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
Сравнение турбины и компрессора
В чем же разница между турбиной и компрессором? Когда речь заходит о выборе компрессора или турбины, человек в первую очередь смотрит на основные признаки отличия, которые имеются у данных устройств: Одним из главных преимуществ компрессора является обеспечение бесперебойного сгорания примеси. Это напрямую влияет на правильную работу двигателя в целом, помогает избежать различных неприятностей, связанных с поломкой. В свою очередь определенные преимущества имеет и турбина: она не влияет на потерю лошадиных сил, в то время как компрессор этим похвастать не может. Правда, стоит заметить, что речь идет общей выходной мощности двигателя (потеря при компрессии составляет до 20 процентов). Установка и настройка турбины – довольно сложный процесс, требующий значительных временных и денежных затрат. Кроме того, необходимо несколько видоизменить силовой агрегат. Для сравнения, чтобы использовать компрессор, необходимо фактически только одно – правильный подбор примеси. Установка осуществляется очень легко. Если говорить о турбине в автомобиле, то без помощи специалиста установить ее не получится. Для компрессора не нужно специальное оборудование и знания. Это значительно упрощает процесс. Турбина в автомобиле имеет существенный недостаток — она требует частый подвод масла под давлением, что увеличивает расходы на содержание транспорта. Если не проводить данную манипуляцию с определенной регулярностью, то автомобиль быстро ломается, создавая дополнительные проблемы. Компрессор в этом не нуждается. Турбина требует особого ухода. Чтобы она работала надлежащим образом, автовладельцу придется раз в месяц посещать мастерскую, если он не имеет необходимого опыта. Турбине необходима полноценная привязка к двигателю автомобиля. Если транспорт выдает небольшое количество оборотов, то от турбины практически нет толка. Лишь выжимая максимальные обороты, можно добиться хорошей мощи. Безусловно, автовладелец сейчас может купить устройство, которое работает вне зависимости от скорости автомобиля, но такая турбина стоит приличную сумму. Работа компрессора не зависит от оборотов машины, он выдает фиксированную мощь при любой скорости. Компрессор является независимым устройством в автомобиле, за счет чего упрощается процесс обслуживания и ремонта. Даже не имея большого опыта, практически каждый автовладелец может самостоятельно почить агрегат. Турбина может набирать более высокие обороты, чем компрессор. Но и нагревается она на порядок быстрее, что ставит под удар двигатель. От такой работы он быстро изнашивается. Компрессор приводится в действие сразу же после запуска двигателя. Это безусловное преимущество над турбиной, которая без движения транспорта работать не будет. Но вместе с этим, компрессор приводит в действие и весь двигатель. Турбина, напротив, освобождает «сердце» автомобиля от дополнительной нагрузки. Компрессоры расходуют больше топлива, чем турбина. И КПД у них на порядок меньше. То есть турбина в автомобиле работает на полную мощь, не растрачивая бензин. Компрессор приводится в действие ремнем, так как он является механическим нагнетателем. Турбина раскручивается выхлопными газами автомобиля, которые крутят две крыльчатки, соединенные между собой валом. Если решитесь на покупку компрессора для автомобиля, то знайте, что на рынке его огромный выбор. Турбина же не имеет такого достоинства. Наконец, турбина стоит на порядок дороже компрессора. Этот фактор и обуславливает высокую популярность устройства на российском рынке.
Российские условия эксплуатации — некоторые коррективы
Для России многие производители готовят автомобили отдельно. Это подготовка, которая требует действительно хорошей защиты от высоких морозов, значительных неприятностей на дорогах и сюрпризов с топливом. И здесь есть довольно важный момент, который стоит учитывать. Топливо на российских заправках не всегда соответствует высоким стандартам качества. Поэтому есть некоторые особенности эксплуатации техники:
- для высокотехнологичного турбированного агрегата с малым объемом и высокой мощностью качество топлива является одним из самых важных параметров эксплуатации;
- слишком низкие температуры вредят работе турбины, она может оказаться далеко не самым экономичным и удачным решением для использования в северных районах страны;
- атмосферные агрегаты способны работать при низких температурах и хорошо справляются с не очень качественным топливом, но очень чувствительны к обслуживанию;
- в магазинах и на станциях часто можно купить подделку вместо оригинального масла, чем вызвать ряд неприятностей в обслуживании и последующей эксплуатации хорошего агрегата.
