01.02.2023.                                                Группа: 510.

                                        Предмет: Устройство и эксплуатация автомобилей.

                          Турбокомпрессор.
    Многие дизельные двигатели оборудуют турбокомпрессорами - это устройство, которое позволяет примерно на 30% увеличить мощность мотора, при этом отсутствует необходимость физически увеличивать объём цилиндров. Такие агрегаты установлены практически на всех современных автомобилях, вне зависимости от типа используемого топлива. Агрегат состоит из двух устройств — турбины и компрессора. Задача первой преобразовывать энергию выхлопных газов, а второго — подавать сжатый воздух в цилиндры. «Крыльчатки» — главные составляющие части этой системы, представляют собой два лопастных колеса (компрессорное и турбинное).
    Компрессор — это насос, его единственная задача заключается в подаче сжатых атмосферных воздушных масс в цилиндры. Кислород необходим для сжигания топлива, чем больше его поступит, тем больше силовой агрегат сможет сжечь. В результате это приводит к значительному увеличению мощности двигателя без физического увеличения объёма или количества цилиндров. Система турбонаддува состоит из следующих компонентов:
   - корпус компрессора;
   - корпус турбины;
   - корпус подшипников;
   - компрессорное колесо;
   - турбинное колесо;
   - ось или вал ротора.
    В турбонаддуве основным элементом выступает ротор, который защищается корпусом и крепится к специальной оси. И сам ротор, и корпус турбины изготавливаются из термостойких сплавов — это необходимо из-за того, что они находятся в постоянном контакте с газами высокой температуры.
    Ротор и крыльчатка вращаются в разных направлениях с большой скоростью — такое решение обеспечивает их плотный прижим друг к другу.
     Принцип работы в следующем:
    - Отработанные газы поступают в выпускной коллектор,
    - Затем — в специальный канал, расположенный в корпусе нагнетателя, который выполнен в форме улитки;
    - В «улитке» газы разгоняются до большой скорости и подаются на ротор.
    Благодаря такому принципу и обеспечивается вращение турбины. Что касается оси турбонагнетателя, то она крепится на специальных подшипниках скольжения и смазывается за счёт поступления жидкости из моторного отсека. Утечка смазочной жидкости предотвращается благодаря наличию прокладки и уплотнительным кольцам. Кроме того, дополнительную герметизацию обеспечивают смешанные и отдельные потоки отработанных газов и воздуха. Такое технологическое решение не обеспечивает гарантии в 100%, что выхлоп не попадёт в сжатый воздух, однако система этого и не требует.
    Другие важные составляющие турбины:
   - Интеркулер — устройство для охлаждения наддувочного воздуха. Он выполняет сразу две функции — препятствует детонации, появляющейся в последней стадии такта вследствие резкого увеличения температуры в рабочих секторах цилиндров, и не даёт уменьшиться плотности воздуха. В результате удалось сохранить работоспособность всей системы.
   - Регулировочный клапан. Отвечает за поддержание заданного уровня давления, излишки давления поступают в приёмную трубу.
   - Перепускной клапан. Используется для вывода излишних воздушных масс обратно во впускные патрубки — это нужно для снижения мощности при её избытке.
   - Стравливающий клапан. Если дроссель закрывается и нет датчика массового расхода воздуха, клапан будет возвращать излишки воздуха обратно в атмосферу.
   - Патрубки. Герметичные отрезки трубы. Одни используются для подачи воздуха, вторые для подачи смазочного масла.
   - Выпускные коллекторы. Должны быть совместимы с турбокомпрессором.
    При описании работы турбокомпрессора часто применяются термины:
   - Турбоподхват — состояние, при котором быстро вращающийся ротор увеличивает подачу воздуха в цилиндры, благодаря чему повышается мощность силового агрегата.
   - Турбояма — короткая задержка, которая возникает в работе турбины при повышении количества поступившего топлива во время нажатия педали газа. Задержка появляется из-за того, что ротору необходимо некоторое время, пока газы его не разгонят.
    Турбонаддув повышает давление выхлопных газов за счёт более интенсивной работы мотора, но в то же время увеличивается и давление наддува. При достижении критических величин может произойти поломка, а потому этот процесс необходимо контролировать. За регулировку давления отвечают клапана, а мембрана и пружина следят за предельно допустимыми значениями. При достижении определённой величины мембрана открывает клапан для стравливания давления.
    Работа турбины на дизельном двигателе нуждается в контроле давления, который осуществляется следующими процессами:
   - если поступило слишком много воздуха, компрессор (используя клапан) освобождается от излишков;
   - клапан стравливает давление в случаях, когда воздуха поступило слишком много — при этом агрегат работает стабильно и забирает ровно столько воздуха, сколько требуется.
    Работа осуществляется по следующие схеме:
   1. Компрессор нагнетает сжатый атмосферный воздух.
   2. Воздушная масса смешивается с топливом и поступает в цилиндры.
   3. Полученная топливно-воздушная смесь воспламеняется, что приводит поршни в движение.
   4. Параллельно с этим процессом появляются отработанные газы, которые направляются в выпускной коллектор.
   5. Скопившиеся в корпусе газы значительно увеличивают скорость.
   6. Вращение переходит (по валу) на компрессорный ротор, он втягивает новую порцию воздуха.
    Получается взаимодействие. Ротор вращается быстрее — больше поступает воздуха. Чем больше воздуха поступает — тем быстрее вращается ротор.
