Какие бывают турбины на авто

18

Всё о турбинах

История развития турбокомпрессоров началась примерно в то же время, что и постройка первых образцов двигателей внутреннего сгорания. В 1885 — 1896 г. Готлиб Даймлер и Рудольф Дизель проводили исследования в области повышения вырабатываемой мощности и снижения потребления топлива путем сжатия воздуха, нагнетаемого в камеру сгорания. В 1952 г. швейцарский инженер Альфред Бюши впервые успешно осуществил нагнетание при помощи выхлопных газов, получив при этом увеличение мощности на 40%. Это событие положило начало постепенному развитию и внедрению в жизнь турботехнологий.

Первыми легковыми автомобилями, оснащенными турбинами, были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire, вышедшие на американский рынок в 1962 — 63 г. Несмотря на очевидные технические преимущества, низкий уровень надежности привел к быстрому исчезновению этих моделей.

Начало использования турбодвигателей на спортивных автомобилях, в частности на Formula 1, в 70-х годах привело к значительному увеличению популярности турбокомпрессоров. Приставка «турбо» стала входить в моду. В то время почти все производители автомобилей предлагали как минимум одну модель с бензиновым турбодвигателем. Однако, по прошествии нескольких лет мода на турбодвигатели начала проходить, так как выяснилось, что турбокомпрессор, хотя и позволяет увеличить мощность бензинового двигателя, сильно увеличивает расход топлива. Задержка в реакции турбокомпрессора была достаточно большой на первых образцах этого оборудования, что также являлось серьезным аргументом против установки турбины на бензиновый двигатель.

Коренной перелом в развитии турбокомпрессоров произошел с выпуском в 1978 г. Mercedes — Benz 300 SD, первого легкового автомобиля, оснащенного дизельным турбодвигателем. В 1981 г. за Mercedes — Benz 300 SD последовал VW Turbodiesel. При помощи турбокомпрессора производителям удалось увеличить эффективность работы дизельного двигателя до уровня бензинового, сохранив при этом значительно более низкий уровень выброса в атмосферу выхлопных газов.

На сегодняшний день установка турбокомпрессора на бензиновый двигатель скорее рассматривается как способ сокращения потребления топлива и, таким образом, уменьшения уровня выброса СО2 и других вредных веществ. Таким образом, турбодвигатели служат способом уменьшения расхода энергоносителей и уменьшения выбросов в окружающую среду.

Применение наддува влечет за собой увеличение и тепловой нагрузки на детали двигателя. Решение этой проблемы может быть достигнуто, например, путем охлаждения поршней маслом через специальные форсунки со стороны картера, а также установкой жаростойких клапанов.

Система охлаждения также должна быть рассчитана на отвод большего количества теплоты. Это достигается установкой радиатора большего размера, а у двигателей с воздушным охлаждением — увеличением количества охлаждающего цилиндры воздуха. В зависимости от уровня форсирования двигателя может потребоваться и эффективное охлаждение смазочного масла.

Следует иметь в виду, что при отсутствии наддува мощность надуваемого бензинового двигателя, как правило, ниже, чем у двигателя без наддува, который не предназначался для наддува. Основная причина здесь в том, что у двигателя с наддувом для предотвращения детонационного сгорания геометрическую степень сжатия несколько уменьшают.

Вопрос о правильном выборе степени сжатия для двигателя с наддувом имеет важное значение, особенно для бензиновых двигателей. В этой связи необходимо различать степень сжатия геометрическую сжатия и эффективную.

Компрессоры
Всякий раз, когда речь заходит о гоночных или спортивных автомобилях, тема турбонагнетателей становится весьма актуальной. Итак, поговорим о турбинах. Турбокомпрессор позволяет повысить мощность двигателя без значительного увеличения его веса. Это обстоятельство сделало турбины весьма популярными как среди автопроизводителей, так и среди энтузиастов от тюнинга.

Основы
Принимая во внимание то обстоятельство, что современные автомобильные двигатели являются высокооборотными, можно утверждать, что дальнейшее форсирование их путем повышения частоты вращения КВ является мало перспективным и, скорее, может находить применение лишь на двигателях спортивных автомобилей, предназначенных для установления рекордов скорости и не претендующих на долговечность.

Второй вариант повышения мощности за счет увеличения рабочего объема цилиндра путем изменения диаметра и хода поршня также имеет ряд конструктивных ограничений, из-за которых не всегда возможно использование таких модификаций.

Остановимся на третьем варианте — увеличение среднего эффективного давления. Наиболее действенным способом в этой ситуации является наддув. При наддуве улучшается наполнение цилиндров свежим зарядом, что позволяет сжигать в цилиндрах большее количество топлива и получать за счет этого более высокую агрегатную мощность двигателя. Итак, поговорим более подробно о турбокомпрессорах (ТК).

