Автомобильная промышленность развивается семимильными шагами, и для владельцев современных автомобилей знание различных новых автомобильных технологий очень полезно. Турбинные двигатели, роботизированные трансмиссии и вариаторы, системы защиты транспортных средств, навигация и многое другое становятся новой реальностью.

В блоке полезной информации контакты ресурса https://sinkai.ru/brand/cummins/, где можно найти все необходимые запчасти для двигателя CUMMINS. Гильзы двигателя, коленчатые валы, блоки цилиндров, масляные насосы, турбины, шатуны и вообще все необходимое для ремонта двигателя.

И в этой статье мы расскажем о том, что предлагает установка турбины на бензиновый и дизельный двигатель, какие есть отзывы и неисправности, особенности эксплуатации и ремонта турбин, разберем плюсы и минусы, принципы работы турбокомпрессор.

Действительно, практически невозможно встретить человека, который ни разу в жизни не замечал машину, по крайней мере, внешне ничем не отличавшуюся от обычных, с маленьким «турбо» номерным знаком. И только те, кто посвящает себя возможностям турбокомпрессора, знают, насколько интересно и увлекательно он скрывается под этой скромной надписью.

Принцип работы турбонаддува

Немного физики. Автомобильные конструкторы сталкиваются с извечной проблемой увеличения мощности двигателя. Еще со школы мы помним, что мощность двигателя прямо пропорциональна объему сжигаемого за рабочий цикл топлива. Другими словами, чем больше топлива вы сжигаете, тем больше энергии вы получаете. Но на пути к увеличению мощности под капотом не все так просто: как правило, здесь конструкторов-механиков поджидает множество проблем.

Как известно, процесс сгорания топлива происходит в присутствии кислорода, поэтому на самом деле в цилиндрах сгорает не топливо, а топливо и воздух, смешанные в определенном соотношении. Характеристики процесса сгорания топлива зависят, например, от состава топлива или режима работы двигателя и некоторых других факторов. Например, в случае бензиновых двигателей соотношение топлива и воздуха составляет от 1 до 14-15, то есть необходимо много воздуха. Увеличение подачи топлива не проблема, чего нельзя сказать о столь значительном увеличении подачи воздуха. Работа обычного двигателя внутреннего сгорания основана на разнице между давлением непосредственно в цилиндрах и атмосферном столбе, благодаря чему необходимый воздух поступает в двигатель сам по себе. В этом случае получается прямая зависимость между объемом баллона и кислородом, поступающим в него в каждом цикле. Американцы пошли по этому пути: производимые ими огромные двигатели имеют ошеломляющий расход топлива.

Как получить больше воздуха в цилиндр? Первый способ увеличения количества воздуха в определенном объеме изобрел немецкий инженер-конструктор Готлиб Вильгельм Даймлер. Это та самая светлая голова, название которой стало частью названия известной автомобильной марки Daimler Benz AG. 1885 год ознаменовался рождением нового двигателя, который, несмотря на небольшой вес и небольшие размеры, обладал большой мощностью. Воздух в него закачивался с помощью специального вентилятора – вентилятора (компрессора). Получив вращение непосредственно от вала двигателя, он протолкнул сжатый воздух в цилиндры. В начале 20 века швейцарскому инженеру-изобретателю Альфреду Бючи удалось пойти еще дальше. Под его руководством работы по разработке дизельных двигателей проходили на производственной компании Sulzer Brothers. С одной стороны, он категорически не любил большие и тяжелые двигатели, к тому же малую мощность, с другой – не хотел использовать идею вращения компрессора за счет энергии двигателя. Это привело к поиску нового решения для нагнетания воздуха. Таким образом, в 1905 году впервые в мире было запатентовано новое устройство впрыска, основанное на использовании энергии выхлопных газов в качестве движителя.

