Передув турбины в автомобиле

Передув турбины в автомобиле

Турбированные автомобили всегда стоят особняком перед своими атмосферными конкурентами. Наличие турбины – это отличная динамика разгона и сниженный расход топлива. Но есть и обратная сторона медали. Ничто не вечно и иногда узлы автомобиля выходят из строя. Есть такая проблема, как передув турбины.

Что такое, передув турбины

Это самая насущная проблема в турбомоторах. Особенно данный момент касается дизельных силовых агрегатов, так как образование сажи в выпуске приводит к её активному накапливанию внутри тела турбины, а это однажды создаст подклинивание геометрии.

Признаки передува турбины может определить даже рядовой автолюбитель. Они сведутся к тому, что начинает ощущаться провалы и ограничения по мощности. В своем автомобиле при езде на нем это будет заметно сразу. Изначально это могут быть разовые случаи, которые со временем проходят, но постепенно все это будет усугубляться, повторяться, становясь все более длительным по времени, и в конечном итоге все это приобретет постоянный характер.

Причины передува турбины

Как правило, для выявления правильной причины случившегося требуется качественная профессиональная диагностика с привлечением современного компьютерного оборудования. Но есть и некая систематика в передуве турбины, причины, которые можно считать основными:

• закисание штока актуатора;
• неправильная работа актуатора;
• износ возвратной пружины штока;
• отсутствие периодического активного стиля езды на автомобиле (актуально для дизельных двигателей).

Не стоит полагать, что данным списком ограничиваются все проблемы с передувом турбины, симптомы каждого отдельно взятого случая могут подсказать причины, но лучше обратиться для решения вопроса к специалистам, как уже было сказано, чтобы не гадать.

Передув турбины: последствия

Не нужно иметь какого-то узкоспециализированного образования в сфере автомобилестроения, чтобы понять простую истину, которая уже была доказана многими автомобилистами на своем собственном примере. Эта истина гласит о том, что все мелкие возникающие проблемы в автомобиле нужно устранять сразу, чтобы не случилось их перерастание во что-то более масштабное по принципу «снежного кома». Все это применимо и в данной ситуации.

Передув или недодув турбины (встречается реже) нужно устранять сразу, так как это довольно опасно. При передуве создается большое давление воздуха, оно может привести к детонации, особенно часто это возникает в маленьких турбинах.

Конечно же, в некоторых современных автомобилях предусматривается вестгейт, который располагается около крыльчатки турбины и его функция заключается в сбросе излишнего давления. Но это приведет к снижению и ограничению мощности мотора, что тоже не слишком хорошо.

Ремонт турбин

Нужно сказать, что данная задача довольно сложная и дорогая. Неквалифицированный или самостоятельный ремонт турбонагнетателя может обернуться его фатальной поломкой, что приведет к покупке новой турбины. Траты на такую покупку могут быть весьма и весьма ощутимыми.

Чтобы не попадать в ситуацию, когда скупой платит дважды, нужно сразу при обнаружении каких-либо признаков проблемы обращаться к профессионалам, которые специализируются на решениях проблем с передувом турбины. Мы рекомендуем нашу компанию, которая уже много лет успешно работает в данном направлении: ремонт турбин, продажа новых турбонагнетателей и комплектующих к ним, обращайтесь за помощью к профессионалам своего дела.

Принципы работы

Вакуумный регулятор устанавливается перед турбиной в выпускном коллекторе двигателя. Как работает актуатор турбины? Принцип несложен: при повышении оборотов коленвала увеличивается давление выхлопных газов, и задача актуатора – пропустить их мимо самой турбины. Это и происходит при открытии клапана. Одновременно внутрь попадает больше воздуха, что дает возможность максимально разогнаться нагнетателю. Проще говоря, вестгейт в своей работе использует принцип обычного насоса, преобразуя энергию нажима в передвижение штока. Но есть и другие системы.

Как работает турбонаддув дизельного двигателя

Ротор турбины и крыльчатка компрессора жестко закреплены на одном валу. Таким образом, скорость вращения ротора передается крыльчатке. Круг замыкается:

• Через компрессор воздух из атмосферы, смешиваясь с топливом, подается в цилиндры двигателя;
• Смесь сгорает, приводя в движение поршни, и образовавшиеся в результате газы поступают в выпускной коллектор;
• Здесь они принимаются в корпус турбины, разгоняются в канале и на выходе взаимодействуют с ротором, заставляя его вращаться;
• Ротор через вал передает вращение крыльчатке компрессора, которая всасывает в корпус атмосферный воздух.

Получается взаимосвязанная схема работы, когда количество всасываемого воздуха зависит от скорости вращения крыльчатки и, наоборот, крыльчатка вращается быстрее при большем количестве забираемого воздуха.