Обычно давление, создаваемое ТК находится в пределах от 6 до 8 фунтов на квадратный дюйм (PSI). Так как нормальное атмосферное давление — 14.7 PSI на уровне моря, получается примерно 50-ти процентное увеличение количества воздуха, закачиваемого в двигатель. Из этого следует, что теоретически мы могли бы получить 50% прироста мощности, на практике, увы, максимум 30-40%, что тоже неплохо. Одна из причин такой неэффективности является сам ТК. Его наличие в потоке выхлопных газов создает сопротивление выхлопу и, соответственно, часть мощности двигателя затрачивается на преодоление этого сопротивления.

Как это работает
ТК при работе используют энергию отработавших газов. Принцип работы весьма прост. Отработавшие газы через выпускной коллектор попадают под давлением в корпус турбинного колеса, где приводят во вращение турбинное колесо. На вал турбинного колеса жестко установлено компрессорное колесо, которое при вращении сжимает воздух и подает его во впускной коллектор двигателя. Соответственно, чем большее количество выхлопных газов проходит через компрессорное колесо, тем быстрее оно вращается. Частота вращения вала может доходить до 150.000 об/мин и более.

Недостатки
Характерным недостатком ТК в условиях эксплуатации поршневого двигателя является то, что он при низкой частоте вращения КВ подает воздуха слишком мало, а при высокой частоте и полной нагрузке — слишком много. Это обусловливает недостаточный крутящий момент двигателя в диапазоне низких частот вращения КВ и проявляется в медленном его реагировании на изменение нагрузки при переходных процессах, например, при резком ускорении. Собственно, задержка, так называемый лаг, проявляется во всем диапазоне частот вращения КВ (на низах больше, на верхах меньше) — это объясняется отсутствием механической связи ротора ТК с коленчатым валом двигателя.

Одним из способов уменьшения задержки является снижение инерции вращающихся частей путем сокращения их веса.

Какой ТК выбрать — маленький или большой
Еще один способ снизить инерцию турбины — это уменьшить ее размеры. Маленький ТК быстрее создает необходимое давление в зоне низких частот вращения двигателя, но не может обеспечить требуемый объема воздуха в зоне более высоких частот. К тому же скорость вращения маленького ТК выше, чем большого, что негативно влияет на состояние вращающихся частей ТК.

Большой ТК может обеспечить большое количество воздуха в зоне высоких частот вращения двигателя, но его недостаток — значительная задержка особенно в зоне низких частот.

Дополнительная информация по ТК

Wastegate
Большинство турбированных автомобилей имеет wastegate, который позволяет использовать ТК меньшего размера для уменьшения лага, предотвращая его от слишком высоких нагрузок в зоне высоких частот вращения двигателя. Wastеgate — это клапан, стравливающий избыток выхлопных газов в обход турбинного колеса, тем самым, снижая его обороты и предотвращая от чрезмерных нагрузок.

ТК на шарикоподшипниках
Некоторые ТК используют шариковые подшипники для крепления турбинного вала. Они имеют меньший коэффициент трения, к тому же дают возможность использовать более легкий турбинный вал — итог снижение лага.

Керамические ТК
Керамические лопатки турбинных колес легче, чем стальные, используемые в большинстве ТК, следовательно, они имеют меньшую инерцию и, что естественно, снижает задержку ТК.

Последовательные ТК
Некоторые двигатели используют два ТК различных размеров. Меньший работает в зоне низких частот вращения двигателя, а большой — в зоне высоких частот, где первый не столь эффективен.

Интеркуллеры
При сжатии в ТК воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе помещается меньше, чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания. Поэтому сжимаемый в нагнетателе воздух перед подачей его в цилиндры двигателя предварительно охлаждается в холодильнике (интеркуллере), который стал неотъемлемой частью большинства двигателей с наддувом. Понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяет увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на такой же процент.

Особенности тюнинга посредством наддува
Различают два вида тюнинга посредством наддува. Первый, сравнительно простой вид, заключается в увеличении мощности имеющегося двигателя с наддувом. Второй, более сложный вид, состоит в наддуве двигателя, проектировавшегося первоначально для работы без наддува. В первом случае можно повысить мощность относительно просто за счет увеличения давления наддува. Используемые для этого приемы будут рассмотрены ниже. Определяющим критерием здесь является прирост мощности двигателя примерно на 10% при увеличении наддува на 0,1 бар. Но подходить к этому следует, конечно, достаточно осторожно. Без проведения дополнительных мероприятий нельзя рекомендовать повышение давления наддува двигателя более чем на 0,1 бар. Это связано с возможностью возникновения детонации и перегрузок деталей кривошипно- шатунного механизма. Однако давление наддува можно увеличить, например, и на 0,2 бар, если дополнительно установить интеркуллер или заменить уже имеющийся на интеркуллер большего размера, соответственно увеличив его пропускную способность. При форсировании двигателя за счет наддува возрастает тепловая нагрузка на детали цилиндропоршневой группы и механическая нагрузка на трансмиссию. Поэтому, если не предпринять меры по более эффективному охлаждению наддувочного воздуха и усилению трансмиссии, то даже достаточно мощные двигатели можно форсировать лишь незначительно. Не рекомендуется эксплуатировать такие двигатели длительное время с полной нагрузкой.