Идея наддува проста, как, собственно, и все гениальное. Подобно работе ветра по вращению крыльев мельницы, здесь колесо с лопастями заставляет выхлопные газы вращаться. Ротор турбины, как называется маленькое колесо с большим количеством лопастей, а колесо компрессора установлено на валу. Получившаяся конструкция турбокомпрессор или турбокомпрессор (лат. Turbo – вихрь, сжатие – сжатие) условно можно разделить на:

• ротор – вращается под действием выхлопных газов
• а компрессор – будучи соединенным с ротором, действует как вентилятор, нагнетая дополнительный воздух в цилиндры.

Воздух, поступающий в цилиндры двигателя с турбонаддувом, часто требует дополнительного охлаждения. В этом случае, загнав туда больше кислорода, можно будет повысить его давление, так как холодный воздух в цилиндре ДВС сжимать намного легче, чем горячий воздух. Проходя через турбину, воздух нагревается за счет сжатия и нагревается выхлопными газами частей турбокомпрессора. Охлаждается с помощью интеркулера, интеркулера. Это радиатор, который устанавливается по направлению движения воздуха между компрессором и цилиндрами двигателя. Проходя через интеркулер, воздух отдает тепло в атмосферу и охлаждается. А уже холодный и более плотный воздух может подаваться в цилиндр в большем объеме. Получается определенная цепочка: в турбину попадает больше выхлопных газов, они заставляют ее вращаться быстрее, а больший объем дополнительного воздуха, поступающего в цилиндры, увеличивает мощность. Это решение довольно эффективно, поскольку по сравнению, например, с приводным компрессором, для самообслуживания компрессора требуется гораздо меньшее энергопотребление двигателя (около 1,5%). Это легко объясняется тем, что источником энергии для ротора турбины является не торможение выхлопных газов, а их охлаждение: выхлопные газы после турбины идут так же быстро, но они холоднее. Кроме того, свободная энергия расходуется на сжатие воздуха, что способствует увеличению КПД двигателя. Кроме того, возможность получения большей мощности за счет меньшего объема работы приводит к меньшим потерям на трение, меньшей массе двигателя (и, следовательно, машины в целом).

Плюсы и минусы турбонаддува

Таким образом, турбомотор оказался значительно дешевле своих безнаддувных собратьев равной мощности. Однако такое решение нельзя назвать оптимальным по нескольким причинам. Начнем, например, со скорости вращения турбины, которая может достигать около 200 тысяч об / мин, или с температуры горячих газов, достигающей, даже трудно представить, 1000 ° C. Очевидно, что создать и установить турбокомпрессор, способный длительное время выдерживать такие большие нагрузки, достаточно дорого и непросто. Поэтому установка турбины на двигатель первоначально получила распространение только во время Второй мировой войны и только в авиации. Впоследствии, в 50-х годах ХХ века, турбокомпрессор стал использоваться в тракторах американской компании Caterpillar и в первых турбодизелях для грузовиков Cummins. И только в 1962 году они появились на серийных автомобилях и практически одновременно на Chevrolet Corvair Monza (Шевроле Корвайр Монца) и Oldsmobile Jetfire (Oldsmobile Jetfire).

Однако сложность конструкции и ее дороговизна были не единственными недостатками турбокомпрессора. Эффективность газотурбинного двигателя во многом определяется скоростью двигателя. Ведь на малых оборотах и, как следствие, небольшом объеме выхлопных газов ротор слабо вращается, а компрессор в свою очередь почти не нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Иногда даже до 3000 оборотов двигатель вообще не тянет и «стреляет» только где-то через четыре-пять тысяч. Эта ситуация называется турбо-лагом. Еще один момент – сложный и дорогостоящий ремонт турбины при выходе из строя турбированного двигателя, поскольку обслуживание таких агрегатов остается прерогативой сертифицированных СТО.

