Устройство турбины и принцип работы турбокомпрессора на дизельном двигателе

Устройство и особенности турбины

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).

По своей сути 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 движка 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:

1. Отработанные газы поступают в выпускной коллектор.
2. Затем — в специальный канал, расположенный в корпусе нагнетателя, который выполнен в форме улитки.
3. В «улитке» газы разгоняются до большой скорости и подаются на ротор.

Благодаря такому принципу и обеспечиваются 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.

Что ещё входит в систему турбонаддува

Турбина — сложный агрегат, инженерам потребовалось несколько десятилетий, чтобы довести систему до ума. Только на первый взгляд решение компенсировать потери КПД за счёт выхлопных газов кажется простой. Даже после создания устройства у него долгое время наблюдались определённые проблемы.

Например, не удавалось решить проблему турбоямы — задержки после нажатия на педаль газа и запуском ротора. Решение нашлось в виде использования двух клапанов. Один из них использовался для вывода излишек воздуха, а второй предназначался для выхлопных газов. Кроме того, современные турбины имеют изменённую геометрию лопаток, что серьёзно их отличает от подобных устройств второй воловины XX столетия.

Можно выделить ещё одну проблему, которая заключалась в излишней детонации — с ней тоже успешно справились современные инженеры. Проблема заключалась в том, что температура в рабочих секторах цилиндров резко увеличивалась во время нагнетания воздуха, особенно в последней стадии такта. Решение нашлось в установке интеркулера (промежуточного охладителя воздуха).

Интеркулер — устройство для охлаждения наддувочного воздуха. Он выполняет сразу две функции — препятствует детонации и не даёт уменьшиться плотности воздуха. В результате удалось сохранить работоспособность всей системы.

Также стоит отметить и другие важные составляющие турбины.

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.

Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей

На некоторые двигатели устанавливается два турбокомпрессора разного размера. Малый турбокомпрессор быстрее набирает обороты, снижая тем самым задержку ускорения, а большой обеспечивает больший наддув при высокой скорости вращения двигателя.

Когда воздух сжимается, он нагревается, а при нагревании воздух расширяется. Поэтому повышение давления от турбокомпрессора происходит в результате нагревания воздуха до его впуска в двигатель. Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо впустить в цилиндр как можно больше молекул воздуха, при этом не обязательно сжимать воздух сильнее.

Охладитель воздуха или охладитель наддувочного воздуха является дополнительным устройством, которое выглядит как радиатор, только воздух проходит как внутри, так и снаружи охладителя. При впуске воздух проходит через герметичный канал в охладитель, при этом более холодный воздух подается снаружи по ребрам при помощи вентиляторов охлаждения двигателя.

Охладитель увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух от компрессора перед его подачей в двигатель. Это значит, что если турбокомпрессор сжимает воздух под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), который является более плотным и содержит больше молекул, чем теплый воздух.   Турбокомпрессоры также обладают преимуществом на большой высоте, где плотность воздуха ниже. Обычные двигатели будут работать слабее на большой высоте над уровнем моря, т.к. на каждый ход поршня подаваемая масса воздуха будет меньше. Мощность двигателя с турбокомпрессором также снизится, но менее заметно, т.к. разреженный воздух легче сжимать.

При установке мощного турбокомпрессора на двигатель с впрыском топлива, система может не обеспечить необходимое количество топлива — либо программное обеспечение контроллера не допустит, либо инжекторы и насос не смогут осуществить необходимую подачу. В этом случае необходимо осуществлять уже другие модификации для максимального использования преимуществ турбокомпрессора.

Можете ли вы водить машину с плохим турбонаддувом

Вы по-прежнему сможете управлять своим автомобилем, если турбокомпрессор выйдет из строя, но отказ двигателя не будет далеко позади. Поэтому вам следует ехать только в случае необходимости. Рекомендуем как можно скорее сдать машину к надежному механику. Любой сбой необходимо исправить в ближайшее время, поскольку чем дольше вы его оставляете, тем хуже и дороже будет проблема.

Турбированный мотор: правила эксплуатации

Чтобы дизельная турбина работала с максимальным КПД и как можно дольше не выходила из строя, нужно придерживаться определенных правил в процессе эксплуатации автомобиля:

• придерживаться графика замены масла, что позволит не допустить засорения маслопровода абразивами;
• использовать качественное моторное масло, соответствующее по характеристикам в паспорте двигателя;
• не трогаться сразу после включения мотора – движок должен быть прогрет;
• сразу после прекращения движения не выключать двигатель, дав ему хотя бы 10 секунд поработать на холостых оборотах.