Второй вид тюнинга, то есть последующее оснащение наддувом безнаддувного двигателя, предъявляет значительные требования к специальным знаниям, а также техническим решениям, которые практически может реализовать занимающаяся тюнингом фирма. Трудность заключается не только в том, что не всегда просто выбрать турбокомпрессор. Помимо этого необходимо конструировать некоторые детали заново или же изменить их конструкцию. И чем больше должна быть мощность двигателя, тем выше, в принципе, затраты на проведение работ. В непосредственном окружении двигателя подвергаются изменениям или заново проектируются и изготавливаются следующие узлы и системы:

— Передача силового потока от двигателя к трансмиссии (сцепление);
— Система выпуска отработавших газов;
— Впускной тракт системы питания, включая приготовление горючей смеси;
— Системы охлаждения и смазки;
— Система зажигания, включая свечи зажигания.

При наддуве двигателя, который первоначально не предназначался для этого, часто необходимо уменьшить его геометрическую степень сжатия e. Уменьшение e возможно за счет применения поршней с уменьшенной высотой от оси поршневого пальца до днища, а за счет более толстой уплотнительной прокладки головки цилиндров, а также за счет увеличения объема камеры сгорания непосредственно в самой головке цилиндров. Прочие мероприятия, например, охлаждение днища поршня путем опрыскивания его маслом из специальной форсунки со стороны картера или усиление поршневых пальцев из-за возрастающих затрат на реконструкцию проводятся очень редко. Часто, чтобы затраты на тюнинг двигателя не превысили определенного значения, отказываются даже от уменьшения степени сжатия. В этом случае для бензиновых двигателей необходимо угол опережения зажигания и давление наддува согласовать с высокой степенью сжатия. При значительном повышении мощности двигателя за счет наддува могут потребоваться значительные изменения ходовой части, тормозной системы и трансмиссии (передаточных отношений коробки передач и главной передачи).

Ориентировочно за верхнюю границу абсолютного давления наддува в зависимости от назначения двигателя можно принять следующие значения:

— Серийные автомобили для обычных дорог: pka=1,4 — 1,8 бар;
— Автомобили спортивные и для ралли: pka=1,8 — 2,5 бар;
— Автомобили для установления рекордов: pka=2,8 — 3,4 бар.

В серийных автомобилях имеет место тенденция к установке двигателей с высокой степенью сжатия и невысоким давлением турбонаддува, тогда как в гоночных автомобилях за счет различных дополнительных мероприятий, например, впрыскивания воды, стремятся к все более высоким давлениям наддува.

Применение турбокомпрессора
Турбодвигатели устанавливаются повсюду, где требуется высокий уровень экономии энергоносителей, особенно при использовании крупных двигателей. Почти все морские, локомотивные и промышленные двигатели оснащаются турбокомпрессорами и охладителями нагнетаемого воздуха.

Со времени своего появления в начале 50-х, технологии турбокомпрессии выхлопных газов достигли высочайшего уровня развития, создав значительные экономические преимущества при транспортировке грузов и пассажирских перевозках. Снижение веса двигателя позволяет увеличить грузоподъемность машины и обеспечить достаточный объем грузового отсека. За последние 25 лет расход горючего автомобилей сократился на 40% при увеличении средней скорости на 50%.

Одним из важнейших направлений в развитии турботехнологий является получение высокого крутящего момента при низких скоростях двигателя. Благодаря глубочайшим исследованиям и постоянному совершенствованию, развитие пульсирующей турбокомпрессии (в противоположность турбокомпрессии при постоянном давлении) достигло высочайшего уровня. Пульсирующая турбокомпрессия, в отличии от турбокомпрессии при постоянном давлении, не требует применения выпускных коллекторов большого размера, это позволяет почти полностью сохранить кинетическую энергию выхлопных газов, выходящих из цилиндров. Так как давление в трубах не постоянно, соединение выпускных коллекторов цилиндров, не сообщающихся друг с другом, возможно только при наличии в двигателе нескольких цилиндров. В 6—цилиндровом двигателе к турбине подсоединены 2 группы, включающие в себя по 3 цилиндра. Выхлопные газы, идущие от разных групп, подаются в турбину отдельно (турбина оснащается двойным входом).

