя и для дизельного.

    Внутри турбины конструкторы расположили крыльчатку, приводимую в движение отработавшими газами ДВС. А вот на другой стороне вала, расположен компрессор, также оборудованный крыльчаткой и отвечающей за подачу в цилиндры воздушной массы под давлением. При этом обеспечивается более эффективное сгорание топливо-воздушной смеси, что влечёт за собой повышение мощности. По сути, посредством даровой энергии выхлопа, обеспечивается захват воздуха из окружающей среды и подача его в цилиндры.

    Ниже приведена простейшая схема работы системы турбонаддува в ДВС:

    2020-05-16_11-15.jpg

    Интеркулер


    Как видим, во всей этой системе присутствует компонент под названием интеркулер и наверняка многим автолюбителям будет интересно узнать, какую роль он играет во всём этом наддувном процессе.

    Дело в том, что при турбонаддуве всасываемый воздух сжимается в значительной степени, увеличивается его плотность, параллельно намного возрастает и температура смеси, почти до 200 градусов. Вдобавок воздух будет нагреваться самим турбокомпрессором, так как в системе циркулируют раскалённые отработавшие газы. При повышении температуры плотность воздушной массы наоборот, станет понижаться и это обстоятельство приведёт к понижению давления при наддуве. Именно для нивелирования данного эффекта, разработчики и внедрили в конструкцию интеркулер, отвечающий за снижение этой самой, неблагоприятно влияющей на нагнетаемый воздух повышенной температуры. Устройство даёт возможность понизить температуру на 50-60 градусов.

    1415681209_interkuler.jpg

    Цилиндры будут более эффективно наполняться воздухом и мощность транспортного средства станет неуклонно возрастать. Были проведены специальные исследования, которые выявили, что при понижении температуры на каждые 10 градусов, мощность поднимается на 3%. Ориентировочно интеркулер может повысить мощность силового агрегата приблизительно на 20%. У этого, безусловно, полезного приспособления имеется и ещё одно преимущество: снижается вероятность детонации выхлопа.

    Что такое турбоподхват и турбояма


    Чтобы лучше разбираться в работе системы турбонаддува, среднестатистическому автолюбителю стоит уяснить два понятия:

    Турбоподхват
    Так называется ситуация, когда раскрутившийся до определённых оборотов ротор увеличивает поступление воздуха в цилиндры, тем самым повышая мощность движка.

    Турбояма
    Так, специалисты называют момент небольшой задержки, который можно наблюдать в работе турбонагнетателя при увеличении объёма поступившего топлива, что достигается посредством воздействия на акселератор. Эта задержка вызвана временем, требуемым для разгона ротора выхлопными газами.

    Преимущества турбонаддува


    99.jpg

    1. Рациональное использование «бесплатных» выхлопных газов. Конечно, идеальной эту систему назвать нельзя, так как при выпуске газы всё-таки сталкиваются с некоторым сопротивлением, которое создаёт сама турбина. Для снижения потерь, в состав системы инженеры внедрили специальное генерирующее устройство, значительно уменьшающее сопротивление на выходе. Так что, считать, что используемая энергия является полностью даровой, будет неправильно — дешёвая скорее всего.

    2. Мощность мотора повышается, при этом не требуется увеличивать его рабочий объём, а соответственно и массу оборудования. Высокую цифру мощности можно извлечь из компактных движков, масса машины при этом будет небольшой, что скажется на сокращении тормозного пути и времени разгона. Вдобавок данный момент может положительным образом сказаться на топливной экономичности, также у инженеров появляется возможность разместить мотор наиболее корректно.

    3. Максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов, что очень хорошо влияет на динамику машины.

    4. Турбированный мотор выигрывает у атмосферного по топливной экономичности, но здесь стоит привести более конкретные объяснения, так как несведущие автолюбители зачастую убеждены, что турбины довольно прожорливы. Возьмём два мотора с одинаковым объёмом в 1,4 л. Атмосферная вариация в среднем спалит около 6-7 л на сто км, а вот турбо-версии для преодоления аналогичного расстояния понадобится уже 8-9 л. При этом, турбина обеспечивает в 1,5 раза большую мощность, по сравнению с атмосферным ДВС.

    Теперь сравним ДВС одинаковой мощности к примеру 140-150 л. с. Какой у них будет расход горючего? А вот тут-то и начинается самое интересное: такое «поголовье лошадей» имеет либо 2,0-литровый «атмосферник», либо 1,4-литровый турбо-агрегат. Первый, спалит в городе 12-14 л горючего, а турбированный — все те же 8-9 литров на сто километров. Вот такая интересная арифметика получается!

    5. Транспортные средства, оборудованные системой турбонаддува отличаются более скромным выбросом вредных веществ, в отличие от своих атмосферных оппонентов аналогичной мощности. Этому способствует более эффективное сгорание горючей смеси.
     


