Турбина на бензиновый двигатель своими руками

Рабочая масса, с помощью которой осуществляются вращательные движения элементов турбоустановки, обычно состоит из отработавших газов. Однако в других отраслях промышлености их работа может основываться на движении водяных или паровых масс.

Рабочий поток движется по направлению, от которого зависит тип турбины. Осевой тип отличен тем, что движения масс осуществляется параллельно турбинной оси. А в радиальном типе это движении происходит от периферии в направление центра.

При установке турбины на двигатель атмосферного типа, в первую очередь, необходимо понять какие цели преследуют автомобилисты. Силовая установка атмосферного типа обладает меньшей мощностью, в сравнении с агрегатом, аналогичного объема рабочих камер цилиндров ДВС.

Это наблюдается, поскольку воздушная смесь подается в цилиндры без дополнительного оборудования, которое может осуществить помощь при подаче дополнительного объема воздуха или газов. Принцип работы силовой установки, работающей по типу внутреннего сгорания: Воздушная и топливная смесь попадают в полости цилиндров, где происходит их смешивание и воспламенение от искры.

За счет этого создается энергия, которая впоследствии передается на коленчатый вал и способствует осуществлению его вращательное движения. Данную проблему необходимо решить турбине.

Атмосферный двигатель имеет следующие преимущества:

Устойчивость к износу;
Простота конструкции;
Возможность осуществлять многократный ремонт.

Плюсы турбированного двигателя:

Существенный прирост мощностных характеристик, при равном объеме с атмосферной силовой установкой.
Высокий момент вращения
Высокие показатели экологичности и экономичности.

Отработавшие газы(ОГ), попадающие в полости турбины, создают вращательный момент на осевом валу, благодаря взаимодействию с лопастными элементами. Вследствие этого, поток ОГ развивает энергию и поступает в полость рабочих камер цилиндров не по принципу самотека, а под давлением.

Это позволяет обогатить топливно-воздушную смесь количеством кислорода. Это позволяет повысить интенсивность горения. Увеличение мощности силового агрегата, при установке турбонаддува, достигает отметки в 10% и выше.

Установка турбоагрегата также негативные моменты, возникающие при эксплуатации. Качество используемых смазочных материалов и топлива должно быть обязательно на высоком уровне, поскольку турбина очень требовательна и капризна при не надлежащем обслуживании. Также, замену масла и масляного фильтра, необходимо проводить чаще, чем в безтурбинных агрегатах. Воздушный фильтр также требует повышенного внимания, для недопущения вероятности нестабильной работы устройства.

Еще одним устройством, предназначенным для повышения динамических параметров, является компрессор. Принцип его действия также основан на создании давления нагнетающего воздух. Приводится в действие компрессорная установка от коленвала. Данная установка не нарушает температурные параметры, на которых работает двигатель.

Это возможно, поскольку в нем не используются отработанные газы. Также, при его функционировании, наблюдается уменьшение полезной работы моторного агрегата. Установить компрессор легче, чем турбину.

Устройство турбонаддува

Турбина двигателя, работающего на бензине, состоит из таких элементов:

Корпус подшипников, размещающий в себе ротор с валом и кольцами с лопастями. Вращаясь, они перенаправляют воздух в цилиндры.
Каналы, проходящие через весь корпус. Их функция заключается в доставке масла к вращающимся и трущимся друг о друга элементам, что способствует увеличению срока их службы.
Подшипник скольжения, гарантирующий плавную работу ротора, смазываемого и охлаждаемого маслом.
Корпус, по форме чем-то напоминающий улитку, защищающий составные элементы механизма от механических повреждений.

Плюсы и минусы турбонаддува

В отличие от механических нагнетателей, приводимых от коленчатого вала и отнимающих мощность непосредственно у двигателя, турбонагнетатели используют дармовую энергию , которая в моторе выбрасывается из выхлопной трубы. Это делает турбонагнетатели более эффективными, чем механические.