На легковых машинах, в основном, используется выхлопной коллектор, состоящий из одной части, а также турбины с одним входом. В данном случае пульсация выхлопных газов компенсируются при помощи компактной системы труб.

При использовании турбокомпрессии с постоянным давлением, колебания давления гасятся путем установки сравнительно большого выхлопного коллектора для обеспечения прохода большего количества газов с пониженным давлением при высоких оборотах двигателя. Так как двигатель получает возможность выброса выхлопных газов при меньшем сопротивлении, расход топлива при определенных режимах работы снижается. Недостатком данной системы является значительно меньший крутящий момент на низких оборотах двигателя. По этой причине, двигатели с постоянным давлением турбокомпрессии зачастую используются на двигателях, не требующих резкого увеличения крутящего момента для акселерации, например, морские и промышленные двигатели.

С начала 90-х ограничения уровня выбросов в атмосферу для автобусов и грузовиков в Европе и США были значительно ужесточены, и на данный момент только двигатель, оснащенный турбиной, может соответствовать предъявляемым требованиям. Охлаждение нагнетаемого воздуха также стало обязательным требованием в соответствии со стандартами Euro-2 (с 1996) и US-94.

Виды турбин. Какие бывают на автомобиле, что выбрать

Долго собирался написать эту статью, все собирался с духом. Народных тюнеров всегда интересует такая информация — как же улучшить свой автомобиль, и в первую очередь как сделать его мощнее? Многие растачивают цилиндры (но как ни крути, сильно расточить не получится, стенки блока тонкие), другие устанавливают турбины или компрессоры это уже более здравая идея — но вот что лучше выбрать? Какой вид турбины установить? И вообще, какие они бывают. На все эти насущные проблемы постараюсь ответить в этой статье, кстати, в конце будет полезное видео, а также голосование, так что читаем, вам понравится …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Действительно сейчас существует много вариантов прокачки мощности двигателя, начиная от элементарной прошивки блока ЭБУ, заканчивая установкой «турбо нагнетателя». Многие ошибочно полагают — что турбины все одинаковы и никаких различий в них нет – ну может мощность разная, материалы изготовления ну и все.

А вот нет ребята, видов этих нагнетателей воздуха сейчас существует как минимум три:

1) Механический или так называемый компрессор

2) Турбо нагнетатель, работает от отработанных газов

3) Электрический вариант, самый свежий, но еще не изученный толком. Но как считаю за ним будущее.

Я сейчас не буду лезть в дебри и говорить о так называемых подтипах турбин, их особенно много у второго типа, а именно пройдусь по разным конструкциям. И все в конце постараемся вывести что из них лучше. НУ что же поехали.

Механический вид, или компрессор

Я уже писал про него подробную статью, можете ознакомится здесь. Но тут немного повторюсь, это самая первая разработка, которая появилась в автомобилестроении. Первопроходцами конечно же были инженеры компании «Мерседес», именно на их детище «С 180» впервые поставили компрессор, из-за чего он и стал носить такое обозначение.

Принцип очень прост

К двигателю автомобиля подсоединяют компрессор. Через ременную передачу соединяют вращающийся коленчатый вал и вал этого нагнетателя. После того как двигатель запускается вращение передается и компрессору — он начинает работать. То есть нагнетать в цилиндры воздух. Хочется отметить — что максимальные обороты, с которыми он работает это максимум 18 – 20000 оборотов в минуту.

Плюсы:

— Очень надежная конструкция.

— Ресурс практически не ограничен

— При точной настройке требует минимум ухода.

— Увеличивает мощность примерно на 5 – 10%

— Можно установить своими руками

— Нет высоких температур при работе.

Однако минусы также имеются:

— Не такой производительный, как собратья, разница может достигать нескольких раз.

— Сейчас применяется редко на конвейерах

Что и говорить, компрессоры уходят в прошлое, конечно сейчас наши народные умельцы еще устанавливают на «ПРИОРАХ» и «КАЛИНАХ» в гаражах, но добиться от него высокой отдачи не получится – большой минус это его обороты, он не может нагнетать в цилиндры достаточно много воздуха – что увеличивает мощность максимум на 10%.

Классический вид турбины, на отработанных газах

Этот вид сейчас применяется очень широко, про нее я также писал – читаем вот этот материал. Что и говорить – это самое производительное устройство. Обороты вала внутри могут достигать 200 000 в минуту, просто представьте, какой поток воздуха она может нагнетать!

Принцип работы прост

От двигателя идут отработанные газы, под давлением, в глушителе. По специальному отводу они попадают на крыльчатку турбины и раскручивают ее, с другой стороны есть еще одна крыльчатка которая сидит на одном валу с первой, она также раскручивается и начинает нагнетать воздух в цилиндры двигателя. Обороты как я уже писал сверху просто поражают.