Как самостоятельно установить турбину на двигатель

Прежде чем приступить к процедуре установки, необходимо понять, зачем вообще устанавливаются турбины, а также принцип их работы. Предлагаю вместе разобраться, что такое турбина и как установить турбину своими руками.
Принцип работы турбины заключается в том, что потоки выхлопных газов из выпускного коллектора попадают в ее корпус, газы, в свою очередь, начинают интенсивно раскручивать крыльчатку, которая закреплена возле крыльчатки компрессора. В этом случае компрессор уже начинает втягивать через воздушный фильтр большее количество дополнительного воздуха, который необходим для обогащения топливной смеси и, таким образом, подачи ее в камеру сгорания. Таким образом, в цилиндрах образуется гораздо большее количество рабочей смеси, что способствует увеличению мощности двигателя и увеличению его потенциала.

Мы как-то разобрались с принципом работы, теперь нужно разобраться, где поставить турбину, где она принадлежит двигателю автомобиля. Если на двигателе стоит оригинальный турбонагнетатель, необходимо постараться разобраться в причине его неисправности. Важно помнить, что установка турбин ни в коем случае не примет герметики на трубопроводах, так как при высоких температурах они могут разжижаться, после чего кусочки могут проникнуть внутрь и разрушить его. Если вы решили поставить турбину своими руками, следует помнить об этих правилах и при установке исключить попадание в масло посторонних жидкостей и разного рода мелких частиц пыли, песка.

Установка турбины на двигатель, как правило, начинается с замены воздушного и масляного фильтров, а также масла и промывки отверстия маслопровода. Необходимо полностью очистить маслопроводы и заменить поврежденные шланги на новые.

Следующим шагом будет снятие сапуна с двигателя с последующей его очисткой. Проверните ротор турбины, чтобы определить силу его вращения, затем промойте линии подачи и удалите масло. Перед тем как поставить «улитку» на место дальнейшего обслуживания, необходимо смазать шприцем все трущиеся соединения турбины, для этого есть специальная масленка (отверстие) для подачи масла. В этой процедуре обычно используется моторное масло двигателя, на котором установлены турбины. Продумайте все до мельчайших деталей, вплоть до расположения маслопровода, и только тогда вы сможете установить турбину на автомобиль. Маслопровод нужно размещать строго вертикально, без резких изгибов.

Перед покупкой и установкой турбокомпрессора на карбюратор необходимо ознакомиться с некоторыми общими правилами и рекомендациями. Ну, в первую очередь, двигатель, на который вы хотите установить бензиновый двигатель и работать на высокооктановом топливе, поскольку механический нагнетатель будет производить давление около 3 атмосфер, поэтому степень сжатия в цилиндрах значительно увеличится. Для желающих оснастить двигатель своего автомобиля турбиной, хочу сообщить, что данные модели значительно увеличивают расход топлива, поэтому установка турбины этого типа является исключительной прерогативой водителей, которые намерены принять участие в конкурс.

При правильной установке можно добиться значительного увеличения тяги, а также большей динамики двигателя и лучшего разгона. При обычном повседневном использовании газотурбинного автомобиля возможна экономия топлива, так как время разгона будет сокращено, и такое же преодоление препятствий и подъемов теперь будет происходить по совершенно другому принципу. Установка турбин на карбюраторные двигатели также может потребовать замены свечей зажигания. Однако после установки турбины, регулировки жиклеров и герметизации карбюратора сгорание смеси значительно улучшится. Чтобы выяснить оптимальное соотношение двигателя и компрессора при выборе подходящей модели, необходимо учитывать объем двигателя автомобиля. Итак, прежде чем устанавливать турбину на карбюратор, произвести несложные расчеты или просто спросить совета у специалистов, они обязательно подскажут, какая модель лучше всего подойдет для вашего автомобиля.