Перенастройка топливной МТЗ 80 для турбонаддува

Часто перенастройкой пренебрегают и довольствуются неполным повышением мощности дизеля с турбиной. Для тех кто не понимает смысла настройки топливной, чтобы обосновать необходимость перенастройки ТНВД, показываю несколько технических параметров тракторов МТЗ 1025 с турбированным двигателем Д-245 и МТЗ 80 с простым Д 243.

Если сравнить данные, видно, что по объёму и параметрам поршневой — двигатели одинаковы, но отмеченные красным шрифтом данные отличаются. Следствием остальных увеличенных эксплуатационных характеристик МТЗ 1025 является цикловая номинальная подача топлива ТНВД, указанная последним пунктом, которая больше от значения МТЗ 80 на 20 ммᶾ больше. Результатом является увеличенный крутящий момент и мощность в комплексе с работой турбокомпрессора. Также в результате увеличенных термодинамических нагрузок в турбированном дизеле увеличены значения регулировки выпускных клапанов и угол опережения впрыска.

Таким образом, из данных понятно, что регулировка ТНВД при установке турбины просто необходима. В противном случае добиться повышения мощности на 20-25% одним надувом без увеличения подачи топлива и полной настройки ТНВД по параметрам дизеля Д 245 невозможно. Настройка осуществляется только на стенде у специалиста-топливщика.

Дополнительно нужно привести в соответствие регулировку зазоров выпускных клапанов, откорректировать опережение впрыска, а также увеличить давление впрыска до 21,6 мПа в случае модернизации Д-240 с давлением впрыска 17,6 мПа.

Методы корректировки топливной при установке ТКР6 или ТКР7

В случае использования ТКР 6 и можно полностью руководствоваться привидением в соответствие регулировок топливной дизеля Д 245. При этом в работе модернизированного дизеля Д-240 вместе с выдаваемой мощностью возрастут все термодинамические нагрузки. Поэтому при эксплуатации этот фактор нужно учитывать. Если в процессе эксплуатации вы придёте к выводу, что такой рост нагрузок для дизеля неприемлем, нужно откорректировать настройки в меньшую сторону.

При установке ТКР 7, изначально предназначенной для дизеля Д-260, параметры настройки ТНВД нужно изменять только экспериментально начиная с увеличения цикловой подачи топлива на 10%. Далее, ориентируясь на реакцию дизеля при выдаче максимальной мощности и изменении термодинамических нагрузок, в пределах допустимых тепловых режимов работы —  поднимать цикловую подачу топлива до 20% с шагом в 5%.

Для тех, кто на этом не успокоится, можно в перспективе подкинуть более термостойкую поршневую Д-245 и усиленные коленвал с шатунами, а вишенкой на торте будет установка узла для предварительного охлаждения всасываемого воздуха – интеркулера, что положительно повлияет на КПД турбокомпрессора.

Разница оборотов

Одно важное отличие от остальных это, то что компрессор может работать на низких и минимальных оборотах, а турбина вовсе нет. Как правило, для нее необходимы обороты от 3500 об/мин. для создания давления. Но компрессор не способен экономно расходовать топливо. При разгоне эффективность компрессора будет видна не так долго как хотелось бы. Турбина начинает работать немного позже, так как замечается «яма» при старте, но после небольшого разгона все исчезает.

Компрессор призван постоянно подавать смесь для воспламенения, но влияет на потерю мощности, чего не скажешь о «сестре». Для поддержания работоспособности турбины, необходимо раз или два появляться в автосервисе для диагностики, в противном случае получите неработающую систему.

Для турбины необходима установка дополнительного охладителя – интеркулера, так как поток воздуха имеет высокую температуру.

Установка дополнительного радиатора также приносит сложности в плане поиска места для монтажа. КПД компрессора несколько меньше, чем у турбины.

Сейчас преимущественное большинство владельцев переходят от прожорливых и громоздких авто к миниатюрным и экономичным (см. Список экономичных малолитражек). В виду того, что стоимость топлива только растет с геометрической прогрессией, популярными среди большинства населения будут силовые агрегаты с турбинной установкой.