Однако и тут есть проблемы – из-за того что она работает с высокими температурами, а выхлоп может доходить до 950 градусов Цельсия, ресурс такого агрегата ограничен. Уже через 150 – 200 километров, нужно либо менять, либо ремонтировать – что «вытекает» в очень большую сумму, сейчас, по-моему от 70 000 рублей.

Также подшипники вала смазываются моторным маслом, при больших оборотах оно может проходить в камеры турбины, что влечет за собой расход. Поэтому жор масла для таких турбин это нормальное явление.

Плюсы:

— Самый производительный тип, на данный момент

— Нет соединения с двигателем

— Сейчас самый распространенный тип, запчасти можно найти везде

Минусы:

— Работает с большими температурами

— Требователен к качеству топлива

— Есть такой эффект как турбояма.

— НА старых моделях, нужно остыть после работы, что влечет за собой установку турботаймера

Как видите здесь высокая производительность, но очень много проблем. Которые сейчас решают большие концерны, в первую очередь – немецкие.

Электрический вид турбины

Самая новая разработка и самая перспективная. Именитые производители — такие как Мерседес, БМВ и Фольксваген, заявляют — что уже через несколько лет на их автомобили будет устанавливаться только электротурбины!

В чем же чудо этого варианта? Все просто он объединяет в себе преимущества первого и второго вида. То есть с одной стороны это компрессор, с другой он выдает очень большую производительность, нагнетание воздуха в цилиндры.

Принцип работы

Представьте мощный электродвигатель, который работает с высокими оборотами, ну скажем не менее 200 – 300 000 оборотов в минуту. Это реально поверьте, сейчас существуют типы, которые развивают обороты до 1 000 000 в минуту. Устанавливаем его в турбину, таким образом, он будет просто супер производительным.

Что самое важное он не будет зависеть ни от коленчатого вала, ни от выхлопных газов. А ресурсы электрических двигателей просто огромны! Таким образом, мы убиваем двух зайцев – увеличиваем производительность и ресурс. Но как всегда есть минусы.

Минусы на данный момент это то — что такой электродвигатель требует много электричества, причем настолько, что даже штатный генератор не в состоянии его «прокачать». Поэтому нужно ставить либо дополнительные генераторы, либо ставить менее мощный мотор, но тогда пострадает производительность! В общем, вопрос сейчас пока открыт, но как говорят решение уже почти найдено.

Плюсы:

— Не требует ни привода, ни отработанных газов

— Может расположиться практически в любом месте на двигателе

— Раскручивается сразу, нет турбоямы

— Относительно дешевый в изготовлении

Минусы:

— Требует много энергии

Вот так и получается что будущее именно за электрическими турбинами. ДА хочу сразу предостеречь это не китайские дешевые варианты, которые по сути своей хрень, это совершенно другие разработки.

Сейчас мое познавательное видео (просто о сложном).

Теперь предлагаю проголосовать, как вы считаете — что лучше компрессор или турбина на отработанных газах? Про электрическую турбину я задавать вопрос, пока не буду, все же она пока не идет в серию.

На этом все читайте наш АВТОБЛОГ.

(13 голосов, средний: 4,23 из 5)

Виды турбин в автомобиле: какие бывают?

Сегодня поговорим о типах турбин и их отличиях друг от друга. Какой вид турбины установить на свой автомобиль? И в целом, какие они бывают.

Действительно сейчас существует много вариантов прокачки мощности двигателя, начиная от прошивки блока ЭБУ, заканчивая установкой «турбо нагнетателя». Многие ошибочно полагают, что турбины все одинаковы и никаких различий в них нет – ну может цены на турбины для автомобилей разные, мощность отличается, материалы изготовления ну и все.

Но нет, автотурбин сейчас существует как минимум три вида:

1. Механический или компрессор.
2. Турбо нагнетатель, работает от отработанных газов.
3. Электрический вариант.

Рассмотрим каждый вид отдельно и в конце постараемся вывести что из них лучше.

Механический вид, или компрессор

Это самая первая разработка, которая появилась в автомобилестроении. Первопроходцами конечно же были инженеры компании «Мерседес», именно на их детище «С 180» впервые поставили компрессор, из-за чего он и стал носить такое обозначение.

Принцип работы

К двигателю автомобиля подсоединяют компрессор. Через ременную передачу соединяют вращающийся коленчатый вал и вал этого нагнетателя. После того как двигатель запускается вращение передается и компрессору — он начинает работать. То есть нагнетать в цилиндры воздух. Хочется отметить — что максимальные обороты, с которыми он работает это максимум 18 – 20000 оборотов в минуту.