Одновременно турбонаддув позволяет получить высокие мощности – свыше 250 л. с. с одного литра объема. Двигатель с турбонагнетателем имеет мощность на 40% выше, чем без него. Как ни странно, но они и более экономичны. Низкое КПД двигателя обусловливается потерями на трение и низкой тепловой эффективностью. С увеличением размеров мотора эти потери резко увеличиваются. Небольшие турбированные моторы более эффективны.

Турбонагнетатели обладают рядом проблемных мест. Самое заметное – эффект «турбоямы». Отсутствие механической связи между компрессором и двигателем приводит к несоответствию между требуемой мощностью, задаваемой водителем педалью «газа» и производительностью компрессора.

Турбокомпрессоры имеют те же недостатки, что и центробежные нагнетатели. Для эффективной работы они должны вращаться с очень высокой скоростью. Плюс высокий нагрев (порядка 1000 °С), сложности в смазке, отводе тепла. Повышенные температуры сказываются не только на смазке деталей турбонагнетателя, но и на нагнетаемом воздухе: его охлаждение оказывается острым вопросом. Для эффективного охлаждения интеркулер рассчитывается и подбирается с особой тщательностью.

Как и в любом нагнетательном устройстве, в турбонагнетателе необходим клапан, спускающий излишнее давление. С турбиной еще сложнее. Здесь нужно не только следить за давлением наддува, но и перепускать выхлопные газы, чтобы снизить избыток давления в выпускном коллекторе, и исключить чрезмерно высокую скорость вращения на высоких оборотах.

Пару слов о китайских электро турбинах

Буквально 2 года назад, «автоинтернет» просто взорвался от электрических турбин из Китая. Предлагалась небольшая «штуковина», которая устанавливалась в разрыв шланга воздухозабора, которая якобы нагнетала воздух с давлением в двигатель, обещанное увеличение мощности аж до – 15%! Сам двигатель представлял из себя непонятный кулер, ни потребление электричества, ни обороты, ни прокачиваемый воздух – показателей не было. Если разобрать его даже визуально, то становится понятно — что это кулер на подобии продвинутых компьютерных, ну что он может увеличить? НИЧЕГО! Так что просто не покупаем – это РАЗВОД.

Сейчас конечно на тех же китайских сайтах начинают появляться другие электро турбины, многие сделаны даже в форме улитки – аля механический компрессор. Но опять же нет ни показателей давления, ни потребления, ни перекачки воздуха. Думайте, прежде чем покупать. Смотрим познавательный ролик.

Что такое турбонаддув?

И так, вы уже поняли, что турбонаддува (или как его еще называют «турбина»), это хороший способ увеличить производительность двигателя, но давайте разберем более подробно, как он работает.

Первое что хочется сказать, турбина — это очень полезная для окружающей среды штука. Полезность заключается в том, что работа этого агрегата основывается на потреблении энергии из уже отработавших газов.

Выхлопные газы попадают на крыльчатку турбины. Вследствие этого крыльчатка раскручивается, а вместе с ней приводятся в движение и лопасти компрессора, которые расположены на том же валу. Преимущества данной системы таковы:

Увеличение мощности на 30-40% за счет маленького потребления топлива;
Польза для окружающей среды;
Возможность установки на любую марку машины;
Возможность установки своими руками.

Раскручиваясь, компрессор нагнетает воздух в цилиндрах двигателя, т.е. бензин сильнее начинает обогащаться воздухом, и обогащенная топливовоздушная смесь, под давлением созданным искусственным наддувом, а не разряжением в больших объемах приходит в цилиндры, где и сгорает.

Конечно, из-за создания большой мощности вследствие сгорания больших объемов топлива и нагнетания кислорода, вся система под конец такта сжатия довольно сильно греется, так что возможен даже взрыв, но изобретатели данного механизма придумали как свести на нет вероятность такого исхода. Решение довольно простое, турбонаддув снабжен интеркуллером, который, по сути, является радиатором для охлаждения воздуха и соответственно всей системы.

