Устройство турбокомпрессора

Устройство турбины – что должен знать каждый автомобилист

Каждому автовладельцу и водителю, использующему транспортные средства, в конструкцию которых включен турбокомпрессорный узел, будет полезно знать из чего состоит этот агрегат. Такие знания пригодятся при проведении диагностики и профилактики. Ремонт турбин, независимо от того, производится он своими силами или с помощью специалистов, как и покупка запчастей, также требуют теоретических сведений. В общем 90% устройств данного типа имеют идентичную конструкцию. Сориентироваться среди многообразия незначительных отличий модельного ряда несложно.

Строение турбокомпрессорного агрегата

Турбокомпрессорный узел включает в себя турбину и массу других деталей. Сама турбина часто по ошибке обозначает полный турбокомпрессорный агрегат, хоть и не является этим устройством. Такое определение получило широкую популярность и имеет право быть использованным при описании работы двигателя в целом.

В структуру конструкции включены:

средний корпус;
вал, оснащенный крыльчаткой;
упорный подшипник скольжения, количество которых варьируется в зависимости от конструктивных особенностей двигателя;
корпусы крыльчаток характерной улиткообразной формы;
Холодная улитка

Горячая улитка
картридж-система уплотнений;
Клапан
Геометрия

Подшипники, которыми оснащено устройство, имеют плавающую конструкцию. Это означает, что между подшипником со сторон корпуса и вала предусмотрен специальный люфт, который получил название «радиальный».

Обороты турбины и интенсивность работы компрессора регулирует пропускной клапан. Часто этот клапан называют «байпасным» от англ. bypass – запасной путь, обход, канал для обеспечения системы. Его функциональность определяет пневмопривод, которым оснащен турбокомпрессорный узел.

Устройство турбины

Непосредственно турбина состоит из:

крыльчатки, которая монолитно соединена с валом;
крыльчатки компрессора, которую приводит в движение основная крыльчатка.

В силу особенностей материалов, из которых изготовлены эти детали, их ремонт невозможен. При выходе из строя любой из крыльчаток или вала, изготовленного из среднелегированной стали или специального сплава требуется полная замена поврежденной детали.

Особенности конструкции

Для эффективной работы и максимального увеличения срока службы подшипников и всей турбины в целом, в механизм через каналы в корпусе подается масло. Смазочные материалы внутри подшипников герметизируются при помощи уплотнительных колец, расположенных на вале.

Если турбокомпрессор установлен в бензиновом двигателе, его охлаждение может осуществляться с помощью системы жидкостного охлаждения. Такая система включает корпус турбины в общую конфигурацию оборудования для снижения температуры в определенных узлах двигателя.

За компрессором в тракте, подающем воздух под высоким давлением, может быть расположен клапан, который защищает все элементы узла от непредвиденных изменений в давлении внутри турбины. Резкие скачки давления могут быть спровоцированы резким закрытием дроссельной заслонки.

Разновидности турбокомпрессоров

Устройство данного типа разделяют на разновидности, имеющие характерные конструктивные отличия друг от друга.

Турбины с изменяемой геометрией оснащены «лопатками», способными изменять положение на плоскости в соответствии с параметрами общей нагрузки на узел. Когда разогретый газ увеличивается в объеме, турбина самостоятельно изменяет геометрию его движения, раздвигая функциональные элементы. В результате экономится топливо, и снижается нагрузка на все конструктивные элементы двигателя.

Турбинами с сервоприводом часто оснащают современные легковые автомобили, в частности американских брендов Ford и Jaguar. Сервопривод позволяет отправлять на приборную панель информацию о функционировании турбокомпрессорного узла и регулировать положение вала для оптимизации работы двигателя.

Общими знаниями должен владеть каждый автомобилист, но доверять ремонт и диагностику лучше профессионалам.

Принцип работы турбины

Мощность двигателя увеличивается с помощью турбокомпрессора. В зависимости от конструкции данного узла и особенностей двигателя с помощью турбины мощность ДВС может быть увеличена на 25-100%. В качестве основной движущей силы в турбокомпрессоре используется энергия отработанных газов. Функционирование этого узла непосредственно связано с работой ДВС в целом.

Как работает ДВС

Для получения объективного представления о принципе функционирования турбины необходимо знать, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Вне зависимости от разновидности топлива, которое используется для ДВС, механизм его работы основывается на получении энергии от воспламененного бензина или ДТ.

Алгоритм работы ДВС:

В цилиндры поступает предварительно очищенные специальными фильтрами воздушные массы и дозированно впрыскивается топливный материал.
Поступившая смесь воспламеняется и в результате ее горения поршни приходят в движение.
Энергия движения поршней передается в ходовую систему, приводящую в движение колеса автотранспортного средства.

От количества смеси воздуха и топлива, которые поступают в цилиндры, зависит то, с какой мощностью будет работать двигатель.

Принцип работы турбины

Чтобы увеличить объем подаваемого в цилиндры воздуха, в ДВС работает турбина. Для работы турбинами используются отработанные газы, которые выделяются в результате сгорания топлива. Они провоцируют движение роторного механизма в турбине. В результате в цилиндры осуществляется нагнетание внешнего воздуха и подача в них повышенных объемов топлива.

Особенностью большинства модификаций турбокомпрессорных агрегатов является интенсивный прогрев нагнетаемого воздуха. Вследствие такого температурного изменения масса и плотность воздуха в цилиндрах снижаются на порядок. Интенсивность прогрева снижается дополнительным устройством – интеркулером, который размещается непосредственно за «холодной» частью турбонаддувного узла.

Охлажденные воздушные массы поступают через поршневую группу в камеру сгорания, в которую синхронно происходит впрыск топлива. Полученная смесь воспламеняется, а газы от сгорания снова попадают в роторную часть турбокомпрессорного узла. Цикл повторяется и для его непрерывности не требуются дополнительные энергетические затраты – в целом данный цикл автономен.

Подбор и конфигуративные особенности

Для каждого двигателя турбину подбирают по индивидуальным параметрам. Конфигурация интегрируемого в ДВС узла для турбонаддува зависит от показателей мощности и объема двигателя. Геометрические параметры конструкции турбокомпрессорного агрегата диктуют, какая величина наддува будет при использовании той или иной модификации устройства.

Двигатели отдельных моделей позволяют интегрировать в свою конструкцию:

2 одинаковых приспособления для турбонаддува типа би-турбо;
2 разных агрегата типа twin-turbo;
турбокомпрессоры с изменяемой геометрией.

Последний тип пользуется на современном рынке наиболее широкой популярностью благодаря расширенному спектру возможностей такого устройства.

Цена на ремонт турбин зависит от сложности общей конфигурации и конструкции узла. Чем сложнее конструкция, тем выше цена на ремонт и сложнее введение агрегатов в строй.

Приспособления для турбонаддува с изменяемой геометрией

Дозирование при подаче отработанных газов в роторную часть осуществляется турбиной, оснащенной кольцом геометрии, на котором расположены специальные лопатки. Их движения синхронны, а источником энергии для их функционирования являются электронный сервопривод или актуатор вакуумного типа.

Чаще всего турбокомпрессорные агрегаты с изменяемой геометрией используются в двигателях, работающих на дизтопливе. В бензиновых ДВС лопатки подвергаются интенсивному температурному воздействию, из-за которого они могут деформироваться и выходить из строя.

Турбокомпрессор начинает работать синхронно с запуском двигателя и работает даже на холостых оборотах. Оптимальный режим работы – более 1500 об/мин.

Самостоятельный ремонт приспособлений данного типа категорически не рекомендуется специалистами. Восстановительные работы и замену лучше доверить профессионалам.