Плюсы

• Очень надежная конструкция.
• Ресурс практически не ограничен.
• При точной настройке требует минимум ухода.
• Увеличивает мощность примерно на 5 – 10%
• Нет турбоямы.
• Можно установить своими руками.
• Нет высоких температур при работе.

Минусы компрессора

• Не такой производительный, как собратья, разница может достигать нескольких раз.
• Сейчас применяется редко на конвейерах.
• Устаревшая конструкция.

Компрессоры уходят в прошлое, конечно сейчас наши народные умельцы еще устанавливают на «ПРИОРАХ» и «КАЛИНАХ» в гаражах, но добиться от него высокой отдачи не получится – большой минус это его обороты, он не может нагнетать в цилиндры достаточно много воздуха – что увеличивает мощность максимум на 10%.

Классический вид турбины, на отработанных газах

Этот вид сейчас применяется очень широко, потому что это самое производительное устройство. Обороты вала внутри могут достигать 200 000 в минуту, просто представьте, какой поток воздуха она может нагнетать!

Принцип работы

От двигателя идут отработанные газы, под давлением, в глушителе. По специальному отводу они попадают на крыльчатку турбины и раскручивают ее, с другой стороны есть еще одна крыльчатка которая сидит на одном валу с первой, она также раскручивается и начинает нагнетать воздух в цилиндры двигателя. Обороты просто поражают.

Но есть проблемы – из-за того что она работает с высокими температурами, а выхлоп может доходить до 950 градусов Цельсия, ресурс такого агрегата ограничен. Уже через 150 – 200 километров, нужно либо менять, либо ремонтировать – что «вытекает» в очень большую сумму (от 70 000 рублей).

Также подшипники вала смазываются моторным маслом, при больших оборотах оно может проходить в камеры турбины, что влечет за собой расход. Поэтому жор масла для таких турбин это нормальное явление.

Плюсы классической турбины

• Самый производительный тип, на данный момент.
• Нет соединения с двигателем.
• Сейчас самый распространенный тип, запчасти можно найти везде.

Минусы

• Малый ресурс.
• Работает с большими температурами.
• «Жрет» масло.
• Требователен к качеству топлива.
• Есть такой эффект как турбояма.
• НА старых моделях, нужно остыть после работы, что влечет за собой установку турботаймера.

Как видите здесь высокая производительность, но очень много проблем. Которые сейчас решают большие концерны, в первую очередь – немецкие.

Электрический вид турбины

Самая новая разработка и самая перспективная. Именитые производители — такие как Мерседес, БМВ и Фольксваген, заявляют — что уже через несколько лет на их автомобили будет устанавливаться только электротурбины!

В чем же чудо этого варианта? Все просто, он объединяет в себе преимущества первого и второго вида. То есть, с одной стороны это компрессор, с другой он выдает очень большую производительность, нагнетание воздуха в цилиндры.

Принцип работы электрической турбины

Представьте мощный электродвигатель, который работает с высокими оборотами, ну скажем не менее 200 – 300 000 оборотов в минуту. Устанавливаем его в турбину, таким образом, он будет просто супер производительным.

При этом, он не будет зависеть ни от коленчатого вала, ни от выхлопных газов. А ресурсы электрических двигателей просто огромны! Таким образом, мы убиваем двух зайцев – увеличиваем производительность и ресурс. Но как всегда есть минусы.

Минусы на данный момент это то — что такой электродвигатель требует много электричества, причем настолько, что даже штатный генератор не в состоянии его «прокачать». Поэтому нужно ставить либо дополнительные генераторы, либо ставить менее мощный мотор, но тогда пострадает производительность!

Плюсы

• Производительный.
• Не требует ни привода, ни отработанных газов.
• Может расположиться практически в любом месте на двигателе.
• Раскручивается сразу, нет турбоямы.
• Большой ресурс.
• Относительно дешевый в изготовлении.

Минусы

• Требует много энергии

Сделаем вывод: получается, что будущее именно за электрическими турбинами, но не за дешевыми китайскими вариантами, а проверенными, европейскими.

Как выбрать Б/У турбину?

Большинство двигателей уже давно оснащаются системами турбонаддува. Без турбин дизельные моторы не обходятся уже лет 20, а бензиновые моторы начали повальный переход на наддув лет 15-10 назад. С турбинами силовые агрегаты стали резвее и мощнее, но у владельцев автомобилей добавилось хлопот. Сегодня мы поговорим о том, что такое турбина, зачем она нужна и как выбрать хорошую бывшую в эксплуатации (БУ) турбину.

Мы сняли видео по теме выбора БУ турбины, посмотреть его вы можете на нашем YouTube-канале.

Что такое турбина?