Немного теории

Наиболее эффективно проводить подобные усовершенствования получается у того, кто имеет четкое представление о своих действиях. Для этого необходимо разбираться в теоретической части.

Итак, мощность автомобиля и расход топлива зависят от качества и степени обогащения топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры, а также от ее объема.

Дело в том, что обычный двигатель при работе сам себе нагнетает воздух за счет разрежения, которое создается поршнем. В турбированном силовом агрегате эту работу выполняет турбокомпрессор. При этом воздух предварительно сжимается, что позволяет закачать больший его объем. То есть, можно сжигать больший объем горючего. В результате получается возрастание мощности двигателя по отношению к объему двигателя и потребленного горючего.

Один важный момент: воздух, как известно, при сильном сжатии нагревается. Вторично он будет нагреваться при сжатии в камере сгорания. При этом возможно возникновение детонации. А, кроме того, вследствие нагрева плотность воздуха в цилиндре будет уменьшаться, из-за чего закономерно уменьшиться эффективность всей системы. Чтобы убрать эти негативные явления, применяются интеркулеры – охладители воздуха из турбины. Они представляют собой радиатор.

Как уже было сказано, существует два типа компрессоров:

Турбокомпрессор, работающий за счет использования энергии выхлопных газов. Отработанные газы попадают на крыльчатку и вращают ее, благодаря чему и происходит нагнетание воздуха;
Компрессор с механическим приводом. Он работает от привода двигателя. При этом снижается КПД и возрастает расход топлива по сравнению с первым вариантом компрессора, так как механический нагнетатель отбирает часть мощности у ДВС.

Вся система, кроме самой турбины, включает в себя еще несколько важных узлов, о которых необходимо помнить при установке:

регулировочный клапан, который поддерживает заданное давление;
перепускной клапан, который обеспечивает возврат сжатого воздуха назад, во впускные патрубки компрессора, если дроссельная заслонка двигателя закрыта;
стравливающий клапан, который сбрасывает сжатый воздух в атмосферу при закрытой дроссельной заслонке;
воздушные патрубки;
масляные патрубки (служат для смазывания и охлаждения турбины).

Достоинства и недостатки компрессора в автомобиле

На первый взгляд может показаться, что никаких проблем из-за установки турбонаддува возникнуть не должно. Но это не так. Это устройство имеет несколько минусов, а в особо тяжёлых случаях может представлять реальную опасность для водителя. Достоинства турбины очевидны:

мощность двигателя увеличивается на 20–45% (степень увеличения мощности зависит как от объёма и типа двигателя, так и от модели компрессора);
механический компрессор повторно использует выхлопные газы, а следовательно, приносит пользу окружающей среде;

А теперь переходим к минусам.

так как топливно-воздушная смесь становится более обогащённой, температура её горения увеличивается. Двигатель нагревается сильнее, в результате чего быстрее прогорают поршни и клапаны, быстрее изнашивается система охлаждения;
двигатель с перегревшимся компрессором может взорваться. В буквальном смысле слова;
даже если ничего из перечисленного выше не случилось, использование турбокомпрессора значительно сокращает срок службы любого двигателя;

Как понять, что турбина в автомобиле сломалась?

Первым делом нужно понять, что проблема именно в турбокомпрессоре. Это непростой элемент вашего авто, который нагнетает большее количество воздуха под давлением и делает смесь более агрессивной. Поэтому на большинстве автомобилей после 2-3 тысяч оборотов происходит включение этой самой турбины и резкое увеличение ощутимой мощности двигателя. Если это увеличение потенциала пропало, можно сделать вывод о том, что не работает турбокомпрессор. Однако, стоит также полагаться на следующие достоверные источники информации о поломке:

корпус поврежден — это первый вариант оценки поломки, который является одним из наиболее важных наблюдений в процессе восстановления эксплуатации автомобиля;
есть зазоры между креплением турбины и корпусом двигателя — в таком случае весь смысл работы этого агрегата будет направлен на разрушение соединения;
во время работы силового агрегата возникает ощутимый свист — где-то произошла разгерметизация и нужно поменять компрессор для получения нужного качества;
на диагностике компьютер выдает некоторые коды ошибок, которые связаны непосредственно с турбокомпрессором, нужно проверить эти данные при разборке;
появились посторонние звуки при эксплуатации автомобиля, есть необходимость проверки всех устройств и периферийного оборудования силового агрегата.