По этим причинам для России часто покупают двигатели максимально выносливые и довольно хорошо проверенные. И производители далеко не всегда отправляют в нашу страну самые технологичные агрегаты с наиболее сложными и эффективными решениями в технике
Поэтому для удачного использования двигателя в России стоит обратить особое внимание на его выносливость и способность преодолевать неприятные и трудные ситуации. Предлагаем посмотреть небольшое видео о том, как работает турбонаддув в силовом агрегате:
Плюсы и минусы
Турбированные двигатели имеют свои сильные и слабые стороны, поэтому верить заявлениям автопроизводителей об их однозначном преимуществе не стоит. Прежде чем принимать решение о выборе машины, оснащённой турбонаддувом бензинового двигателя, стоит взвесить все «за» и «против».
Преимущества
Главное достоинство турбированного мотора – его повышенная мощность, и в этом с производителями нельзя не согласиться. По мощности при аналогичном объёме цилиндров агрегат превосходит атмосферные моторы на 20–30%. Дополнительные плюсы установки на мотор турбонаддува состоят в следующем:
- Повышение эффективности работы за счёт оптимизации процесса сгорания безвоздушной смеси в цилиндрах. Благодаря этому расход топлива на обеспечение работы аналогичного количества атмосферного мотора лошадиных сил значительно снижается.
- Уменьшенный уровень шума и вибрации во время движения.
- Экологичность. Эффективное сгорание топлива внутри цилиндров значительно уменьшает количество выбросов в атмосферу через выхлопную трубу. Специалисты утверждают, что введение в Европе и США новых норм токсичности выхлопа увеличило производство автомобилей с турбированными бензиновыми двигателями на 25%.
- Компактные размеры. Мотор на трёх и даже двух цилиндрах по мощности сопоставим с четырёхцилиндровым «атмосферником». Благодаря оптимальным размерам такой двигатель имеет большее число вариантов расположения в автомобиле.
Недостатки
При всех своих достоинствах турбонаддув имеет и некоторые негативные стороны:
- Повышенная чувствительность к качеству топлива. Отсюда вытекает необходимость использования бензина более высокого класса. Турбированный двигатель быстро выйдет из строя, если заставлять его работать на 92 бензине.
- При активном использовании турбины расход топлива увеличивается в 1,5 раза. Любители езды в стиле «газ в пол» будут заполнять бак своего автомобиля в два раза чаще.
- Необходимость частой замены масла. Смазка добавляется в мотор и непосредственно в турбокомпрессорную установку, поэтому его расход увеличивается. Требования к марке масла также довольно жёсткие: можно использовать только качественные марки синтетики, стоимость которых на порядок выше минеральных или полусинтетических смазок. К этому стоит добавить необходимость частой замены масла: каждые 8 000 километров. В то время как в атмосферных двигателях процедуру можно проводить через 12 и даже 15 тысяч километров. Несвоевременная замена масла и фильтров приведёт к изменению параметров турбины и скорому выходу её из строя.
- Дорогостоящий ремонт. Комплектующие для турбированных моторов имеют достаточно высокую цену, поэтому их ремонт требует значительного вложения средств. Стоимость ремонта возрастает дополнительно из-за отсутствия квалифицированных работников СТО. Отремонтировать мотор с турбонаддувом возьмутся не на каждом автосервисе, а за квалификацию мастеров придётся заплатить на 40–50% больше. Капитальный ремонт двигателя с турбонаддувом требуется каждые 150–200 тысяч километров пробега.
- Особенности эксплуатации. Машину с турбодвигателем нужно правильно заводить и глушить. После запуска двигатель должен поработать вхолостую, причём, чем автомобиль старше, тем «прогон» нужен более длительный. После остановки автомобиля также нельзя сразу глушить мотор.
- Проявление эффекта «турбоямы». Так именуют характерный провал, когда машина вяло реагирует на нажатие педали газа. Двигатель «не тянет» на низких оборотах, в результате машина не может резко тронуться с места. При интенсивном движении и непростой дорожной обстановке в мегаполисах это достаточно опасное явление. Конструкторы предлагают для решения проблемы устанавливать на мотор две турбины, одна из которых будет работать на малых оборотах за счёт оснащения электроприводом. Это снизит риск возникновения «турбоям», но дополнительно увеличит стоимость двигателя и одновременно снизит его надёжность.
Турбированный двигатель чаще подвергается дорогостоящему ремонту и требует высококачественного топлива
Как работает турбина
Турбина состоит из двух частей:
- Холодная – всасывает и раскручивает впускной воздух,
- Горячая – раскручивается воздух посредством движения выхлопных газов.