  2. sportcar

    sportcar Известный

    Сообщения:
    5.035
    Симпатии:
    807
    Пол:
    Мужской

    Недостатки турбонаддува


    3b367800-4883-11e8-bb0b-2d12322072e2.JPG

    1. Работа турбонагнетателя имеет прямую зависимость от оборотов ДВС. Когда машина разгоняется при низких оборотах мотора, турбина не запустится должным образом, поэтому на активное наращивание скорости водителю рассчитывать не приходится. Если сказать больше, то динамика будет даже скромнее, чем у авто оснащённых «атмосферником». На пониженных оборотах двигатель не потребляет большое количество горючего, поэтому не может обеспечить внушительный поток выхлопных газов — вращение турбины будет не спешным, а давление в камере сгорания — минимальным. Турбина проявляет свою максимальную эффективность только на высоких оборотах.

    2. Нагнетание воздуха в цилиндры протекает довольно медленно. Для создания требуемого давления на впуске потребуется некоторое время. Однако инженеры постоянно работают над этим недоразумением, поэтому современные турбированные системы функционируют более эффективно, по сравнению со своими предшественниками.

    3. Если машина оборудована АКПП либо вариатором, то при наборе скорости трансмиссия может автоматически перейти на более низкую передачу, снижая тем самым негативные последствия от инертности турбонагнетателя.

    4. ДВС с турбонаддувом предложит своему обладателю повышенные требования к качеству моторного масла и горючего. Помимо этого, на турбо-моторах придётся гораздо чаще менять как смазку, так и фильтрующие элементы — это обусловлено более сложными условиями работы при повышенных температурных режимах. Владельцам турбированных силовых агрегатов нужно скрупулёзно отслеживать уровень масла и состояние фильтрующих элементов, и осуществлять их замену, строго следуя предписаниям производителя.

    5. Турбированные модификации имеют белее скромный моторесурс, чем их атмосферные собратья. Турбина со временем будет изнашиваться и быстрее всего она выйдет из строя в том случае, когда водитель не владеет навыками эксплуатации подобного рода техники.

    6. Ремонт турбодвигателя будет стоить намного дороже, чем ремонт атмосферного варианта, да и квалифицированных специалистов готовых взяться за данное мероприятие, не так уж и много. Но есть мастера, которые всё же берутся за процедуру, но, к сожалению, выполняя её при этом некачественно. Как следствие, мотор в дальнейшем станет работать с перебоями и по итогу, опять даст сбой.

    Принцип работы турбины на бензиновом двигателе


    Если сравнивать бензиновый мотор с дизелем, то на первом, турбина имеет некоторые ограничения. Так, эффективность использования турбины на бензиновом ДВС ограничена вероятностью проявления детонации, которая может дать о себе знать при резком поднятии оборотов движка. А также, весомый вклад в ограничения вносит высокая температура выхлопа, которая дотягивает до 1000 градусов. Такая тепловая нагрузка может повлечь за собой разрушение элементов турбонаддува. Что касается оборотов самой турбины, то они могут доходить до показателя 100-150 тыс. об/мин.

    Устройство турбины бензинового двигателя


    Турбосистема, которой оснащён бензиновый силовой агрегат, включает в себя такие составляющие:
    • Корпус, выполненный в форме улитки, защищающий рабочие элементы от механических повреждений.
    • Корпус подшипников, с находящимися в нём ротором с валом и кольцами с лопастями.
    • Каналы, проходящие через весь корпус. Они предназначены для доставки масла к местам трения, что продлевает срок службы данных деталей.
    • Подшипник скольжения, обеспечивающий плавную работу ротора, который смазывается и охлаждается посредством масла.
    Видео, как работает турбина на бензиновом двигателе:


    Турбина, установленная на бензиновом моторе, активно поставляет воздух в цилиндры, что в значительной степени повышает обогащение кислородом горючей смеси, при этом улучшается сгораемость топлива. КПД взлетает, а эффективность работы ДВС при том же рабочем объёме увеличивается. Мощность двигателя оснащённого системой турбонаддува будет возрастать прямо пропорционально объёму сжигаемого за единицу времени бензина. Чтобы горючее в цилиндрах сгорало максимально быстро, требуется немалое количество воздуха и именно это обеспечивает турбина направляя нужное его количество в цилиндры посредством компрессора, увеличивая при этом давление воздуха примерно на 80%. Что касается мощности, то турбина на бензиновом ДВС может увеличить её приблизительно на 30%.