Таким путем многие будут стремиться экономить на содержании машины. Вопрос на тему, что лучше турбина или компрессор, раскрыт и не требует дальнейшего обсуждения. Каждый для себя должен сделать выводы по поводу типа установки в соответствии со своими финансовыми возможностями.

Сфера применения и особенности эксплуатации

Что лучше турбина или компрессор? Для полноценного ответа давайте разберем оба устройства по частям.

Конструктивно турбина – это двигатель, который находится постоянно в движении за счет преобразования энергии жидкости или пара в механическую. Сразу необходимо сказать, что механизмы привода у обоих совсем разные.

Компрессор питается от коленвала движка и имеет автономную единицу, а турбина газами от выхлопного коллектора и не имеет автономности.

Турбину может настроить только специально обученный высококвалифицированный специалист, а для компрессора достаточно человека разбирающегося в инжекторах и карбюраторах. Так как весь процесс настройки связан с жиклерами.

Разница в цене ощутима: за турбину хорошего качества выложите около 550 баксов, а компрессор всего лишь 200, а мощность в процентном соотношении одинаковая, от 15 до 25% максимально. Дополнительно необходимы будут затраты на установку и налаживание агрегата в автосервисе.

Замена вестгейта

Полноценный его ремонт возможен лишь в профильном техническом центре, где можно наиболее точно диагностировать устройство. Причины поломки вакуумного регулятора:

• прекращение функционирования электронного блока, отвечающего за открытие/закрытие клапана;
• поломка шестеренки привода;
• выход из строя электрического двигателя, обеспечивающего надлежащую работу створок.

Если выясняется, что ремонт вакуумного регулятора обойдется достаточно дорого, то целесообразна замена актуатора турбины на новую деталь. Процесс осуществляется нижеследующим образом:

1. Извлеките старую манжету.
2. Очистите и обезжирьте ацетоном ее посадочное место и новую деталь.
3. Применяя клей-герметик, установите новую манжету.
4. На корпусе имеются колпачки и между ними должен остаться зазор, чтобы осуществлялась дополнительная смазка.
5. Приклейте мембрану тем же средством и завальцуйте ее по кругу.

Сложность ремонта наиболее современных моделей актуаторов заключается в наличии непростой электронной начинки, поломка которой ведет к выходу из строя сервопривода. Здесь без профессионального оборудования не обойтись. Это может быть, например, тестер Turboclinic. Он позволяет провести диагностику и выполнить регулировку электронных компонентов таких систем, как Toyota, Garret, MHI, IHI.

Функция турбины, настройка

Функция турбокомпрессора заключается в том, чтобы увеличивать выходную мощность и крутящий момент двигателя. Благодаря турбине производители могут уменьшать количество рабочих цилиндров в двигателе без снижения мощности и крутящего момента.

Также все чаще стали выпускаться дизельные двигатели с двумя турбинами (Bi-Turbo), что позволяет производителям не только добиваться потрясающий мощности от дизельных автомобилей, но снижать уровень вредных веществ в выхлопе до рекордных значений.

Недавно также стали появляться турбины, которые могут работать, как от электричества, так и традиционно от газа, поступающего из выхлопной системы. Благодаря этому инженеры добились максимальной мощности и крутящего момента при небольших оборотах двигателя. 

Как определить, что турбо плохое

1. Медленное ускорение

Таким образом, как его основная функция турбонаддува, он помогает сделать меньший автомобиль более мощным, чем большой автомобиль, то есть более мощным. Один из первых заметных симптомов — нехватка мощности и медленный разгон. Если вы заметили, что он не ускоряется так быстро, как раньше, первое, что вам следует подумать о проверке, — это турбо. Точно так же автомобиль с турбонаддувом, который изо всех сил пытается поддерживать высокие скорости или не может достичь скорости, на которой когда-то мог, может испытывать отказ турбо. Поэтому потеря мощности — один из симптомов плохого режима турбонаддува, на который следует обратить внимание.

Первые заметные симптомы — недостаток мощности и медленный разгон.

2. Воющий мотор

Турбокомпрессор фактически делает двигатель тише, поскольку заглушает звук всасываемого воздуха. Затем, если вы услышите какой-то шум, который издает более громкий, чем обычно, от двигателя, который немного похож на дрель дантиста или полицейскую сирену, вероятность того, что у вас возникли симптомы турбо, составляет 100%.
Если вы проигнорируете турбо-звук, шум будет постоянно громче, а состояние вашего автомобиля ухудшится. Если вы заметили вой двигателя, обратитесь к профессиональному механику, чтобы тот осмотрел вашу машину.