Для достоверного принятия решения по поломке стоит обратиться на сервис. К сожалению, самостоятельно разобрать этот агрегат и понять поломку невозможно, поэтому лучше доверить машину профессионалам. Опытные мастера за несколько минут смогут сказать, в порядке ли данный узел, или требуется его замена для восстановления нормальной работы двигателя. Впрочем, при неполадках компрессора вы и сами сможете понять по поведению машины, что есть определенные проблемы.

Признаки поломки турбокомпрессора

Турбина редко выходит из строя мгновенно, если не считать таких экстраординарных случаев, как ДТП или грубые погрешности в эксплуатации. Чаще она «предупреждает» о неисправности за некоторое время до того, как сломается окончательно. Важно вовремя заметить эти сигналы — тогда есть шанс обойтись ремонтом и не прибегать к полной замене устройства, а значит, сэкономить приличную сумму. Внимательному автовладельцу не составит труда определить, что с турбиной двигателя что-то не в порядке, по следующим «симптомам»:

Падение мощности мотора. Особенно сильно это ощущается на подъеме в гору. Данный признак говорит о снижении давления наддуваемого воздуха. А вот почему так происходит, без диагностики сказать вряд ли возможно.

Странные звуки при работе двигателя — свист, скрежет и другие нехарактерные шумы. Причины их также разнообразны. Свист в турбине указывает на утечку воздуха на выходе из компрессора, а скрежет появляется при трении деталей или попадании посторонних предметов.

Дым из выхлопной трубы. В зависимости от его цвета можно предположить причину неисправности. Синий выхлоп свидетельствует о сгорании масла в цилиндрах двигателя, куда оно попадает с нагнетаемым воздухом. Чаще всего этот признак появляется при разгоне мотора и может пропадать при работе на постоянных оборотах. Черный дым сигнализирует об утечке воздуха в системе нагнетания или в интеркулере, а также, возможно, о неполадках в управлении. Белый цвет выхлопных газов может быть признаком засорения канала маслослива.

Увеличившийся расход масла. Этот «симптом» свидетельствует о засорении впускного канала или трубопровода маслослива.

Если вы заметили один или несколько из вышеперечисленных признаков, не стоит затягивать и дожидаться поломки турбины либо, что еще хуже, всего двигателя. Самое правильное решение — обратиться в технический центр, где мастера произведут диагностику и выяснят точные причины неисправности.

Можно ли самому отремонтировать турбину? Даже если у вас есть базовые навыки в автомеханике, а устройство турбокомпрессора на первый взгляд кажется вам достаточно простым, специалисты не рекомендуют выполнять ремонт самостоятельно. В «гаражных» условиях, не имея ни оборудования, ни специального опыта, невозможно провести полноценную диагностику и сложный ремонт турбин дизельных и бензиновых двигателей. К тому же могут потребоваться сопутствующие мероприятия. Но об этом речь пойдет ниже.

Диагностика неисправностей турбин дизельных и бензиновых двигателей

Правильный ремонт турбин двигателей всегда начинается с поиска причин неисправности. Максимум, что можно сделать в условиях гаража, — это осмотреть турбокомпрессор на предмет видимых повреждений и износа. Возможности профессиональных технических центров гораздо шире. Здесь проведут всестороннюю компьютерную диагностику не только турбины, но и самого автомобиля. Дело в том, что поломка турбокомпрессора часто возникает не изолированно, а сопровождается неполадками в системе впуска и выпуска, проблемами с элементами управления. Если их вовремя не выявить и не устранить, в скором времени турбина может вновь выйти из строя. И тогда уже, возможно, потребуется замена устройства, а это примерно на 70% дороже, чем ремонт.

