Автомобільні турбіни: Функції і як збільшити строк служби
Автомобільні турбокомпресори є ключовим компонентом для збільшення потужності будь-якого автомобіля. В останні роки все більше нових автомобілів стали оснащуватися турбінами. Завдяки турбокомпресорам автовиробники не тільки підвищують потужність автомобілів, але і робить їх вихлоп екологічно чистіше. На жаль, крім плюсів, є і мінуси при використанні автомобільних турбін. Головний мінус – це ресурс турбокомпресора. На щастя, існують деякі рекомендації, які дозволяють збільшити термін служби компонентів турбонаддуву. Пропонуємо вам дізнатися, як працюють турбокомпресори в сучасних автомобілях, а також дізнатися, як ви можете запобігти передчасний вихід турбіни з ладу.
Турбонаддув: принцип дії, переваги, недоліки
Купуючи в наші дні новий автомобіль, швидше за все, він буде оснащений турбованим двигуном, завдяки чому транспортний засіб має непогану потужність, низький витрата палива і більш чистий вихлоп. Давайте докладніше дізнаємося, що ж таке турбокомпресор, а також дізнаємося найважливіші факти про нього. В тому числі, ми розповімо про найбільш частих дефекти і поломки автомобільних турбін.
На сьогоднішньому ринку поки не всі автомобілі оснащуються турбінами. Але вже через кілька років купити машину без турбірованного мотора у вас навряд чи вийде. Причому це стосується не тільки бензинових моделей автомобілів. Справа в тому, що турбіною оснащуються, в тому числі, і дизельні двигуни.
Так що турбокомпресори в наші дні стали невід’ємною частиною більшості сучасних автомобілів. Але, незважаючи на те, що турбовані двигуни стали дуже популярні кілька років тому, технологія двигунів, оснащених турбокомпресорами, з’явилася вже більш 100 років тому.
У 1905 році Швейцарський винахідник Альфред Бучі винайшов систему нагнітання, яка працювала від вихлопних газів в двигуні внутрішнього згоряння. Сенс цього винаходу простий і заснований на принципі роботи лопатей вітряка, які обертаються потоком вітру. Тільки замість вітру у винаході Альфреда використовувався вихлоп відпрацьованих газів силового агрегату, який і обертав лопаті.
На жаль, в ті роки Альфреду вдалося отримати патент на винахід. На жаль, побудувати партію досвідчених зразків у винахідника не було можливості.
У 1913 Французький професор Огюст Рато вперше в світі оснастив літак турбокомпресором, заснованим на винахід Бучі.
У 1915 році Альфред Бучі побудував прототип корабля, оснащеного дизельним двигуном з турбіною.
Пізніше, турбокомпресори прийшли у світ автоспорту, де перевернули уявлення про потужності автомобілів.
Нещодавно автовиробники згадали про технології турбірованних моторів, які набагато ефективніше звичайних двигунів. В першу чергу автомобільні компанії стали оснащувати турбокомпресорами дизельні малопотужні двигуни. У підсумку, завдяки турбонаддуву багато сучасні дизельні мотори по потужності наблизилися до бензиновим силовим агрегатам.
Це цікаво: Як почати самостійно обслуговувати автомобіль?
В підсумку сьогодні турбомотори стали незамінними для автовиробників, які змушені підлаштовуватися під нові екологічні норми, які діють в США і Європі. Завдяки використанню турбокомпресорів, сучасні автомобілі стали набагато економічніше, потужніше, а також мають низький рівень шкідливих речовин у вихлопі.
В кінцевому підсумку всі сучасні автомобілі в наші дні, що випускаються в автопромисловості, є самими екологічно чистими за всю історію автосвіту.
Функція турбіни, налаштування та її дефекти
Функція турбокомпресора полягає в тому, щоб збільшити вихідну потужність і крутний момент двигуна. Завдяки турбіні виробники можуть зменшувати кількість робочих циліндрів в двигуні без зниження потужності й крутного моменту.
Наприклад, тільки трициліндровий 1,0 літровий турбомотор може видавати потужність в 90 л. с. Домогтися такої ж продуктивності звичайний бензиновий трициліндровий мотор без дорогих модифікацій не зможе жоден автовиробник.
Також 1,0 літровий турбований трициліндровий двигун має більш низький витрата палива і невеликий рівень вихлопних газів СО2.
Обкатка двигуна: Що потрібно знати?
