Ресурс турбированных бензиновых двигателей: Правда и мифы о турбомоторах: надежность, ресурс, особенности обслуживания

Правда и мифы о турбомоторах: надежность, ресурс, особенности обслуживания

Компоненты

Главная   /   Компоненты

Роман Зубко

17.08.2022

Двигатели с турбонаддувом давно и прочно заняли немалую долю на российском авторынке: среди работавших в РФ в докризисные времена автопроизводителей трудно было найти тех, кто не предлагал бы россиянам машины с турбомоторами. И все же многие по-прежнему опасаются покупать автомобили с двигателями подобного типа, считая их априори менее надежными по сравнению со старыми добрыми «атмосферниками». С вопросом о том, какие из самых распространенных предубеждений можно считать мифами, а какие имеют под собой основания, мы обратились к специалистам компании «БР Турбо», специализирующейся на продажах и ремонте турбокомпрессоров.

Турбина и ее влияние на надежность мотора

Когда-то было принято считать, что применение системы турбонаддува чуть ли не автоматически ведет к снижению ресурса двигателя на 30%.

Компоненты / Статьи

Как ремонтируют турбины: выясняем на примере реального автомобиля

Эксперты из «БР Турбо» это не подтверждают: по их словам, само по себе наличие турбины не влияет напрямую на надежность мотора.

И если раньше, когда производители двигателей просто ставили нагнетатели на изначально атмосферные моторы, турбины действительно пагубно влияли на их надежность, то сегодня уровень технологий таков, что моторостроителям удается увеличить КПД двигателей при сохранении их надежности именно благодаря турбинам.

«Современные двигатели с турбонаддувом разрабатываются с учетом нагрузок, свойственных именно турбомоторам, – рассказали „Движку“ в „БР Турбо“. – Вместе с тем ресурс всех современных двигателей из-за их сложности стал немного меньше, чем был раньше, вне зависимости от наличия турбины».

На вопрос же о том, сколько в среднем в состоянии «прожить» турбина в штатных условиях эксплуатации, однозначного ответа, по словам наших экспертов, нет.  Однако можно выделить ряд факторов, существенно влияющих на ресурс турбонагнетателя. Один из главных – регулярность и качество технического обслуживания мотора. Не менее важно качество используемых при этом расходных материалов: фильтров и масла.

 

Что касается регулярности техобслуживания, то рекомендации автопроизводителей обычно созданы на основе усредненных данных. В России же, в связи с тяжелыми условиями эксплуатации и пробками, масло редко выдерживает положенный ресурс, вследствие чего ухудшаются его свойства, и далее начинает резко снижаться ресурс турбины и мотора в целом. Поэтому применительно к замене масла в турбомоторах в нашей стране вполне работает принцип «чем чаще, тем лучше» (это же, впрочем, относится и к «атмосферникам»).

Турбокомпрессоры Garrett серии VNT с изменяемой геометрией турбины для дизельных (слева) и бензиновых (справа) двигателей

При этом турбированный двигатель весьма чувствителен к качеству самого масла: имеет значение, есть ли у него допуски автопроизводителя и соответствует ли оно требуемым параметрам, поскольку и мотор, и турбина разрабатываются с учетом свойств определенного масла.

Именно поэтому масла, которые подходят, например, для японских автомобилей, могут быть губительны для немецких. И наоборот.

 

Кроме того, следует учесть, что вал в турбине работает в «масляном клину», то есть при работе турбины он не касается подшипников, так как между трущимися деталями образуется клин из масла. Если в масле есть загрязнения или абразив, оно слишком разжижено или, наоборот, в моторе образовался шлак от высоких температур, то начинается резкий износ подшипников скольжения. Таким образом, некачественное или с большим пробегом масло резко снижает ресурс турбины.

В целом, по словам специалистов «БР Турбо», если обслуживать автомобиль согласно рекомендациям автопроизводителя, то для легковых автомобилей ресурс турбины – от 250 тыс. км, для грузовиков – от 1 млн км. Если обслуживать автомобиль чаще – ресурс турбины можно увеличить на 20–40%.