В турбине установлен картридж с лопастями, которые от движения воздуха раскручиваются вплоть до 150 000 оборотов в минуту, создавая давление. Вращаются лопасти на подшипниках, а за смазывание и охлаждение отвечает подача масла с двигателя.
Так как при резком повышении давления воздух сильно нагревается, был изобретен интеркуллер, охлаждающий воздух до нужной температуры.
Во впускной магистрали установлен клапан, отвечающий за сброс избыточного давления впускного воздуха (Blow off), а также вестгейт, ограничивающий количество отработанных газов, попадающих в турбину, что позволяет избежать резкого роста повышения оборотов крыльчатки (простыми словами-ограничитель).
Работа турбины крайне проста: в горячую часть турбины попадают отработанные газы и раскручивают крыльчатку. В холодной части раскрученная крыльчатка всасывает большое количество воздуха, который проходит через интеркулер, и в охлажденном состоянии попадает в цилиндры. После того, как отработанные газы раскрутили турбину, они идут далее по выпускной магистрали.
Турбированный двигатель, плюсы и минусы
Сначала о преимуществах:
- Возможность с малого объема “выжать” большую мощность, зачастую это 100 л.с. на каждый литр объема.
- Крутящий момент уже с холостых оборотов дает уверенную тягу, но только в случае, если турбина маленькая, она раскручивается быстрее.
- Диапазон крутящего момента широкий.
- Расход топлива, при одинаковой мощности с атмосферным моторов, явно ниже.
- Возможность увеличивать мощность с помощью прошивки на 20-30% без вреда ресурсу и комфорту движения.
Недостатки:
- Ресурс турбины современных авто едва достигает 100 тыс.км.
- Возникновение «турбоямы», процесса между провалом и резким набором скорости из-за ожидания раскрутки турбины.
- Стоимость ремонта дороже, обслуживать двигатель нужно чаще.
- Возрастает потребность в качественном масле и топливе.
Долгий прогрев
Что касается проблемы долгого прогрева и, как следствие, холодного салона, то ее тоже можно решить. Самый надежный способ: применение дополнительного электронагревателя. В случае с двигателем ЕА211 инженеры использовали другой прием: выпускной коллектор интегрировали в головку блока цилиндров. Так и двигатель прогревается чуть быстрее, а главное — количество отдаваемого тепла для салона увеличилось.
При одинаковой мощности машина с наддувным двигателем всегда оставляет позади автомобиль с атмосферным мотором аналогичной мощности во время разгона. Любой, кому доводилось делать такое сравнение, это подтвердит.
При одинаковой мощности машина с наддувным двигателем всегда оставляет позади автомобиль с атмосферным мотором аналогичной мощности во время разгона. Любой, кому доводилось делать такое сравнение, это подтвердит.
Что из себя представляет турбина
Если сказать проще, то турбина – это механическое устройство автомобиля для подачи под давлением воздуха в камеру сгорания. Главная задача, которую выполняет турбонаддув, это значительное повышение мощности двигателя без увеличения его рабочего объема. Установка турбины обеспечивает пятидесятипроцентный, а иногда и больше, прирост мощности силового агрегата при сравнении с нетурбированными двигателями того же объёма. Это обусловлено нагнетанием под давлением турбиной воздуха в цилиндры и повышением содержания кислорода в топливной смеси, а в результате и увеличению ее эффективности.
Конструктивно турбина состоит из механической крыльчатки приводимой в действие движением выхлопных газов автомобиля. То есть используется энергия выхлопа для захвата и подачи воздуха (а соответственно и кислорода) в систему для улучшения качеств топливной смеси. С технологической точки зрения на сегодня это наиболее эффективное устройство для увеличения мощности двигателя при том же расходе топлива, что позволило уменьшить выброс токсичных газов в атмосферу.
Такие агрегаты нашли широкое применение как в дизельных силовых установках, так и на бензиновых двигателях. При этом в первом случае турбированные моторы оказались наиболее эффективны из-за высокой степени сжатия и малым, при сравнении с бензиновыми автомобилями, числом вращения коленчатого вала.
К тому же ограниченное применение турбонаддува на бензиновых машинах обусловлено возможным проявлением детонации, которое возникает при резком увеличении числа оборотов двигателя, а также из-за высокой температуры выхлопных газов, достигающего тысячи градусов против шестисот у дизельных моторов. Естественно такие температуры могут привести к повреждению частей турбины.
В чем разница между турбокомпрессором и турбонагнетателем (турбонаддув)?
Турбокомпрессоры и турбонагнетатели работают аналогичным образом. Функция их проста: сжатие всасываемого воздуха и подача его в камеру сгорания двигателя. Но, несмотря на одинаковый смысл работы между двумя видами турбин, существуют отличия.