Саме тому турбовані мотори стали дуже поширеними в малолітражних бензинових автомобілях за останні кілька років.
Також все частіше стали випускатися дизельні двигуни з двома турбінами (Bi-Turbo), що дозволяє виробникам не тільки домагатися приголомшливий потужності від дизельних автомобілів, але знижувати рівень шкідливих речовин у вихлопі до рекордних значень.
У більшості випадків робота сучасних турбокомпресорів заснована на тих же принципах, які створив Швейцарський винахідник Альфред Бучі. Тобто більшість турбін в сучасних автомобілях працюють від тиску, що утворює від вихлопних газах в камері згоряння двигуна.
Нещодавно також стали з’являтися турбіни, які можуть працювати, як від електрики, так і тПорадиційно від газу, що надходить з вихлопної системи. Завдяки цьому інженери досягли максимальної потужності і крутного моменту при невеликих обертах двигуна. Наприклад, подібна турбо технологія використовується в дизельному 4,0 літровому моторі Audi V8 TDI, який встановлюється на кросовер SQ7.
Експлуатація і технічне обслуговування автомобільних турбін
З кожним роком у всьому світі посилюються екологічні вимоги до викидів сучасних автомобілів. В результаті все більше нових автомобілів оснащуються турбінами. Таким чином автовиробники намагаються випускати автомобілі, які будуть відповідати жорстким екологічним нормам. На жаль, без використання турбін в сучасних автомобілях досягти скорочення рівня шкідливих речовин у вихлопі без мільярдних інвестицій неможливо.
Наш інтернет видання 1GAI.RU у зв’язку з масовою поширеністю турбованих двигунів в автопромисловості вирішила зібрати для вас всі найважливіші питання і відповіді про автомобільні турбокомпресорах, про їх технічному обслуговуванні, також про багато іншого:
Як працює турбіна в автомобілі?
Робота турбокомпресора заснована на принципі збільшення потужності двигуна внутрішнього згоряння за рахунок великої кількості повітря (кисню) необхідного для займання палива в камері згоряння. Тобто автомобільна турбіна більше не робить нічого крім поставки двигуну великої маси кисню.
Повітря з турбіни подається безпосередньо у впускний отвір циліндра двигуна.
Щоб привести лопаті турбіни в рух турбо компресор нагнітача використовує для цього вихлопні гази двигуна. Для цього використовується закони фізики: перетворення теплової енергії в кінетичну (гарячі вихлопні гази починають обертати лопатки турбіни, які і направляють великі потоки кисню в двигун, за рахунок чого і збільшується потужність).
Що таке турбо лаг (турбо-яма)?
Кількості вихлопних газів на низьких швидкостях автомобіля (низькі оберти двигуна) не достатньо для приведення в дію роботи турбіни турбокомпресора. Саме тому турбіна може створити достатній тиск повітря для подачі в двигун тільки при русі машини на середній швидкості (середні оберти двигуна).
Дивіться також: За якими принципами працює двигун Інфініті із змінним ступенем стиснення, детальна інформація
Тиск палива у турбірованних автомобілях регулюється в залежності від тиску турбонагнітача. Тобто, якщо обороти двигуна маленькі, то тиск палива буде невелике і паливна суміш не буде багатою киснем з-за того, що турбокомпресор не буде давати достатнього тиску кисню. Те ж саме відбувається не тільки на малих обертах двигуна, але і при різкому натисканні на педаль газу з місця. У цей момент машина не почне максимально динамічний розгін, так як крильчатці турбокомпресора буде не вистачати необхідного тиску вихлопних газів для створення потоку стисненого кисню і подачі його в камеру згорання двигуна. У підсумку на короткий час у двигуні буде спостерігатися дефіцит паливної суміші для ефективного займання (кисень+паливо). Це і призводить до короткочасної затримки розгону, яка і називається турбо-лад або “турбо яма”. Ось чому багато власників турбованих автомобілів часто скаржаться, що при різкому розгоні з малих оборотів двигуна автомобіль після натискання педалі газу на 1-2 секунду не відразу реагує на збільшення оборотів двигуна.
У деяких преміальних автомобілях в останні роки стали з’являтися по дві чи навіть три турбіни, які вирішують проблему турбо-ям (одна турбіна працює при малих обертах двигуна, інша включається на більш високій швидкості роботи двигуна). Також нещодавно почали з’являтися турбокомпресори з адаптивними крильчатками (регульовані лопатки турбіни), які вміють адаптуватися до будь-якого діапазону обертів двигуна. Таким чином досягається високий крутний момент автомобіля на низьких швидкостях.