Вообще правильно и грамотно этот узел называется турбокомпрессор. Он состоит из трех основных частей. Из корпуса турбины («горячая» часть, заключенная в чугунную «улитку»), из корпуса компрессора («холодная» часть в алюминиевом корпусе) и расположенного между ними корпуса подшипников (он же «картридж»). В корпусах крыльчаток при работе турбины создается повышенное давление газов, а в картридже – разряжение.

Внутри картриджа находится ротор (вал), на концах которого закреплены крыльчатки турбины и компрессора. Обычно на крыльчатках помещается от 9 до 12 лопастей. Вал крепится на опорном и упорном подшипниках, которые представляют собой втулки, в которых удерживается и вращается вал. Однако сегодня широкое распространение также получают и турбины с шариковыми подшипниками.

В подшипниках турбины обязательно должно быть масло, которое образует масляный клин, на котором и вращается ротор турбины – он словно левитирует на тонком слое масла, скользит без сопротивления и не задевая поверхность картриджа.

Масло непрерывно подается в картридж и сливается из него. Для того чтобы масло не убегало из корпуса подшипников в корпуса турбины и компрессора, используются стальные уплотнительные кольца. Они хитро установлены – с осевым и торцевым зазором. Нужное уплотнение достигается при работе турбины.

Как работает турбина?

Турбокомпрессор приводится в движение потоком выхлопных газов. Газы раскручивают крыльчатку турбины, одновременно с этим вращается и крыльчатка компрессора, всасывающая воздух и создающая необходимое давление. У турбокомпрессора рабочий диапазон не беспредельный. Так, при недостаточном потоке выхлопных газов производительность турбины не высока – создаваемое давление наддува относительно не велико. А вот если мотор «раскрутить», то он начнет производить достаточное выхлопных газов, и тогда турбина выйдет на свою максимальную производительность. Как говорят в народе, «турбина включится». Однако для того, чтобы турбина дула всегда, почти с холостых оборотов, производители применяют различные хитрости.

Как управляется турбина?

Турбина – это всегда компромиссное решение. Например, для гражданского дизелька важно иметь хорошую тягу на низах. Для этого производители создают турбокомпрессоры, роторы которых раскручиваются до высоких рабочих оборотах при низкой скорости работы мотора. Но что случится с такой турбиной, если водитель решит выкрутить мотор до отсечки? В этом случае она может выйти на запредельную скорость работы, возникнет т так называемый «передув», от которого не будет хорошо ни самой турбине, ни двигателю. Как быть? Нужно управлять производительностью турбины!

Самое простое решение заключается в использовании перепускного клапана (байпас, уэстгейт). Этот клапан открывается по достижении максимального значения наддува, и отработавшие газы через него уходят прямо в выхлопную систему, минуя колесо турбины. Просто, надежно, но не слишком гибко. За открытие клапана отвечает пневматический актуатор.

Более гибкое решение заключается в управлении направлением потока выхлопных газов. Для этого в «улитке» горячей части на пути потока газов устанавливаются лопатки, угол атаки которых регулируется. На невысоких оборотах, когда газов мало, угол атаки лопаток большой: они буквально направляют и отклоняют газы на лопасти турбины. Когда давление наддува вырастает, мощность мотора и количество производимых выхлопных газов вырастает, лопатки становятся вдоль потока газов, не оказывая на них никакого направляющего воздействия. Такое решение называется «управляемой геометрией». За управление положением лопаток отвечает пневматический привод, либо электронный с сервомотором. Последний точнее, но в случае чего с ним больше хлопот в плане ремонта и калибровки.

Здесь же упомянем, что перепускные клапаны используются на турбинах бензиновых и дизельных моторов. А управляемая геометрия – это удел турбин дизельных двигателей. Лишь на оппозитных турбобензиновых моторах спортакоров Porsche используются турбины с управляемой геометрией. Дело в том, что температура выхлопных газов бензиновых моторов очень высока и использование лопаток с непростым механизмом привода требует использования дорогостоящих жаропрочных сплавов.

Также на высокооборотистых и мощных двигателях используется перепускной клапан во впускном коллекторе. Он служит для сброса избыточного давления наддува в тех случаях, когда, например, после интенсивного разгона водитель отпускает акселератор (при этом дроссель закрывается), а поток и давление воздуха во впуске очень высоко. В этом случае воздух необходимо стравить, иначе нагрузка на крыльчатку компрессора и ротор в целом критически возрастет.

Какие разновидности турбин бывают?

Помимо типа управления турбины можно разделить еще на несколько типов. Турбокомпрессоры могут быть одиночными, так и парными: наддув может быть двойным, тройным и даже четверным (есть и такие моторы). В этом случае применяется очень сложная разводка впускного и выпускного коллектора, обводные каналы перепускных клапанов для реализации ступенчатого наддува или параллельной работы нескольких турбокомпрессоров.