3. Горящее моторное масло

Один из симптомов плохого турбонаддува — автомобиль сжигает слишком много масла, чем обычно. Вы можете заглянуть внутрь турбины с помощью эндоскопа; если внутри есть масло, это признак неисправности турбины. Вы должны решить проблему как можно скорее, так как, если оставить турбонаддув без обработки, он в конечном итоге выйдет из строя.

Обычные симптомы плохого турбонаддува — автомобиль сжигает слишком много масла, чем обычно.

4. Чрезмерный дым от выхлопных газов.

Если вы видите синий или серый дым от своей машины во время вождения, то процент плохого турбонаддува в вашей машине действительно высок. Так почему серый дым? Трещина в корпусе турбонагнетателя или повреждение внутренних уплотнений могут привести к утечке масла в выхлопной системе, в результате чего образуется серый или синий воздух.
Кроме того, вы можете почувствовать обесцвеченный дым при увеличении оборотов двигателя вскоре после холостого хода. Не игнорируйте этот симптом, сразу же отнесите машину к механику, чтобы как можно скорее ее починить.

Трещина в корпусе турбонагнетателя или повреждение внутренних уплотнений могут привести к утечке масла в выхлопной системе, в результате чего образуется серый или синий воздух.

5. Проверьте свет двигателя.

На большинстве современных автомобилей компьютерная диагностика обнаружит отказ турбонагнетателя, что приведет к «ошибке двигателя» (check engine). Это признак того, что автомобиль пытается сказать вам, что с вашим турбонаддувом что-то не так.
В этом случае вам может понадобиться профессионал, который поможет точно определить проблему с автомобилем. Поэтому доставьте машину к механику — хорошее решение.

6. Датчик ускорения

В некоторых моделях автомобилей обычно имеется датчик наддува, поэтому, если ваш автомобиль оборудован датчиком наддува, то есть отличный способ узнать, насколько хороша наша турбина. Таким образом, даже если вы не можете четко увидеть симптомы плохого турбонаддува, вы все равно можете диагностировать проблему с автомобилем.
Вы можете заметить падение уровня наддува, это признак того, что производительность вашего турбокомпрессора находится под угрозой. Падение может быть результатом различных неисправностей турбонаддува. Итак, вам следует как можно скорее проверить турбокомпрессор у профессионала.

Если уровень наддува падает, это означает, что производительность вашего турбокомпрессора снижена.

Что вызывает перегоревший турбо

Есть также несколько причин, вызывающих симптомы плохого турбо. Выдувание турбины обычно является результатом проблем со смазкой двигателя или попадания посторонних предметов.

1. Возраст или нормальный износ

Как и у большинства автомобильных запчастей, у всего есть срок службы. Турбокомпрессор обычно может работать от 160 000 до 250 000 километров. Это число сильно различается в зависимости от водителя и его стиля вождения. Однако они могут со временем изнашиваться, в зависимости от того, как агрессивно вы водите машину, и от исходного качества сборки турбонагнетателя.

2. Моторное масло

Моторное масло, которое, вероятно, является кровью в человеческом теле, по сути, находится в автомобиле, чтобы убедиться, что турбонаддув работает нормально. Он служит для смазки основных движущихся частей, защиты их от коррозии и охлаждения во время использования. Поэтому для этого требуется постоянный поток чистого качественного масла. Низкое качество или неправильный сорт масла приведет к накоплению загрязняющих веществ в двигателе. Это может вызвать абразивное повреждение внутренней части турбины. В этом вам поможет регулярная проверка и замена масляного фильтра.

Низкое качество или неправильный сорт масла приведет к накоплению загрязняющих веществ в двигателе.

3. Посторонние предметы

Турбина состоит из двух основных компонентов: компрессора спереди и турбины сзади. Странные предметы, такие как пыль, грязь, листья или другие мелкие предметы, могут попасть внутрь турбонагнетателя и вызвать проблемы. Тем самым эффективность турбонаддува будет снижена, если эти объекты попадут в воздушный фильтр. Чтобы этого не произошло, ваш воздушный фильтр следует регулярно обслуживать и заменять. Также следует проверить турбину на предмет мусора.