Как продлить жизнь турбине: рекомендации для автовладельцев

Чтобы продлить срок службы турбины, специалисты рекомендуют следовать следующим правилам:

• Регулярно обслуживать автомобиль и менять фильтры. Для легковых автомобилей рекомендуется менять масло и фильтры каждые 7–10 тыс. км пробега.
• Использовать качественные расходники и заливать масло согласно допускам автопроизводителя.
• Следить за состоянием двигателя: топливной системы (чтобы форсунки не «переливали»), системы ВКГ (вентиляции картерных газов), выхлопной системы (забитый катализатор создает излишнюю нагрузку на турбину).
• После активной езды рекомендуется дать мотору поработать какое-то время на холостых оборотах.

В отношении последнего пункта авторам «Движка» доводилось слышать разные мнения. Многие представители дилерских центров говорили, например, что для большинства современных машин это уже не актуально.

Специалисты же «БР Турбо» уточняют, что в процессе езды выпускной коллектор и турбина могут раскаляться до 300–500 °C. Пока масло циркулирует, оно охлаждает турбину и не застаивается в масляных каналах. Когда водитель глушит мотор, масло перестает циркулировать и из-за высокой температуры может начать выгорать и закоксовывать масляные каналы, что снижает уровень смазки турбины и влечет за собой ее весьма скорый износ. Даже три минуты простоя на холостых оборотах позволят снизить температуру в турбине и избежать закоксовывания масляных каналов.

Конструкция турбокомпрессора Garrett GTD22 VNT, предназначенного для дизельных двигателей

На работу турбомотора (и на турбину в отдельности), по словам специалистов «БР Турбо», влияет также качество топлива. Из-за плохого горючего в выхлопной системе и, соответственно, в корпусе турбины и на роторе образуются отложения, которые затрудняют поток газов, увеличивают дисбаланс турбины и снижают ее ресурс. Кроме того, из-за некачественного топлива может быть нарушен температурный режим выхлопных газов, в том числе плохое горючее может не успевать догореть в цилиндрах и в таком случае продолжает гореть уже в турбине.

Весьма чувствительна турбина и к частой езде в режиме «педаль в пол», так как в этом случае она работает на пределе возможностей под максимальной нагрузкой. А вот частые пробки и заторы для турбин не столь критичны: в таких режимах обороты двигателя в основном холостые, а турбина вращается с минимальной скоростью, без нагрузки и перегрева. При исправном масляном насосе на холостых оборотах создается необходимое давление масла, и ресурс турбины не тратится.

Неполадки в работе турбокомпрессора: первые симптомы

Можно ли выявить проблемы в работе системы турбонаддува на ранней стадии, пока мощность двигателя не упала критически, а сама машина еще на ходу?

Первое и самое очевидное, как рассказали нам в «БР Турбо», – это расход масла. Если воздушные патрубки – с масляным налетом, а в интеркулере скапливается масло, не следует затягивать с диагностикой и надо начать искать причину. Поломка турбины раньше срока службы – это, как правило, следствие некорректной работы двигателя. Устранение причины позволит избежать более серьезных проблем и, соответственно, дорогостоящего ремонта турбокомпрессора.

Второй симптом – посторонние звуки из турбины. Если она начинает издавать явный свист – возможно, превышен люфт вала и он касается корпусов. Звон из турбины говорит об износе перепускного клапана (калитки вестгейта).

Третий симптом – запах выхлопных газов из-под капота. Он появляется, когда образуются трещины на коллекторе или превышен люфт калитки, через которую появляются просечки выхлопных газов.

На фото слева: сажа на горячей части узла турбокомпрессора – признак того, что либо «переливают» форсунки, либо имеет место неправильное смесеобразование (недостаток воздуха – «недодув» – и излишек топлива), либо масло просачивается через турбину в горячую часть.

На фото справа – последствия попадания постороннего предмета в холодную (компрессорную) часть. Наиболее популярные причины: отрываются куски от воздушного фильтра (причем на грузовиках эти фильтры – в металлической сетке, соответственно, она отрывается и повреждает крыльчатку). Даже мелкого кусочка достаточно, чтобы сначала погнуть какую-нибудь лопасть. Далее при скорости вращения 130 тыс об/мин этот погнутый кусок отрывается и начинает «перемалывать» крыльчатку, повреждая остальные лопасти. Вторая причина – негерметичные соединения патрубков.