Главное отличие двух видов турбин это система их питания.
Турбокомпрессор получает питание от ременного привода, который передает крутящий момент двигателя на турбину, точно также, как силовой агрегат передает с помощью ремней и роликов крутящий момент на электрический генератор автомобиля, который заряжает аккумуляторную батарею. То есть, по сути, турбокомпрессор питается от электричества.
Что касаемо турбонагнетателя или турбонаддува, то этот вид турбин работает от выхлопных газов. Как мы уже сказали выше, после нагнетания кислорода он подается под давлением в камеру сгорания увеличивая крутящий момент двигателя и его мощность.
Разница оборотов
Одно важное отличие от остальных это, то что компрессор может работать на низких и минимальных оборотах, а турбина вовсе нет. Как правило, для нее необходимы обороты от 3500 об/мин
для создания давления. Но компрессор не способен экономно расходовать топливо. При разгоне эффективность компрессора будет видна не так долго как хотелось бы. Турбина начинает работать немного позже, так как замечается «яма» при старте, но после небольшого разгона все исчезает.
Итог:
если вы приверженец скорости и у вас бензиновый двигатель – смело ставьте компрессор и радуйтесь жизни, если дизель – то только турбину.Компрессор призван постоянно подавать смесь для воспламенения , но влияет на потерю мощности, чего не скажешь о «сестре». Для поддержания работоспособности турбины, необходимо раз или два появляться в автосервисе для диагностики, в противном случае получите неработающую систему.
Для турбины необходима установка дополнительного охладителя – интеркулера (см. статью — » «), так как поток воздуха имеет высокую температуру.
Установка дополнительного радиатора
также приносит сложности в плане поиска места для монтажа. КПД компрессора несколько меньше, чем у турбины.
Сейчас преимущественное большинство владельцев переходят от прожорливых и громоздких авто к миниатюрным и экономичным (см.
Перед тем, как говорить на тему – нужно больше узнать о том, как повышается мощность. Как известно, двигатель внутреннего сгорания функционирует с помощью воздушно-топливной смеси, что воспламеняется в цилиндрах и там сгорает. В состав смеси входят – воздух и бензин, которые попадают к двигателю/ коллектору таким образом:
Топливо. Подается с помощью специального насоса по топливопроводах;
Воздух же никоим образом не нагнетается, только засасывается двигателем через воздушный фильтр
Обратите внимание, если фильтр грязный – тогда мощность резко падает, а расходы растут.
Что же делают турбина и компрессор? Оба устройства начинают шибко нагнетать воздух в цилиндры, что очень хорошо влияет на мощность.
Так чем отличается компрессор от турбины ?
Особенности турбины
Турбонаддув — это высокотемпературный механический нагнетатель, который, в отличие от компрессора, работает не от коленчатого вала и ременной передачи, а получает энергию от выхлопных газов. Механизм имеет две стороны, холодную и горячую, которые как раскручивают лопатки, так и отвечают за нагнетание под давлением воздуха в мотор. По горячей стороне протекают выхлопные газы, которые заставляют вращаться по инерции холодную сторону. Крыльчатка может раскручиваться до 10 000 оборотов в минуту и более, что позволяет обеспечить максимально возможное давление на впуске и увеличение мощности двигателя.
Особенностью турбины является наличие у неё системы смазки и охлаждения, которые используют масло и антифриз из мотора, что позволяет обеспечить работоспособность этого узла. Использование турбин позволяет на 40% и более повысить мощность двигателя, одновременно сохраняются отличные топливно-экономичные показатели у моторов небольшого объема. Современные турбины отличаются компактными габаритами, что позволяет с легкостью их устанавливать даже на небольшие автомобили с минимумом свободного места под капотом.
Плюсы и минусы
Несомненным преимуществом использования турбины является существенное увеличение мощности силового агрегата. Теперь с двухлитровых моторов снять 200-250 лошадиных сил и более уже не составит какого-либо труда. Даже трехцилиндровые моторы с рабочим объемом в 1 литр могут иметь мощность в 120 лошадиных сил, при этом расход топлива у них не будет превышать 4 литров на 100 километров пробега. При условии правильного выбора турбины, которая соответствует типу двигателя, можно будет гарантировать беспроблемность эксплуатации мотора, который прослужит 300 000 километров и более.