Принцип работы турбонаддува имеет два момента, называемые турбоямой и турбоподхватом.

Первый момент характеризуется задержкой в работе турбины после увеличения подачи топлива нажатием на педаль газа, так как для разгона ротора выхлопными газами требуется время.

Вслед за турбоямой наступает момент турбоподхвата, когда разогнавшийся ротор резко увеличивает подачу воздуха в цилиндры, повышая мощность двигателя.

Как проверить актуатор турбины?

Диагностика электронного турбокомпрессора начинается с проверки тестером. Актуатор можно тестировать на автомобиле, а можно предварительно демонтировать.
Проверке подлежат:

• вакуумный клапан;
• исполнительный механизм;
• турбинный клапан.

Диагностику нужно периодически проводить, даже если вестгейт не дает повода. Когда происходит незначительная поломка турбины, это ведет к чрезмерному нагреву подшипников и, как следствие, к полной поломке агрегата.

Тестирование можно производить так — запускаем двигатель и газуем на месте. При этом нужно посматривать на шток вестгейта — в какой-то момент он начнет двигаться. Запомните, на каких оборотах мотора турбокомпрессор начал срабатывать — это будет ориентиром для проверки его исправности. Более точные показания можно получить на стенде.

Как проверить клапан управления турбиной

Способы проверки зависят от типа клапана, который может быть электромагнитный или вакуумный. Особенность проверки их заключается в том, что их нет необходимости снимать с автомобиля. Рассмотрим способ проверки каждого устройства индивидуально.

Как проверить электромагнитный клапан управления турбиной

Чтобы проверить данное устройство, его не требуется снимать с машины. Достаточно разогнать двигатель на холостых оборотах до 3000 и понаблюдать за лапкой заслонки. Она должна перемещаться, открывая и закрывая заслонку, регулируя таким образом давление в турбине. Если же она не функционирует, значит электромагнитный клапан управления турбиной вышел из строя. Кроме того, неработоспособность клапана отразится на панели управления в виде ошибки датчика абсолютного давления, сообщающего о превышении нагрузки двигателя.

Как проверить клапан вакуумного типа

Первое, что необходимо сделать, это проверить целостность проводки. С помощью вольтметра измеряется напряжение на клеммах клапана. Если прибор показывает 12 вольт, значит питание к устройству подается. Вторым шагом будет замер сопротивления, для чего используется мультиметр, переключенный в режим омметра. При нормально работающем устройстве данный показатель будет примерно 15 Ом. Далее необходимо выполнить диагностику на слух. При хорошо прогретом двигателе вакуумный клапан управления турбиной должен работать беззвучно. Если же слышится писк, значит его обмотка замкнута и он требует замены.

Регулировка дизелей

Под регулированием дизеля понимают комплекс таких технологических мероприятий, которые обеспечивают номинальную мощность дизельного двигателя при его экономичности и надежности.

Все цилиндры дизеля должны развивать одинаковую мощность. Если цилиндры двигателя нагружены неравномерно, то при выходе дизеля на номинальную мощность часть цилиндров оказывается перегруженной.

Перегрузка отдельных цилиндров сопровождается увеличением тепловых напряжений и температуры, которые нередко вызывают появление трещин в стенках блока, крышках цилиндров, донышка поршней, загорание поршневых колец в канавках поршня, обгорание тарелок клапанов и сопловых наконечников распылителей форсунок, вибрацию дизеля. Перегрузка одних цилиндров и недогрузка других недопустима.

Как правило регулировка дизеля проводится с применением штатных измерительных приборов, входящих в комплект поставки дизеля: механического индикатора, максиметра и термомопар или термометров.

В зависимости от типа дизеля мощность в цилиндре измеряется или оценивается различными методами:

✔ на малооборотных дизелях, оборудованных индикаторными приводами, мощность в цилиндре измеряют по индикаторной диаграмме, получаемой при помощи механического индикатора.

✔ на остальных дизелях, оборудованных индикаторными кранами, о равномерности нагрузки по цилиндрам судят по максимальному давлению цикла P_z и температуре выпускных газов при помощи максиметра и штатных термопар. Мощность цилиндра не измеряется, а оценивается при помощи косвенных параметров.

✔ на дизелях без индикаторных кранов – нет штатных приборов, позволяющих оценить нагрузку по цилиндрам.

Применение в качестве штатного или технологического средства контроля переносного комплекса для регулировки цилиндровой мощности дизеля, выпускаемого нашим предприятием, позволяет в любой момент индицировать дизель в процессе проведения регулировочно-наладочных работ и испытаний.