Диагностику рекомендуется проводить в том же техцентре, где вы решили отремонтировать турбину двигателя. Причем желательно приступить к проверке до демонтажа турбокомпрессора с автомобиля — на случай, если окажется, что нужно перепрограммировать электронные блоки.

Диагностика проводится в условиях абсолютной чистоты — важно не допустить попадания внутрь турбокомпрессора посторонних частиц. Мастер осматривает турбину на двигателе: не снимая ее с посадочного места, можно определить осевой и радиальный люфты, проверить наддув. Затем после демонтажа выполняется более детальный анализ.

В рамках диагностики турбокомпрессора производят следующие действия:

Внешний осмотр на предмет выявления видимых повреждений и дефектов, изношенных деталей. На этой стадии определяют состояние вала, подшипников, проверяют герметичность систем впуска и выпуска, охлаждения воздуха.
Исследование внутренних элементов турбины: снимают «холодную» и «горячую» улитки, разбирают картридж.
Отбраковка неисправных запчастей, которые требуется заменить.
Очистка деталей турбины. Эта операция осуществляется в несколько этапов. Основную грязь удаляют в моечной машине с помощью специальных активных растворов. Затем детали турбины подвергают пескоструйной обработке, чтобы убрать налет и ржавчину. После этого в ультразвуковой ванне очищают патрубки от остатков масла.
Повторный осмотр. На этом этапе можно увидеть не замеченные ранее дефекты, выбраковать неисправные детали.

Помимо диагностики самой турбины, как мы уже сказали, мастер исследует состояние электронных и механических элементов управления. Дополнительные мероприятия могут включать проверку:

системы EGR (Exhaust Gas Recirculation — рециркуляция выхлопных газов) и ее датчиков;
блока ECU (Electronic Control Unit), отвечающего за управление двигателем;
ECCS (Electronic Concentrated Engine Control System) — электронного комплекса, управляющего всеми параметрами работы двигателя;
системы курсовой стабилизации VSA (Vehicle Stability Assistant).

Кроме этого, мастера проверят выхлопную систему, катализатор, калибровочную пружину клапана ЕГР и другие элементы.

Как часто нужно проводить диагностику турбины? Производители обещают, что она прослужит столько же, сколько и сам двигатель. Но на практике турбокомпрессор нередко выходит из строя гораздо раньше, потому что в процессе эксплуатации подвергается очень большим нагрузкам. Поэтому специалисты рекомендуют проверять работоспособность устройства примерно через каждые 60 000 км пробега. Лучше вовремя заметить неисправность и отделаться небольшим ремонтом, чем дожидаться поломки и тратить десятки тысяч на новую турбину.

Порядок действий при ремонте

Ремонтные работы зависят от того, какие проблемы были обнаружены при диагностике. Возможно, будет достаточно восстановления или замены изношенных деталей турбокомпрессора — если окажется, что причина неисправности именно в них. Но не исключено, что потребуются дополнительные действия: удаление катализатора (в бензиновом моторе) или сажевого фильтра (при ремонте турбины дизельного двигателя), глушение клапана EGR и так далее. А иногда для устранения неисправности нужно только отрегулировать впускную или выпускную систему.

Ремонт турбин дизельных двигателей требует применения высокоточного профессионального оборудования — балансировочных, добалансировочных, разгонных стендов, специальных измерительных приборов и инструментов. Сам процесс в общем случае включает в себя такую последовательность действий:

По результатам диагностики составляют дефектную ведомость. Неисправные запчасти восстанавливают или, если это невозможно, заменяют новыми.
Выполняют балансировку вала турбины на стенде.
К валу присоединяют колесо компрессора и балансируют повторно.
Осуществляют балансировку центрального элемента турбины — картриджа — на разгонном стенде.
К картриджу присоединяют «холодную» и «горячую» улитки.
Настраивают актуатор (клапан, предназначенный для сброса повышенного давления выхлопных газов) и регулируют геометрию турбины.
Устанавливают турбокомпрессор на двигатель, выполняют тестовый запуск.