У чому різниця між турбокомпресором і турбонагнітачем (турбонаддув)?
Турбокомпресори і турбонагнетатели працюють аналогічним чином. Функція їх проста: стиснення всмоктуваного повітря і подача його в камеру згорання двигуна. Але, незважаючи на однаковий зміст роботи між двома видами турбін, існують відмінності.
Головна відмінність двох видів турбін це система їх живлення.
Турбокомпресор отримує харчування від ремінного приводу, який передає крутний момент двигуна на турбіну, точно також, як силовий агрегат передає за допомогою ременів і роликів крутний момент на електричний генератор автомобіля, який заряджає акумуляторну батарею. Тобто, по суті, турбокомпресор живиться від електрики.
Що стосується турбонагнітача або турбонаддува, то цей вид турбін працює від вихлопних газів. Як ми вже сказали вище, після нагнітання кисню він подається під тиском в камеру згоряння збільшуючи крутний момент двигуна і його потужність.
Термін служби турбокомпресора
Ще недавно турбокомпресори були ненадійні і часто виходили з ладу, навіть при належному догляді. Сучасні компресори стали більш надійні і деякі з них мають термін служби порівнянним з ресурсом двигуна. Тим не менш, для того щоб турбіна працювала якомога довше, вона потребує обслуговування і регулярний технічний огляд для виявлення на початковому етапі будь-яких несправностей.
Дивіться також: Історія розвитку бензинових двигунів внутрішнього згоряння
По-перше, власники турбованих автомобілів ні в якому разі не повинні зволікати з плановою заміною моторного масла і повітряного фільтра, оскільки навіть найменше забруднення фільтра і масла можуть негативно позначитися на працездатності турбіни і її терміну служби. Тобто, якщо в автомобілі зі звичайним двигуном ви можете без особливої шкоди запізнюватися з плановою заміною оливи та повітряного фільтра, в турбованих силових агрегатах планове ТО повинно бути проведено навіть трохи раніше, ніж рекомендовано автовиробником. Особливо це стосується нашої країни, де якість палива залишає бажати кращого.
Також турбіни вимагають постійної діагностики, щоб вчасно помітити можливі несправності. Головне завдання не допустити збільшення тиску наддуву, яке може не тільки вивести з ладу турбокомпресор, але і серйозно пошкодити двигун.
Чи можна за допомогою тюнінга оснастити автомобіль із звичайним двигуном турбокомпресором?
Завдяки сучасним турбосистемам, фактично будь-яка машина може бути обладнана турбонаддувом. У більшості випадків для цього необхідно звернутися в спеціалізоване тюнінг-ательє або автомайстерню. Перед установкою турбіни фахівці перевірять, чи витримає ваш двигун підвищення потужності за рахунок турбонаддуву. Також фахівці проведуть діагностику паливної системи, яка відіграє важливе значення у турбірованних двигунів.
Дивіться також: Новий шестициліндровий дизельний двигун BMW має чотири турбіни
Потім, якщо установка турбіни можлива фахівці проведуть ряд модернізацій вашого автомобіля: установка турбокомпресора, зміна програмного забезпечення блоку управління двигуном, який відповідає за впорскування палива, зміна системи вихлопу (зміна системи випуску відпрацьованих газів), зміна системи подачі палива і т. п.
При тюнінгу автомобіля під час якого встановлюється турбіна, головне завдання фахівців знайти компроміс між продуктивністю двигуна і довговічністю роботи силового агрегату і турбіни.
Головний ворог будь-якого двигуна – це відпрацьовані гази. Чим швидше гази видаляються з двигуна, тим краще.
Також ви повинні пам’ятати, що будь-яка турбіна за рахунок подачі кисню під тиском збільшує температуру займання палива в камері згоряння, що природно позначається на ресурсі двигуна.
Тому в процесі тюнинга фахівці ретельно налаштовують оптимальний тиск турбіни для вашого автомобіля.
Справа в тому, що, по суті, навіть з невеликого двигуна можна вижити величезна кількість потужності за рахунок подачі кисню під високим тиском в двигун. Але в цьому випадку ресурс силового агрегату може скоротитися більш ніж у 2-3 рази з-за підвищеної температури займання палива в камері згоряння.