Комплекс обеспечивает:

• контроль теплотехнических параметров дизеля;
• оценку качества и диагностику неисправностей рабочего процесса дизеля;
• регулировку цилиндровой мощности дизеля;

Комплекс отображает на экране монитора:

• развернутые индикаторные диаграммы выбранных цилиндров (до 8 одновременно, Рис.1) ;
• сохраненные в архиве данные по всем измерениям;

В результате обработки полученных индикаторных диаграмм определяются:

• максимальное давление сгорания – Pz (МПа);
• индикаторное давление – Pi (МПа);
• индикаторная мощность – Ni (кВт);
• частота вращения коленчатого вала – n (об/мин);

Рис. 1 Индикаторная диаграмма отображаемая на экране комплекса.

Основную информацию комплекс получает от высокотемпературного датчика давления газа серии ДДГ, устанавливаемого на индикаторный кран дизеля или специально подготовленный канал, соединяющий датчик с камерой сгорания (Рис. 2 ).

Рис. 2 Высокотемпературные датчики давления газа в цилиндре серии ДДГ, установленные на индикаторные краны всех цилиндров дизеля 16Д49 .

В состав комплекса может входить один переносной датчик давления газа или количество датчиков давления газа должно соответствовать числу цилиндров дизеля.

С одним переносным датчиком давления газа, измерения проводят последовательно устанавливая датчик на каждый цилиндр. Во время проведения измерений, для получения объективных данных, необходимо обеспечивать постоянную мощность дизеля. Если индицирование цилиндра занимает 1 минуту, то например 8-цилиндровый дизель будет проиндицирован за 8 минут. При этом, в течение всего времени, необходимо обеспечивать стабильность нагрузки.

Установка датчиков давления газа на все цилиндры дизеля одновременно является наиболее предпочтительной, так как дает объективную картину распределения мощности по цилиндрам независимо от меняющейся нагрузки и занимает всего несколько секунд.

Также необходимо учесть, что при регулировке дизеля, изменять настройки одного цилиндра для достижения оптимального варианта приходится последовательно несколько раз. При этом происходит не только изменение мощности в регулируемом цилиндре, но и перераспределение нагрузки между цилиндрами. После каждой итерации (а их может быть и 10-20) требуется проведение индицирования, и время, потраченное на индицирование 1 датчиком (8 минут для 8-цилиндрового дизеля умноженных на 10-20 итераций) существенно отличается от нескольких секунд умноженных на 10-20 итераций, при индицировании всех цилиндров одновременно.

На рис. 3 показаны индикаторные диаграммы с параметрами всех цилиндров судового дизеля 6NVD36 до регулировки. На дизеле были установлены одновременно датчики давления газа на все цилиндры. Судно было привязано к причальной стенке. Дизель кратковременно запускали на долевой мощности. Нескольких секунд хватало на индицирование всех цилиндров.

alt=»параметры регулирования дизельного двигателя» width=»422″ height=»128″ />

Рис. 3 Индикаторные диаграммы всех цилиндров дизеля до регулировки.

alt=»регулирование дизеля — параметры» width=»440″ height=»132″ />

Рис. 4 Индикаторные диаграммы всех цилиндров дизеля после регулировки.

На рис. 4 показаны индикаторные диаграммы и их характеристики всех цилиндров дизеля 6NVD36 после регулировки. Из архивных протоколов видно, что регулировку провели за 1 час и дизель запускали 8 раз.

Нагрузка цилиндра зависит от давления конца сжатия, количества топлива, подаваемого топливным насосом за один цикл, угла опережения подачи топлива и качества распыливания топлива форсункой.

Каждая из этих характеристик находит свое отражение в форме и характерных точках индикаторной диаграммы.

При проведении регулировки для достижения оптимального варианта приходиться последовательно изменять настройки каждого цилиндра несколько раз. Каждое изменение любой настройки регистрируется комплексом, что позволяет точно определять, какие характеристики и на какую величину необходимо менять в каждом цилиндре.

Ниже приведены индикаторные диаграммы с характерными неисправностями.

Рис. 5 Отключена или отсутствует подача топлива – диаграмма давления сжатия.

Рис. 6 Уменьшение общего угла опережения подачи топлива во всех цилиндрах.

Рис. 7 Влияние угла опережения подачи топлива на вид диаграммы: поздний угол подачи топлива – красная диаграмма и нормальный угол – зеленая.

Рис. 8 Незначительное изменение угла опережения подачи топлива.

Рис. 9 Индикаторные диаграммы одного цилиндра при разных цикловых подачах. С увеличением цикловой подачи диаграмма расширяется.

Рис. 10 Индикаторные диаграммы 6 цилиндрового дизеля на номинальной нагрузке. Виден небольшой разброс процессов сгорания.