Однако недостатки установки турбины всё же имеются. К таким минусам можно отнести так называемый эффект турбоямы, когда на минимальных оборотах нагнетатель бездействует, а двигателю не хватает мощности для адекватного ускорения. К недостаткам также относится посредственная надежность турбонаддува, что объясняется повышенными нагрузками во время работы этого узла. Если появились подтёки масла по сальнику, то в скором времени потребуется полная замена турбо, а такой ремонт может по затратам потянуть на 50-70 тысяч рублей и более.
Также необходимо учитывать повышенную нагрузку на двигатель, в особенности в момент подключения турбины, что отрицательно сказывается на надежности техники. Подобное характерно для кустарного тюнинга и самостоятельной установки турбонаддува на многолитровые атмосферные моторы, которые после такого ремонта выдерживают не более 150-200 тысяч километров и далее требуют замены.
Характерные поломки
К характерным поломкам турбонаддува можно отнести подтёки масла по сальнику, что приводит к работе крыльчатки посуху и масляному голоданию, а в последующем такой нагнетатель уже не ремонтопригоден и требует замены. Также может отмечаться значительный перегрев турбины, в особенности, если проблемы с системой охлаждения отмечаются у самого двигателя. Чтобы исключить такие поломки автовладельцу необходимо поддерживать хорошее техническое состояние мотора и системы охлаждения, регулярно осматривая турбину на предмет подтёков масла.
Механические нагнетатели-компрессоры в плане поломок более надежны и могут без замены и капитального восстановления прослужить 300 000 километров и более. Только лишь при нещадной эксплуатации автомобиля на крыльчатке может отмечаться повышенный износ лопаток, что приводит к проскальзыванию наддува, а ремонт в последующем потребует замены внутренних элементов. Также может отмечаться растягивание привода, что лечится заменой ремня или цепи.
Что лучше выбрать?
Каждый автовладелец должен для себя ответить на вопрос, нужно ли ему выбирать машину с турбонаддувом или компрессором или же присмотреть более простые и надёжные варианты с атмосферными двигателями. Большинство экспертов отмечают, что надежность турбонаддува в последние годы существенно улучшилась, поэтому такие автомобили пользуются сегодня наибольшей популярностью у покупателей.
А вот компрессоры, которые широко применялись в девяностых годах прошлого века, сегодня на новых автомобилях практически не встречаются. Это можно объяснить сложностям с серьезным увеличением мощности мотора, при этом стоимость производства двигателей и самого автомобиля существенно увеличивается. Также популярностью пользуются классические атмосферные агрегаты, которые всё также надежны, но по показателям мощности и топливной экономичности уже проигрывают наддувным двигателям.
Плюсы и минусы турбины
Как мы уже сказали ранее, главный плюс данного агрегата – это колоссальное увеличение мощности. Обычный 120-сильный двигатель можно «раздуть» до 180. А если и этого мало, существует чип-тюнинг. Специалисты на программном уровне меняют дозировку топлива и другие настройки в электронном блоке управления. В результате турбина больше «раздувается», а машина получается еще более динамичной. Компрессор никогда не даст такие результаты. Но рассматривая отличие турбины от компрессора, стоит упомянуть о надежности. Нужно понимать, что мотор будет постоянно нагружен. В первую очередь, страдает ресурс. Если в случае с компрессором двигатель мог работать больше трехсот тысяч, то турбированные моторы выхаживают около 150. Далее начинаются ремонты, связанные как с поршневой системой, так и с самой турбиной. Особенно это касается «чипованных» экземпляров. Нужно знать меру. Не стоит гнаться за мощностью. Всему есть свой предел. Увеличивая мощность, мы всегда теряем в ресурсе
Здесь каждый выбирает сам, что для него важно
Чем турбина отличается от компрессора еще, так это обслуживанием. Так как двигатель подвергается нагрузкам, ресурс масла тоже снижается. На компрессорных и простых атмосферных моторах замену масла нужно делать раз в 10 тысяч километров. В случае с турбиной данную операцию нужно производить не реже, чем раз в 7, а в идеале каждые 5 тысяч километров. Причем масло нужно использовать не самое дешевое – говорят автолюбители. Чем турбина отличается от компрессора в этом плане? Также необходимо следить за уровнем. Турбированные двигателя любят подъедать масло еще с завода. Это норма для таких ДВС. В среднем расход составляет от двух литров на 10 тысяч километров. Езда с низким уровнем масла чревата ремонтами. Ремонт турбированного двигателя – это всегда большие капиталовложения. К тому же, нужно уметь найти знающего специалиста. Чем турбина отличается от компрессора еще? Следующий недостаток – это требовательность к качеству топлива. Это касается как бензиновых, так и дизельных турбированных авто.