На фото слева: трещина внутри чугунного корпуса турбины для мотора EP6, образовавшаяся вследствие перегрева. Возможные причины – агрессивная езда или последствия чип-тюнинга.

На фото справа: картридж турбины для мотора EP6 совместной разработки PSA Group (ныне – альянс Stellantis) и BMW Group. Система начала гнать масло в сторону горячей части. Масло догорало и закокосовывалось на крыльчатке, поэтому образовался такой сильный нагар.

Покупка машины с турбомотором на вторичном рынке: на что обращать внимание

Помимо стандартных проверок (отсутствие индикации Check Engine и ошибок в блоках управления), необходимо проверить турбину визуально, рекомендуют специалисты «БР Турбо». Для этого надо снять патрубки с турбины и визуально проверить крыльчатку на отсутствие масла, повреждений и пескоструя; пальцами попробовать подвигать вал вбок (радиальный люфт) – должен быть еле заметный люфт (допуск примерно 0,2 мм), при этом крыльчатка не должна касаться корпусов. Люфт внутрь и наружу (осевой) должен отсутствовать (допуск 0,02 мм). Далее необходимо провести осмотр интеркулера. Снаружи он не должен быть забит грязью, соты — не замяты, иначе охлаждение наддувочного воздуха будет затруднено.

Стоит ли опасаться на вторичном рынке моторов, подвергнутых чип-тюнингу? В «БР Турбо» отмечают, что любая подобная доводка двигателя не проходит бесследно для автомобиля. Как правило, при тюнинге увеличивается интенсивность наддува, вследствие чего увеличивается и количество подаваемого топлива, изменяется тепловая нагрузка на мотор и экологичность выхлопа, растет нагрузка на смежные узлы. И вовсе недаром на автомобили с двигателями разной мощности устанавливаются разные радиаторы, тормоза, коробки передач, приводные валы и т. д. Таким образом, по мнению наших экспертов, «чипованные» моторы требуют более внимательного и частого обслуживания.

Турбины BorgWarner. На фото слева на переднем плане – регулируемый двухступенчатый турбокомпрессор R2S. Справа – турбина с вестгейтом

Каков итог?

Судя по тому, что рассказали нам специалисты, современные турбомоторы вполне надежны конструктивно и способны отработать отнюдь не только гарантийный срок и послужить верой и правдой не только первому владельцу автомобиля. По крайней мере пресловутые «минус 30% ресурса» можно смело считать мифом.

Тем не менее определенного внимания к себе такие двигатели требуют. Прежде всего, не стоит экономить на обслуживании и необходимых расходных материалах, а также на качестве топлива. В случае с пострагантийным автомобилем нелишним будет несколько сократить рекомендованный межсервисный пробег и менять масло чаще, чем предписано производителем. Кроме того, не стоит увлекаться чип-тюнингом, а автомобили, подвергшиеся ему, следует проверять перед покупкой вдвойне внимательно.

Фото: компании – производители автомобилей и турбокомпрессоров, компания «БР Турбо, журнал «Движок»; инфографика: журнал «Движок»

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.

Дзен

«Движок» теперь в Telegram! Подписывайтесь и узнавайте первыми о новинках и результатах тестов!

2595

Новости по теме

Компоненты / Новости

Continental запускает в продажу шины UltraContact NXT с рекордной долей экологичных материалов

Покрышки на 65% состоят из возобновляемых материалов, однако немцы утверждают, что потребительские качества от этого не хуже. Немецкая компания Continental давно экспериментирует с экологичными способами производства шин и регулярно привозит…

Continental, Шины, экология

Компоненты / Новости

Brembo выпустил на рынок полсотни новых компонентов тормозной системы

Расширение ассортимента коснулось трех линеек — Essential, Prime и Xtra. Как следует из обновленного каталога, базовую линейку Essential пополнили 18 новых артикулов. В частности, для заказа стали доступны тормозные цилиндры для Ford C-Max…

Brembo, тормозные колодки, тормозные диски, Суппорт

Компоненты / Новости

Мiles выпустил на российский рынок ступичные подшипники

Представители бренда автокомпонентов Miles рассказали о выходе на российский рынок новой товарной группы — ступичных подшипников.

Ассортимент ориентирован на владельцев популярных иномарок. В фирменном каталоге указаны подшипники для Renault…

Miles, Ступичные подшипники

Статьи по теме

Компоненты / Статьи

Антибактериальные фильтры: реальная польза или уловка маркетологов?