Также существуют так называемые «твинскрольные» турбины. Они применяются на легковых бензиновых моторах и на грузовых дизельных. Суть в том, что потоки выхлопных газов от цилиндров собираются в два раздельных канала – ради исключения взаимного противодавления и гармонизации импульсов выхлопных газов, в итоге приводящее к небольшому улучшению топливной экономичности. К крыльчатке турбины газы поступают по двум каналам.

И последнее веяние в моде на турбокомпрессоры – компрессор с электрическим приводом. То есть, работа выхлопных газов не используется. Вместо крыльчатки турбины используется мощный электромотор, работающий от 48-вольтовой электросети. Компрессорная часть устроена, можно сказать, традиционным образом.

Как выбрать БУ турбину?

Ведется много споров о том, что лучше: восстанавливать турбину или покупать БУ. Если говорить объективно, то БУ турбина дешевле восстановленной не на заводе-изготовителе примерно в 3 раза. В нашем каталоге самая дорогая БУ турбина стоит 600 рублей, самая дешевая – 80 рублей. Да, БУ турбина имеет некоторый износ. Но в ее защиту скажем, что восстановленные не на заводе-изготовителе турбины оснащаются доступными расходниками и картриджами от китайских производителей. Оригинальная новая турбина на популярные автомобили стоит от 1000 до 4000 долларов. Поэтому многие, сопоставляя суммы, в том числе приходят и к выбору БУ турбин.

Итак, на что обратить внимание при выборе турбины? Прежде всего, должен отсутствовать люфт ротора. Для этого касаемся кончиков вала пальцами и пытаемся расшатать турбину. Продольного осевого люфта быть не должно (вернее, он должен быть, но в пределах от 0,06 до 0,09 мм – а этого «пальцометром» не почувствуешь). Радиальный (поперечный) люфт допускается – это именно тот зазор, который восполняется маслом, на котором вращается ротор. Но крыльчатки ни в коем случае не должны задевать за корпус. Также на лопастях не должно быть повреждений и сколов. Корпуса турбины должны быть сухими – без потеков масла, которые свидетельствуют об износе и негерметичности уплотнений. Улитка холодной части вообще должна быть сухой изнутри. Также немаловажно чтобы трубки, по которым масло подается в турбину и сливается из нее, были не просто обрезаны, а еще и завальцованы (сплющены и как бы запечатаны) – ради предотвращения попадания грязи в картридж.

Как правильно установить турбину?

Теперь, когда вы знаете, как выбрать БУ турбину, важно рассказать о том, как правильно ее установить. В принципе в этом случае действуют все те же правила, которые существуют в отношении восстановленной и новой турбины. И эти правила установки важно соблюдать, так как турбина, что новая, что БУ, может быстро выйти из строя.

Дело в том, что на самом деле турбина сама по себе из строя не выходит. Ее жизнь может подпортить старое некачественное моторное масло, забитый воздушный фильтр, проблемы с сажевым фильтром и катализатором. Если эти проблемы не решить, то на проблемном моторе «помрет» и дорогущая новенькая турбина с завода.

Итак, перед установкой БУ турбины меняем масло, фильтр, желательно вычистить поддон от грязи и важно устранить причину загрязнения моторным маслом. Например, есть немалое количество двигателей, где масло загрязняется пылью и стружкой от проблемных трущихся деталей. При этом турбина лишь первой выходит из строя, а через несколько сотен или тысяч километров «встанет» и сам мотор.

Если на старом турбокомпрессоре пострадала крыльчатка турбины или масло из картриджа пошло во впуск – разбираемся с сажевым фильтром и катализатором, так как их засорение привело к снижению пропускной способности и возникновению противодавления.

Чистим от масла впуск, выливаем масло из интеркулера или покупаем новый интеркулер.

Осматриваем каналы подачи и слива масла из картера. Если они забиты – чистим, меняем трубки. Попутно диагностируем систему вентиляции картерных газов. Часто турбины дают течь во впуск или выпуск из-за того, что масла из картриджа не сливается в поддон из-за высокого давления газов в нем.

В общем, одним словом, нужно устранить все те причины, которые привели к выходу турбины из строя. Еще раз обращаем ваше внимание на то, что поломка турбины – во многих случаях индикатор или первый звоночек о начавшихся проблемах в двигателе.

При установке турбины используем только новый комплект прокладки и других расходников (никакого герметика!). В картридже турбины должно быть несколько граммов свежего масла, чтобы обеспечить смазывание. Запуск мотора с установленной турбиной необходимо производить без подачи топлива – ради создания необходимого давления масла.

При выполнении этих важных требований и соблюдении правил установки БУ турбина точно прослужит на вашем моторе не один год и пройдет десятки тысяч километров без проблем и поломок. Выбрать и заказать хорошую БУ турбину вы можете в каталоге на нашем сайте.