4. Плохое уплотнение

Уплотнение — важная деталь, соединяющая компрессор и двигатель. Если он начнет изнашиваться или трескаться, масло вытечет в выхлопную систему. В результате, турбокомпрессор должен работать усерднее и быстрее, эффективность турбонагнетателя снизится и вызовет плохие симптомы турбо. Поэтому как можно быстрее отвезите свою машину к механику, чтобы он точно диагностировал, что происходит с турбонаддувом, и сразу же исправлял это.

Если автомобильное уплотнение начнет изнашиваться или трескаться, масло потечет в выхлопную систему.

Принцип работы

Для начала нужно разобраться с двумя терминами.

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.

Впускной клапан наддувочного воздуха дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport

Рис.43. Впускной клапан наддувочного воздуха.

Впускной клапан наддувочного воздуха крепится к кронштейну на переднем подрамнике и защите системы охлаждения. ECM дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport использует клапан для управления режимом «би-турбо» турбокомпрессоров (рис.43).

Впускной клапан наддувочного воздуха дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport состоит из электромагнитного клапана рециркуляции и отсечного клапана, которые соединены вместе. Электромагнитный клапан рециркуляции регулирует расход воздуха от компрессора дополнительного турбокомпрессора, подаваемого в воздуховод очищенного воздуха основного турбокомпрессора. Отсечной клапан регулирует расход воздуха от компрессора вспомогательного турбокомпрессора дизельного двигателя 4.4ТД Рендж Ровер и Рендж Ровер Спорт, подаваемого в охладители наддувочного воздуха.

Электромагнитный клапан рециркуляции управляется путем подачи питания от электрораспределительной коробки двигателя (EJB) и замыкается на массу через ECM дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport. При отключении подачи питания электромагнитный клапан рециркуляции закрывается.

В случае возникновения неисправности в электромагнитном клапане рециркуляции он по умолчанию закрывается. В этом положении возникает заброс оборотов основного турбокомпрессора дизельного двигателя 4.4ТД Рендж Ровер и Рендж Ровер Спорт. Датчик абсолютного давления в коллекторе (МАР) определяет такой заброс оборотов по увеличению давления. ECM получает сигнал от датчика MAP и включает монорежим турбонаддува, ограничивая крутящий момент дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport и регистрируя диагностический код неисправности (DTC).

Отсечной клапан представляет собой заслонку, управляемую вакуумным приводом. ECM дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport управляет электромагнитным клапаном наддувочного воздуха для создания и сброса вакуума в приводе, который открывает клапан при наличии вакуума. Когда отсечной клапан открыт, наддувочный воздух из вспомогательного турбокомпрессора поступает через клапан в охладители наддувочного воздуха.

Зачем нужно настраивать актуатор турбины

Действительно: казалось бы, установил новую деталь на двигатель и пользуйся! Но здесь такой момент не пройдет: при отсутствии должной регулировки в районе размещения турбокомпрессора будет наблюдаться дрожание (дребезжание) устройства (особенно сильно оно ощущается при перегазовке и остановке мотора). Еще одно следствие неверной регулировки (или ее отсутствия) – малый наддув.

Нюансы: последняя проблема может появиться и в случае отсутствия герметичности в системе впуска. На некоторых моделях автомобилей о неисправности сигнализирует бортовой компьютер, пишущий, например, «слабый наддув».

Работа турбокомпрессора на дизельном двигателе

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 интересное взаимодействие. Ротор вращается быстрее — больше поступает воздуха. Чем больше воздуха поступает — тем быстрее вращается ротор.

Принцип действия турбокомпрессора дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport

Турбинное колесо каждого турбокомпрессора использует отработавшие газы дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport для привода колеса компрессора. Колесо компрессора засасывает чистый воздух, который подается в цилиндры в сжатом виде.

Турбокомпрессоры дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport могут работать в двух режимах: поодиночке и совместно (режим «би-турбо»).

Рис.45. Монорежимная работа турбокомпрессора дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport

А — грязный воздух;
B — чистый воздух;
C — наддувочный воздух;
D — отработавшие газы.

Монорежимная работа турбокомпрессора дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport

представлена на схеме рис.45.