Автопульсар

Эксплуатация двигателя с турбиной

Поскольку для запуска более крупной турбины требуется больше времени, турбо-лаг обычно угрожает двигателям с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давления. Что касается турбин низкого давления, то у них, можно сказать, нет перепадов тяги, но они не могут сильно увеличить мощность. Практически устранить турбо-лаг можно при использовании схемы последовательного наддува, суть которой заключается в следующем: на малых оборотах двигателя работает небольшой малоинерционный турбонагнетатель, увеличивающий тягу снизу, а на высоких оборотах – все увеличивается при давлении на выходе загорается второй, побольше. В прошлом веке этот принцип применялся на суперкаре Porsche 959. Сегодня такая схема используется, например, на турбодизелях Land Rover и BMW. В бензиновых двигателях с турбинами Volkswagen приводной компрессор действует как небольшой турбонагнетатель. В случае рядных двигателей чаще всего используется одинарный турбокомпрессор с двойной спиралью и двойным рабочим аппаратом. Каждая из «улиток» заполнена выхлопным газом из разных наборов цилиндров, но оба подают газ в турбину, эффективно вращая ее как на низких, так и на высоких скоростях. Но очень часто можно встретить пару идентичных турбокомпрессоров, обслуживающих несколько комплектов цилиндров параллельно. Типовая компоновка двигателей с V-образным турбонаддувом следующая: каждый блок имеет свой нагнетатель, хотя и не без исключений. Например, двигатель V8 от Motorsport Gmbh (дочерняя компания BMW AG), который впервые был использован в сериях BMW X5 M и X6 M, имеет выпускной коллектор с поперечным потоком, который позволяет компрессору с двойной спиралью отводить выхлопные газы от разных блоков цилиндров, работающих в противофазе.

Подготовка к установке

Установка турбин на автомобиль требует предварительной подготовки. Итак, в первую очередь нужно правильно выбрать турбокомпрессор, который будет устанавливаться на автомобиль. Возможности установки зависят от модели, производителя, типа и спецификации.

Следует отметить, что при выборе необходимо обращать внимание на мощность, скорость тепловыделения, порог увеличения и другие важные параметры. Затем они определят мощность и производительность машины.

В первую очередь нужно подготовить двигатель перед установкой. Водитель должен следить за тем, чтобы частицы грязи и пыли не попали в трубопроводы подачи и нагнетания масла компрессора. И даже больше: перед началом работы необходимо полностью заменить масло, а затем проверить воздушный и масляный фильтр.

На подготовительном этапе работы автомобилист должен выполнить следующие действия:

• Следует проверить воздушный фильтр на предмет деформации и герметичность корпуса.
• Воздуховоды должны быть абсолютно чистыми. На них не должно быть грязи, песка или других частиц, которые при высоких оборотах двигателя могут повредить турбокомпрессор.
• Вентиляцию картера необходимо прочистить бензином или специальным очистителем. Те же операции необходимо проделать с воздухозаборными трубами.
• Проверьте работу катализатора (при его наличии), поскольку избыток выхлопных газов в системе влияет на качество турбокомпрессора.

На подготовительном этапе первостепенное значение имеют целостность выхлопной системы и чистота воздуховодов. Несоблюдение этих условий может повредить не только компрессор, но и сам двигатель.

Видео с наглядным объяснением того, как работает турбина:

Эффективность двигателя с турбиной

Другой вариант повышения эффективности турбокомпрессора, охватывающий весь диапазон оборотов, – это изменение геометрии рабочего участка. Специальные лопасти, вращаясь внутри «улитки», в зависимости от скорости изменяют форму сопла. В результате получается «супер-турбина», которая хорошо работает на всех скоростях. Хотя эта идея не нова, реализовать ее удалось не так давно. Установка таких турбин началась с дизельных двигателей и была первой, кто испытал турбину с изменяемой геометрией Porsche 911 Turbo на бензиновых двигателях.

В последнее время популярность турбомоторов значительно возросла, так как они помимо форсирования силовых агрегатов повышают эффективность и чистоту выхлопа. Это особенно важно для дизельных двигателей. Сегодня дизель редко обходится без приставки «турбо» и, по отзывам, если поставить турбину на бензиновый двигатель обычной машины, она превратится в настоящую «зажигалку». Да и только обычные, но современные седаны, универсалы и хэтчбеки прячут под капотом бензиновые и дизельные двигатели, оснащенные турбинами, позволяющими уменьшить количество цилиндров, рабочий объем двигателя и, как следствие, не только вес, но и также расход топлива, который постоянно увеличивается в цене.

Источник