По той же технологии производится и ремонт бензиновых турбин.

Могут потребоваться и сопутствующие работы, например:

Отключение EGR. Система рециркуляции выхлопных газов, предназначенная для снижения выбросов оксида азота в атмосферу, имеет ограниченный ресурс работы. По мере его исчерпания EGR начинает приносить больше вреда, чем пользы. Менять систему слишком сложно, к тому же новые оригинальные детали стоят дорого. Самый разумный выход из ситуации — удалить EGR. Причем механического глушения клапана недостаточно — необходимо программное отключение.

Удаление катализатора (при ремонте турбины бензинового двигателя). Это устройство тоже выполняет экологическую функцию. В начале эксплуатации катализатор уменьшает уровень вредных выбросов. Но постепенно он загрязняется и начинает мешать работе мотора: падает мощность, увеличивается расход топлива, появляются сообщения об ошибках. Даже если потратить крупную сумму на установку новой комплектующей (при условии, что оригинальную деталь вообще удастся найти), она вряд ли прослужит долго. Поэтому автовладельцы часто делают выбор в пользу удаления катализатора. При этом требуется также перепрограммировать лямбда-зонды (датчики кислорода), чтобы убрать сообщение об ошибке.

Отключение сажевого фильтра. Он выполняет ту же функцию, что и катализатор, но устанавливается на дизельных двигателях. Сажевый фильтр со временем засоряется и становится источником неприятностей, в том числе возможной поломки турбины из-за перегрева. Решение проблемы — удаление сажевика одновременно с программным отключением.

Ремонт турбины, как было сказано выше, обходится на 70% дешевле замены устройства и, таким образом, позволяет сэкономить десятки тысяч рублей. Но это верно лишь в том случае, если он производится по всем правилам и сопровождается обязательной комплексной диагностикой. Такую ответственную работу, как ремонт турбокомпрессора, стоит доверять только профессионалам, а не случайным людям.

Куда можно обратиться, чтобы отремонтировать турбину автомобиля

Как выбрать технический центр по ремонту турбокомпрессоров, рассказывает Игорь Николаевич Снетков, генеральный директор компании «Ремонт турбин 24»:

«Поломка турбины часто оказывается следствием неисправностей в самом автомобиле, поэтому ремонт не будет эффективным без комплексной диагностики. Помимо самого турбокомпрессора, нужно проверять впускную и выпускную системы, двигатель, электронику. В обычных автомастерских этого не делают. Чтобы отремонтировать турбину с диагностикой, демонтажем и установкой, обращайтесь в технический центр полного цикла — такой как «Ремонт турбин 24».

Мы работаем уже больше десяти лет и за это время научились решать все проблемы, связанные с турбокомпрессорами, выполнять ремонтные работы любой сложности. У нас есть современное оборудование, необходимое для диагностики, чистки, ремонта и настройки турбин. Турбокомпрессоры и запчасти к ним поставляются напрямую от производителей. На нашем складе площадью 500 м 2 найдется все нужное для быстрого и качественного ремонта турбины вашего автомобиля.

На ремонтные работы мы предоставляем гарантию сроком 12 месяцев. В подарок клиент получает комплексную диагностику всего автомобиля.

Также мы оказываем смежные услуги — можем выполнить чип-тюнинг, вырезать катализатор или сажевый фильтр, отключить EGR, вихревые заслонки».

P. S. Компания «Ремонт турбин 24» работает с любыми видами техники. Ремонтирует и поставляет турбокомпрессоры Garret, Holset, BorgWarner, IHI, Caterpillar для автомобилей Mercedes-Benz, BMW, Volkswagen, Audi, Opel, Skoda, Nissan, Mitsubishi, Toyota и других популярных марок.

0 0 голоса

Рейтинг статьи