Чистый воздух засасывается через правый воздухоочиститель и датчик массового расхода воздуха (MAF) в компрессор основного турбокомпрессора дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport. Затем сжатый воздух проходит через охладители наддувочного воздуха и дроссельную заслонку с электроприводом во впускные коллекторы.

Запорный клапан турбины на дополнительном турбокомпрессоре закрыт, поэтому выхлопные газы не могут воздействовать на турбину дополнительного турбокомпрессора. В этом состоянии все давление наддувочного воздуха создается основным турбокомпрессором с использованием отработавших газов всех восьми цилиндров дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport.

Если дизельный двигатель 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport работает на холостых оборотах в течение более 3 минут, приводится в действие вспомогательный турбокомпрессор, чтобы обеспечить вращение вала турбокомпрессора с целью предотвращения протечки масла в корпус турбины. Это достигается путем периодического открытия отсечного клапана турбины для включения турбокомпрессора.

Рис.46. Переключение в режим «би-турбо» дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport

A — грязный воздух;
B — чистый воздух;
C — наддувочный воздух;
D — отработавшие газы.

Переключение в режим «би-турбо»дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport

Когда рабочие параметры дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport приближаются к предельным значениям основного турбокомпрессора (примерно 2800 об/мин под нагрузкой), ECM начинает переключение на параллельную работу двух турбокомпрессоров. Дополнительный турбокомпрессор активируется путем открытия клапана отсечки турбины, что позволяет выхлопным газам проходить через турбину. Чистый воздух засасывается через левый воздухоочиститель, и датчик массового расхода и температуры воздуха (MAFT) в компрессор вспомогательного турбокомпрессора дизельного двигателя 4.4ТД Рендж Ровер и Рендж Ровер Спорт (рис.46).

Вначале дополнительный турбокомпрессор дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport не создает давление наддувочного воздуха наравне с основным турбокомпрессором. Поэтому наддувочный воздух из вспомогательного турбокомпрессора передается через электромагнитный клапан рециркуляции на воздуховод чистого воздуха основного турбокомпрессора.

Рис.47. Работа в режиме «би-турбо» дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport

A — грязный воздух;
B — чистый воздух;
C — наддувочный воздух;
D — отработавшие газы.

Работа в режиме «би-турбо»дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport

По мере повышения давления наддувочного воздуха вспомогательного турбокомпрессора дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport электромагнитный клапан рециркуляции закрывается, а отсечной клапан наддувочного воздуха открывается. Это повышает давление наддувочного воздуха из вспомогательного турбокомпрессора, смешиваясь с наддувочным воздухом из основного турбокомпрессора (рис.47).

ECM поддерживает работу турбокомпрессоров в режиме «би-турбо» до тех пор, пока не будет принято решение, что рабочие параметры дизельного двигателя 4.4TD Range Rover и Range Rover Sport больше в этом не нуждаются. В этом случае ECM переключает турбокомпрессоры назад на монорежимную работу.

Минусы турбины на дизельном двигателе

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 российских условиях. Дело в том, что некачественный дизель может привести к детонации. Отметим 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.

Однако стоит отметить, что плюсы всё-таки перевешивают минусы. В противном случае турбины не пользовались бы такой большой популярностью.

Основные неисправности — признаки и причины

Сразу стоит оговориться, что основная причина поломок — это несвоевременное техническое обслуживание агрегата, его рекомендуется проводить минимум один раз в год. Следующая причина — низкое качество масла, либо его несвоевременная замена. Третья — попадание в устройство посторонних предметов (например, мелких камушков). Наконец, четвёртая — банальный износ отдельных компонентов турбины, ведь у каждого оборудования есть свой срок эксплуатации. Теперь опишем 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:

• следите за качеством топлива и масла;
• не забывайте вовремя менять масло и фильтры;
• начинайте движение только после того, как движок прогреется;
• после прекращения движения нужно дать мотору поработать на холостых, а не сразу его выключать.

И, конечно же, следует регулярно проходить ТО.

Что делать, если турбина сломалась

Если обнаружилась неисправность первое, что нужно сделать — провести диагностику. Причём чем раньше, тем лучше. Если вовремя заменить неисправную деталь, удастся избежать более серьёзных проблем. Например — зачастую автовладелец не обращает внимание на лёгкое постукивание думая, что это не имеет значения, в результате через какое-то время приходится покупать новую турбину, хотя изначально можно было обойтись небольшим ремонтом.