    Как и любое устройство, у турбины есть свои положительные характеристики (которые были описаны выше), так и недостатки.
    К минусам можно отнести в первую очередь увеличенный расход топлива, особенно это касается неправильно отрегулированных агрегатов.
    Второй минус — чувствительность к качеству топлива, что особенно актуально в  условиях эксплуатации. Дело в том, что некачественный дизель может привести к детонации.
    Есть и другие недостатки:
    - общее удорожание двигателя;
    - повышенная требовательность к моторному маслу;
    - масло и фильтры приходится менять чаще (примерно каждые 5-6 тыс. км);
    - нужно часто менять воздушный фильтр;
    - ресурс турбины на дизельном двигателе значительно ниже, чем на бензиновом (из-за более высокой температуры выхлопа);
    - средний ресурс агрегата составляет 200-250 тыс. км, после чего потребуется замена или, как минимум, капитальный ремонт;
    - достаточно сложный ремонт, провести его среднестатистическому автовладельцу самому не получится.
    Плюсы всё-таки перевешивают минусы. В противном случае турбины не пользовались бы такой большой популярностью.
    Основная причина поломок турбокомпрессора:
    — это несвоевременное техническое обслуживание агрегата, его рекомендуется проводить минимум один раз в год.
     — низкое качество масла, либо его несвоевременная замена.
     — попадание в устройство посторонних предметов (например, мелких камушков).
     —  износ отдельных компонентов турбины, ведь у каждого оборудования есть свой срок эксплуатации.
    Признаки, которые могут говорить о неисправности:
   - Чёрный дым из выхлопной трубы. Топливо сгорает в интеркулере или нагнетающей магистрали. Скорее всего — неисправность системы управления.
   - Сизый дым. Возможно, из-за нарушения герметизации турбины масло просачивается в камеру сгорания.
   - Белый дым. Сливной маслопровод загрязнился, потребуется его чистка.
   - Повышенный расход топлива. Воздух не доходит до компрессора.
   - Увеличен расход масла. Нужно проверить стыки патрубков — возможно, нарушена герметичность.
   - Уменьшение динамики разгона. Скорее всего вышла из строя система управления, из-за чего возник недостаток кислорода.
   - Посторонний свист, скрежет или шумы. Это может быть изменение зазора ротора, дефект в корпусе, утечка воздуха между двигателем и турбиной, либо загрязнение маслопровода.
    Всегда нужно соблюдать правила эксплуатации агрегата — это снизит вероятность появления поломки и продлит срок службы устройства. Следует придерживаться нескольких простых правил:
   - следить за качеством топлива и масла;
   - не забывать вовремя менять масло и фильтры;
   - начинать движение только после того, как двигатель прогреется;
   - после прекращения движения нужно дать мотору поработать на холостых, а не сразу его выключать;
   - регулярно проходить ТО.
    Если турбина сломалась, первое, что нужно сделать — провести диагностику. Причём чем раньше, тем лучше. Если вовремя заменить неисправную деталь, удастся избежать более серьёзных проблем. Следует отметить, что недостаточно знать, как работает турбина на дизеле — нужно идеально разбираться во всех её компонентах. Только обладая соответствующими навыками, опытом и оборудованием получится провести качественный ремонт.
     Преимущества и недостатки турбонаддува:
   1. Турбокомпрессор широко используется ввиду простоты конструкции и хороших эксплуатационных параметров. Турбонаддув позволяет увеличить мощность двигателя на 20-35%. Двигатель, вырабатывая повышенные крутящие моменты на средних и высоких оборотах, увеличивает скорость и экономичность автомобиля.
   2. Турбокомпрессор в большинстве случаев не может быть причиной неисправностей двигателя, так как его работа зависит от работоспособности газораспределительной, воздушной и топливной систем.
   3. Двигатель с турбокомпрессором имеет меньший выброс вредных газов в атмосферу, так как вырабатываются дополнительные выхлопные газы в двигатель. У сгораемого топлива становится меньше отходов.
   4. Происходит экономия топлива на 5-20%. В небольших двигателях энергия сжигаемого топлива используется эффективней, увеличивается КПД.
   5. На высокогорных дорогах такие двигатели работают более стабильно и с меньшими потерями мощности, чем их атмосферные аналоги.
   6. Турбокомпрессор сам по себе является глушителем шума в системе выпуска.
    У турбированных двигателей кроме возникновения явлений «турбояма» и «турбоподхват» есть и другие недостатки. Обслуживание их дороже в сравнении с «классическими». При эксплуатации приходится применять моторное масло специального назначения — его приходится регулярно менять. Двигатель с турбокомпрессором перед пуском должен несколько минут проработать на холостых оборотах. Также сразу не рекомендуется глушить мотор до остывания турбины.

             Тема: Турбокомпрессоры.
             Изучить: - назначение турбокомпрессоров на двигателях;
                             - принцип работы турбокомпрессора;
                             - устройство турбины;
                             - работа турбокомпрессора;
                             - положительные характеристики и недостатки турбокомпрессоров;
                             - основные причины неисправностей турбокомпрессора и признаки
                                неисправностей;
                             - правила эксплуатации турбокомпрессоров;
                             - преимущество и недостатки турбонаддува. 

         Источник: Устройство и эксплуатация автотранспортных средств., Интернет издания.