Пълен наръчник за автомобилната турбина: функциониране, повреди и поддръжка

Турбокомпресорът е ключова технология в модерните двигатели с вътрешно горене, която осигурява по-голяма мощност и по-добра горивна ефективност. Разбирането на това как работи и как да се поддържа турбината е от съществено значение за всеки шофьор.

В условията на все по-строгите екологични изисквания и тенденцията към downsizing турбокомпресорите се превърна в стандарт за съвременните автомобили. Този наръчник разглежда историята, структурата, причините за повреди и правилните методи за поддръжка.

Историческо развитие на автомобилните турбокомпресори

Наддуване чрез турбина в двигателите с вътрешно горене е предложено за пръв път през 1905 г. от швейцарския инженер Алфред Бюки. Нейното откритие постепенно намира приложение в индустрията през 1925 г., когато се наблюдава увеличение на мощността на около 40% за големи двигатели, включително дизелови за корабни и локомотивни приложения, а след това и за авиодвигатели.

Първи приложения в леки автомобили

Турбината е разработена за първи път за леки автомобили през 1962 г. от General Motors за моделите Chevrolet и Oldsmobile Jetfire. Тези модели са спрени от производство след около година заради проблеми с надеждността.

През 1973 г. BMW внедряват първия масово произвеждан автомобил с турбо наддувател — BMW 2002. Други производители скоро след това започват да предлагат автомобили с турбо бензинови двигатели.

Поради високия разход на гориво и феномена на turbo-lag — времето за отговор на турбината, турбо двигателите започват да губят популярност няколко години по-късно, въпреки че са по-мощни спрямо атмосферните двигатели.

Възраждането на турбината в модерната епоха

С времето популярността на турбината нараства, независимо дали става дума за двигатели с компресор или с запалване чрез свещ. В днешно време турбините доминират в автомобилната индустрия и все по-малко производители предлагат атмосферни двигатели.

Какво представлява и как работи автомобилната турбина

[автомобилна турбина] Ентегриран е агрегат, който използва част от газовете за изхвърляне от двигателя. Контролира се от клапан westgate чрез електронния контролен модул на автомобила в зависимост от необходимостите, за да се защити целият двигателен възел.

Принципи на работа:

• Наддуване на двигателя чрез използване на енергията на изгорелите газове
• Компресиране на въздуха, който влиза в двигателя
• Увеличаване на налягането на въздуха в приемната система и съществено увеличение на мощността
• Увеличаване на максималното налягане в камерата за горене

Адаптации, необходими за турбо двигатели

За да може да работи с турбина, един турбо двигател трябва да бъде адаптиран за по-високи термични и механични натоварвания:

• Двигател по-стресиращ и по-високи работни температури
• Значително по-голямо въртене и изисквания към поддръжка
• По-сложен сетап, който изисква допълнителна грижа

Турбосъс (турбокомпресорите) се делят на две големи групи: с фиксирана геометрия и с променлива геометрия.

Конструкция и компонентите на турбината

Турбокомпресорът се състои от вал, на единия край е ротора на компресора, а на другия край се намира ротора на турбината.

Частта „студена“ - компресорът

Тези компоненти са поставени в спираловиден корпус, изработен от алуминий в частта на компресора. Това е т.нар. студена страна, където се наблюдават:

• По-ниски температури на входящия въздух
• По-чиста част от турбокомпресора
• Отговорна за компресирането на въздуха за приемане

Частта „гореща“ - турбината

От страната на турбината газовете достират много високи температури до около 1000°C. Тук използвани материали с по-голяма издръжливост, като чугун, и място за най-тъмната и замърсена част на турбината, отговорна за улавянето на енергията от изпускателните газове.

Предимства на внедряването на турбината

Турбината играе ключова роля днес поради няколко фактора:

Ползи за околната среда и производителност

• По-ниски емисии съобразно все по-строгите норми за замърсяване
• Повишаване на мощността на двигателя при по-малък обем
• По-бърза реакция при ускорение
• По-голям въртящ момент при ниски обороти
• По-добра горивна ефективност
• Downsizing - намаляване на общия брой цилиндри

Основни причини за повреди на турбината

Турбосуланът, както е проектиран, е предназначен да работи през целия живот на двигателя, без да изисква специална поддръжка. Въпреки това повредите често са резултат от други технически неизправности или неправилни интервенции.

Неподходящи интервенции

Погрешно chip-ване/модифициране на двигателя с цел увеличаване на мощността или намаляване на разхода може да доведе до:

• Прекалено голям boost в турбината
• Значително намаляване на продължителността на живота
• Преизлизане от фабричните обороти на валовете
• Високи температури и недостатъчно смазване

Навлизане на чужди тела

Още една причина за повреда е навлизането на чужди тела в корпусa на турбината или компресора. Дори малки обекти, при висока скорост на въртене (100,000-280,000 rot/min), могат да доведат до:

• Повреди на лопатките на турбогидрантата
• Неправилен баланс на ротора
• Необратими повреди на компонентите

На студената страна, замърсяванията проникват чрез:

• Дефектният, неподходящ или запушен въздушен филтър
• Пренебрегване на периодичния преглед

На горещата страна, могат да проникнат:

• Замърсители от изпускателната система
• Разкъсани уплътнения

Проблеми със смазването и смазочната система

Неправилното подхранване с масло може да бъде причинено от:

• Използване на неподходящо масло - неправилни спецификации
• Повреда на маслопомпата - недостатъчно налягане
• Нисък ниво на масло - намалено маслено налягане
• Замърсено масло - не успява да осигури добро смазване

Тези проблеми ускоряват:

• преждевременното възрастване на компонентите на турбосупланта
• задръстване на турбината
• увреждане на лаговата система (аксиални и радиални лагери)
• увеличаване на триенето и температурата

Проблеми с изпускателната система

Още една възможна причина е задръсване на изпускателната система, предизвикано от:

• задръстыкан филтър за particule
• задръстване на катализатора
• повишено противодействие в изпускателния път

Симптоми на повредена турбина

Загуба на мощност без дим

Един симптом може да бъде загуба на мощност без пушек, който се среща само при турбокомпресорите с фиксирана геометрия, блокирана. Тук се проверяват:

• Причината за блокиране на геометрията
• Вакуумният или електронният задвижващ механизъм
• Системата за контрол на турбината

Загуба на мощност с дим

В случаите на загуба на мощност придружена от [дим] се проверява:

• Пътят на всмукване
• Интеркулерът (разбит или пукнат)
• Въздушните маркучи (фалшив въздух)
• EGR клапан (блокиран в отворено положение)
• Каркасата на турбината (прегрята)

Причини за загуба на мощност с черен дим

• Дефекти в системата на подаване или неправилна настройка
• Износени или замърсени тесто injectoare
• Неизправност на помпата за инжектиране
• Износване на двигателя - сегменти, седалки на клапани, цилиндърни латери

Син дим - признак за сериозно износване

Когато двигателят изпуска син дим (нуждае се от [възстановяване на турбина]), основните причини могат да са:

• Проблеми в приемния тракт
• Съпротива в изпускателната система
• Установени загуби на турбина
• Запушване на отвод на масло от лагера
• Замърсен ротор на компресора
• Износени уплътнения

Спешна ситуация - разрушена турбина

Ако на изпускателната тръба се наблюдава бял и гъст дим, придружен от принудително ускорение, можем да сме сигурни, че става дума за разрушена турбина:

В този случай:

• Оста на турбокомпресора се чупи
• Цялото масло преминава през турбокомпресора и се изхвърля върху изпускателя
• Възниква самозапалване на масло
• Двигателят се насища с масло и не се спира

Спешни решения:

1. Обтуриране на входа на въздуха с парче плат – „потапяне“ на двигателя
2. Превключване в последната предавка (само ръчна скоростна кутия) – рязко освобождане на съединителя и натискане на спирачката

Шумът на турбината – причини и значения

Всеки турбокомпресор, който издава звук при ускорение, трябва да ни постави въпросителна, освен ако нямаме BOV клапан (blow off).

BOV клапан – нормалният звук

BOV клапанът е система за освобождаване на налягането, присъща на турбо двигателите, за да:

• даде специфичен звук при превключване на предавките
• предотврати увреждането на компресора
• намали износването на турбината и двигателя

Аномален шум на турбината

Ако по време на ускорение внезапно се появи шум:

• този шум не трябва да се игнорира
• особено ако се появява рязко, а не постепенно
• ако звукът се превърне в силно whine, дните на турбината може да са преброени

Boost leak – загуби на налягане

Не винаги шумът идва от турбината. По пътя към всмукване може да имаме:

• Разхлабен или пукнат маркуч за boost (boost leak)
• Загуби на въздух – двигателят „взема фалшив въздух“
• Едновременно загуба на мощност
• Лесно проверимо визуално състояние

Правилна поддръжка на турбината

При стартиране на мотора

При стартиране на двигателя отнема около 4-12 секунди, за да се разпредели маслото от двигателя към турбината:

• Избягвайте веднага да пускате автомобила в движение
• Изчакайте формирането на маслена филм
• Избягвайте рязко натискане на педала на газта
• Поддържайте ниски обороти през първите минути (под 2500-3000 rpm)

Значението на температурата на маслото

Параметрите на маслото са различни, когато е студено:

• По-вискозно е
• Не може да осигури оптимално смазване
• Нужно е да достигне работна температура

Не всички автомобили разполагат със сензори за температура на маслото. Следете температурата на охлаждащата течност:

• Да достигне работна температура (85-95°C)
• Изчакайте допълнителни няколко минути за загряване на маслото
• Маслото се нагрява по-трудно от антифриза

Правилна експлоатация

В нормална експлоатация максималният износ се дължи на термичните натоварвания – разликите в температурите при старт и стоп.

Предотвратяване на износ:

• Избягвайте резки ускорения при ниски обороти
• След 2000-2200 rpm можете да ускорите напълно
• Спазвайте условията за загряване на двигателя

Охлаждането след натоварване

Охлаждането на турбината е много важно:

• След дълги пътувания
• След натоварен режим
• Оставете автомобила на_IDLE най-малко 5 минути
• Маслото е с висока температура и играе роля на охлаждане

Предотвратяване запушване

При нискооборотен режим турбината се натоварва. Градският режим допринася за запушване:

• Веднъж на няколко седмици излезте на открит път
• Поддържайте високи обороти (4000-6000 rpm според мотора)
• Най-малко 20 секунди
• Намалете натрупванията на кал и отложения вътрешен слой на турбината
• Разчистете турбокомпресора и увеличете живота му

Гаранции за ремонтите на турбината

Когато ремонтирате или сменяте турбина, търсете услуги, които предлагат:

• Квалифициран персонал
• Съвременна апаратура за диагностика
• Богат опит в турбокомпресорите
• Гаранция за работата 12 месеца без ограничение на километраж
• Бърза доставка на компонентите

Правилната поддръжка на турбината е най-добрата инвестиция за производителността и дълготрайността на двигателя. Спазвайки тези препоръки, ще имате функционираща турбина през целия живот на вашето превозно средство.