В последнее время на рынке автозапчастей наблюдается существенный рост предложения в сегменте антибактериальных фильтров салона. В том, что они собой представляют, и стоит ли верить рекламе, «Движок» разбирался вместе с техническими специалистами…

Антибактериальные фильтры, салонные фильтры

Компоненты / Статьи

Завод в Новополоцке: как делают присадки для масел «ЛУКОЙЛ»

Брендов масел на российском рынке сегодня столько, что их производство кажется делом нехитрым: ставим смесительное оборудование, закупаем базовое масло, присадки — и можно подсчитывать прибыль! Но чтобы получить по-настоящему качественный продукт,…

ЛУКОЙЛ, Производство

Компоненты / Статьи

Последовательно или параллельно? Особенности обслуживания автомобилей, поступающих в РФ по параллельному импорту

Журнал «Движок» поговорил с экспертами — представителями российской автоиндустрии о том, как обслуживаются машины, поставляемые в нашу страну по схеме параллельного импорта. В частности — о том, доступны ли на рынке запчасти для таких автомобилей,…

Послепродажное обслуживание, Параллельный импорт

Тесты по теме

Компоненты / Тесты

Большой тест салонных фильтров для Toyota: оригинал Toyota, MANN Filter, BIG Filter, Mando, Lucas Filters, Corteco, Sakura, Fenox, Metaco, Parts-Mall, Stellox, Tatsumi, TSN, Zekkert, Filtron

Журнал «Движок» продолжает ставшие уже традиционными ежегодные испытания фильтров в весенне-летний сезон. Однако до этого мы тестировали только воздушные фильтры, несправедливо обходя вниманием салонные, а ведь именно в эти жаркие месяцы, в…

Toyota, MANN Filter, BIG Filter, Mando, Lucas Filters, Corteco, Sakura, Fenox, Metaco, Parts Mall, Stellox, Tatsumi, TSN, Zekkert, Filtron

Компоненты / Тесты

Тест шин Cordiant Off Road 2: для бездорожья и не только

Когда речь заходит о внедорожных покрышках, большинство даже бывалых «джиповодов» с ходу вспоминают только пару-тройку всем известных марок с отнюдь не российской пропиской. А зря, ведь нашим производителям тоже есть чем порадовать любителей…

Тест шин, Cordiant

Компоненты / Тесты

Тест щеток стеклоочистителя: испытываем девять образцов на качество очистки и ресурс

Журнал «Движок» продолжает серию сравнительных тестов автозапчастей и компонентов самых востребованных на российском рынке категорий. На сей раз мы испытывали бескаркасные щетки стеклоочистителя длиной 600 мм, причем тесты проходили по расширенной…

Щетки стеклоочистителя

Каков ресурс у современного турбированного мотора? | Обслуживание | Авто

08.03.2018 00:05

Владимир Гаврилов

Примерное время чтения: 3 минуты

11089

Категория:  Обслуживание Авто

Двигатели с турбонаддувом уже не редкость. Им свойственна экономичность, малый объем и невероятно зажигательный характер. Но вот насколько высок ресурс таких агрегатов? Помогает разобраться в вопросе спортивный инженер и капитан раллийной команды «ГАЗ-Рейд спорт» Вячеслав Субботин.

Раньше считалось, что двигатели с турбиной ненадежны. Турбина обладала склонностью к повышенному износу, отчего после перепродажи новым владельцам приходилось вкладываться в дорогостоящий ремонт. Однако двигателестроение в последнее десятилетие совершило серьезный скачок в области качества. Уровень обработки повысился и стали применяться новые износостойкие и термостойкие материалы. Поэтому ресурс системы впуска заметно вырос. Как утверждают производители, турбина теперь рассчитана на весь срок службы двигателя, при правильной эксплуатации, конечно.

Термоудар

Главный враг турбины — термоудар. Во время активной езды на высокой скорости турбина раскручивается свыше 100 тысяч оборотов в минуту. Она визжит как реактивный самолет и накачивает в систему впуска сжатый воздух. Охлаждается турбина с помощью масла, проходящего сквозь нее. Если поток смазки прерывается, то турбина перегревается и выходит из строя. К примеру, если водитель сначала гонял свой спорткар по треку на пределе возможностей, а потом встал у боксов и мгновенно заглушил мотор, то это очень плохо сказывается на технике. Раскаленный подшипник, лишившийся охлаждения, прикипает и при повторном запуске ломается. После этого придется менять узел в сборе.