    Схема работы турбины бензинового двигателя


    Screenshot_2020-05-16 Что такое ТУРБОНАДДУВ Для чего нужен Как работает .png
     

    Последнее редактирование модератором: 19 май 2020
  3. sportcar

    sportcar Известный

    Сообщения:
    5.035
    Симпатии:
    807
    Пол:
    Мужской

    Как проверить исправность турбины на бензиновом двигателе


    Как самому проверить турбину на бензиновом двигателе? Для выявления признаков неисправности, необязательно прибегать к дорогим услугам автомастерских, далее приведён перечень, на который нужно ориентироваться:
    • падение тяги;
    • сизый либо чёрный дым из выхлопной трубы;
    • при пуске силового агрегата присутствует посторонний свист либо скрежет;
    • возрос топливный расход и имеет место утечка масла;
    • резко упало давление масла и воздуха в системе.
    В домашних условиях при разборке изделия, проверяем патрубок, посредством которого в турбонаддув подаётся воздушная масса. Если его целостность нарушена, то это может привести к посторонним шумам. Помимо этого, патрубок должен быть практически сухим. Если присутствует масло, то турбина сломалась либо износился движок. Далее, тщательно исследуем лопатки турбины. При наличии зазубрин, сколов, а также неровностей, готовьте деньги — агрегат, вероятнее всего, придётся подвергнуть замене.



    Осевой люфт турбины не должен превышать 0,05 мм, радиальный — 1 мм. Если приведённые цифры превышены — устройство нужно ремонтировать. К неисправности может привести и нарушение геометрии соединения впускного коллектора с трубкой датчика. Трещины и потёртости на данном элементе оповестят автолюбителя о необходимости замены детали. Если в системе выявлены следы утечки антифриза — необходимо проверить герметичность всех соединений.

    В домашних условиях вы турбину не отремонтируете, да и компьютерная диагностика в некоторых случаях будет нужна. Поэтому без помощи специалистов вам никак не обойтись.

    Принцип работы турбины на дизельном двигателе


    Турбина на дизельном двигателе даёт больше преимуществ, чем на бензиновом моторе и этому есть три причины:
    • высокая степень сжатия;
    • низкая частота вращения коленвала;
    • низкая температура отработавших газов — 600 градусов против 1000 у бензинового ДВС.
    Принцип работы дизельного двигателя с турбиной, идентичен бензиновому. Дизельная турбина также приводится во вращение выхлопными газами, и компрессор аналогично нагнетает воздух под давлением. Из чего состоит турбина на дизеле? Да из тех же основных компонентов, что и турбина бензинового мотора, за исключением некоторых нюансов, несмотря на схожий принцип работы турбины на дизеле. Так, на дизельные ДВС разработчики устанавливают такие турбоустройства, которые могут развивать эффективное давление при относительно низких оборотах движка. Данное обстоятельство влияет на значительное уменьшение турбоямы на дизелях. Однако параллельно, турбина должна будет практически постоянно пребывать в высокооборотном рабочем режиме.



    Естественно, в связи с этим возникает вполне резонный вопрос — как смазывается турбина на дизеле? В принципе, так же как и на бензиновом двигателе, но здесь дело в другом: водитель должен постоянно контролировать качество смазки вала турбонагнетателя даже на низких оборотах. Функционирование турбины более получаса при пониженном давлении масла в системе, может способствовать её ускоренному износу.

    Схема работы турбины дизельного двигателя


    Screenshot_2020-05-18 Дизельное масло для турбированных двигателей-топ марок и особенности.png

    Как видно на изображении, работает турбина на дизельном двигателе, так же как и на бензиновом.

    Как проверить, работает турбина на дизеле или нет?


    Как самому проверить турбину дизельного двигателя? Для выявления отклонений в работе собственными силами без демонтажа устройства, можно прибегнуть к нескольким способам диагностики. На неполадки в турбине могут указывать такие прямые либо косвенные признаки, проявляемые по ходу работы мотора:
    • синий или синеватый дым из выхлопной трубы;
    • движок шумит в разных режимах под нагрузкой;
    • наблюдается перегрев силового агрегата;
    • увеличивается расход моторного масла и топлива;
    • ДВС утрачивает в мощности, снижается тяга и динамика авто.
    Здесь есть и такой нюанс: вышеприведённые симптомы могут возникать не только из-за поломки турбины, но и по другим причинам.

    Как узнать, работает ли турбина на дизеле надлежащим образом, мы выяснили, но стоит помнить, что залогом её долгой и бесперебойной работы является адекватная эксплуатация турбодизеля.

    Заключение

    Без сомнений, система турбонаддува на данный момент является самым эффективным механическим средством для увеличения мощностного потенциала силового агрегата. При одном и том же показателе мощности, турбо-мотор выигрывает у «атмосферника» по топливной экономичности, естественно, оппонент при этом, будет иметь больший рабочий объём. А также ниже и токсичность выхлопа. Преимуществ не мало, но есть у турбонаддува и ряд недостатков.

    Наибольшее распространение турбина получила на дизельных агрегатах, так как там, она наиболее эффективна. Нельзя упустить из виду и то обстоятельство, что турбированный мотор требует надлежащей эксплуатации и тщательного контроля. Вздумаете этим пренебречь — дорогостоящего ремонта не избежать! Ну а цена на новую турбину может заставить практически любого обывателя прослезиться перед заменой.
     

Поделись страничкой!