Так що в процесі вибору марки і моделі турбіни фахівці намагаються налаштувати тиск турбіни таким чином, щоб воно не дуже сильно вплинуло на ресурс двигуна.
На жаль, ця проблема стосується не тільки автомобілів, на які з допомогою тюнінг робіт були встановлені турбокомпресори. Навіть заводські турбовані двигуни в наші дні мають не дуже великий ресурс. Особливо це стосується недорогих автомобілів, які в останні роки стали оснащуватися малолітражними двигунами, оснащені турбінами. Виробники таких автомобілів в погоні за споживачем, намагаються зробити транспортні засоби найекономічнішими на ринку без втрати потужності. Згідно законам фізики, це можливо тільки за рахунок збільшення тиску кисню, який надходить у двигун. Природно, в цьому випадку виробник налаштовує турбіну на максимально високий тиск, що неминуче веде до суттєвого зменшення терміну служби двигуна.
Як збільшити строк служби турбокомпресора?
Турбокомпресор потребує постійної масляного змащення. Коли ви запускаєте автомобіль, то, як правило, перші секунди турбокомпресор працює в режимі браку масляного змащення. Тому не Порадимо власників турбованих автомобілів рушати з місця відразу після запуску двигуна. Так що після того, як ви запустили двигун, зачекайте приблизно 30 секунд, поки турбіна рівномірно не змаститься маслом.
У крайньому випадку ви можете все-таки рушити з місця відразу після запуску двигуна, але у такому разі їдьте на невеликій швидкості (на низьких обертах двигуна). Таким чином ви уникнете передчасного зносу внутрішніх компонентів турбіни.
Також не Порадимо вам вимикати двигун після руху на високій швидкості. Справа в тому, що якщо після руху на великих обертах двигуна ви відразу заглушіть мотор, то турбіна ще буде крутитися по інерції ще близько 20 секунд фактично без змащення, оскільки система масляного змащення працює тільки при включеному двигуні.
Крім того, щоб турбіна передчасно не вийшла з ладу, ви повинні використовувати моторне масло, тільки рекомендоване автовиробником. Бажано, якщо ви будете купувати масло у офіційних дилерів. Так ви знизите ризик купити підроблене неякісне моторне масло, яке може не тільки в короткий термін вивести турбокомпресор з ладу, але і істотно знизити ресурс двигуна.
Що може зламатися в турбокомпресорі автомобіля?
Більшість дефектів турбіни відбуваються через недостатню мастила. У разі недостатньої або не ефективною змазки (старе або підроблене моторне масло) внутрішні компоненти можуть швидко вийти з ладу із-за підвищеного тертя один з одним.
Ще однією частою причиною виходу з ладу турбіни є несвоєчасна заміна повітряного фільтра. Справа в тому, що із-за брудного повітряного фільтра масло може швидко стає забрудненим, що в підсумку призведе до неефективної мастила турбокомпресора. В першу чергу, в цьому випадку, може швидко вийти з ладу підшипник турбіни.
Так що, якщо ви помітите, що турбіна автомобіля стала працювати голосніше ніж зазвичай, або з’явилися вібрації, а також якщо ви виявили витік масла з турбокомпресора, то необхідно якомога швидше відправитися в технічний центр для комплексної діагностики турбіни і всіх пов’язаних з нею систем, щоб, вчасно виявивши проблему, не допустити виходу з ладу не тільки турбіни, але і двигуна.
Можливо відремонтувати турбіну в автомобілі
На перших етапах розвитку турбованих двигунів, у разі виходу турбокомпресорів з ладу доводилося купувати нову турбіну, так як ремонту вони не підлягали. Але завдяки розвитку технологій автовиробники навчилися виробляти турбокомпресори, які в наші дні підлягають частковому ремонту з допомогою спеціальних ремкомпектов.
На жаль, провести ремонт турбіни самостійно у вас не вийде. Пам’ятайте, що ремонт турбокомпресорів повинен виконуватися тільки кваліфікованим персоналом, які мають крім свого досвіду, мати спеціальні інструменти та обладнання.
При ремонті турбін повинні використовуватися тільки оригінальні сертифіковані деталі турбокомпресорів. В іншому випадку неякісні деталі турбіни можуть не тільки повністю вивести турбокомпресор з ладу, але серйозно пошкодити двигун вашого автомобіля.