Поэтому самая главная заповедь для владельцев турбированных моторов — давать турбине охладиться после поездки. Для этого необходимо не «газовать в пол» перед парковкой, а катиться на машине без дрифта хотя бы минут пять. При оборотах мотора ниже 2,5 тысяч турбина работает в щадящем режиме.

Кроме того, нельзя глушить турбоагрегат сразу после поездки. Необходимо после перевода автоматической коробки в режим «Паркинг» дать мотору поработать на холостом ходу хотя бы полминуты, чтобы масло успело снять с турбонаддува избыточную температуру.

Масло важнее всего

Второй опасностью для турбины может стать плохое масло. При перегреве оно теряет свойства и образует нагар и отложения, которые губительны для тонкого и сложного механизма впуска. Поэтому термонагруженные двигатели с турбонаддувом требуют к себе почтительного отношения. В мотор необходимо заливать только рекомендованные производителем масла и строго соблюдать сроки их замены.

Поэтому при соблюдении всех правил эксплуатации ресурс турбонаддува приближается к 150–200 тысячам километров. Это, конечно не касается спортивных дрифткаров, водители которых сжигают турбины на моторах гораздо чаще.

Смотрите также:

• Пределы морозостойкости. При какой температуре уже нельзя заводить мотор? →
• Вторая жизнь. Какие болячки встречаются на популярных «пятилетках»? →
• Почему нельзя глушить двигатель сразу после поездки? →

двигателисоветы автомобилистам

Следующий материал

Самое интересное в соцсетях

Новости СМИ2

Темы

двигателей с турбонаддувом

Турбокомпрессоры не являются новой технологией. В 1980-х и 1990-х годах многие автопроизводители использовали турбокомпрессоры на бензиновых двигателях для повышения производительности в ограниченных областях применения. Многие из этих автомобилей получили плохую репутацию из-за надежности и мощности.

К середине 1990-х годов многие производители импортных легковых и грузовых автомобилей перестали использовать турбокомпрессоры в своих двигателях. Многие заменили четырехцилиндровые двигатели с турбонаддувом двигателями V6 и V8 большего объема. Почему? Автопроизводителям надоели растущие гарантийные расходы, и потребители начали ассоциировать турбокомпрессоры с неприятностями.

Двадцать пять лет спустя турбокомпрессоры вернулись – и это было быстро. В 2010 году только 5 процентов автомобилей, проданных в США, были оснащены турбонаддувом. К 2017 году почти 28 процентов проданных автомобилей и грузовиков были оснащены турбонаддувом.

Как они преодолели негативный образ? Во-первых, автопроизводители не афишируют турбированные модели в брошюрах или на значке на крышке багажника. Вместо этого они называют двигатели «Эко» или ставят букву «Т» в названии двигателя. Во-вторых, они разработали способы охлаждения турбонаддува после остановки двигателя, чтобы уменьшить тепловыделение. Наконец, они заставили двигатель с турбонаддувом работать как двигатель без наддува.

Закоксовывался

В свое время турбонагнетатель на некоторых автомобилях нередко работал всего от 30 000 до 40 000 миль. Отказы почти всегда были в центральной части и вызваны отсутствием потока масла для охлаждения и смазки подшипников и вала.

Отсутствие масла было вызвано нагаром в магистралях и каналах. Наиболее существенной частью проблемы были отложения, образовавшиеся при выключенном двигателе, а турбонагрев был пропитан.

Когда двигатель останавливается, подача масла к турбонагнетателю прекращается. Масло внутри турбонагнетателя может вытекать из центральной секции через возвратную линию. Оставшееся масло в центральной части нагревается до такой степени, что превращается в нагар или то, что некоторые люди называют «коксом». Нагар может засорить каналы, по которым масло поступает к валу турбины и подшипникам.

Когда двигатель работает, масло действует как охлаждающая жидкость, отводящая тепло от турбонагнетателя. Но чтобы масло охлаждало турбину, оно должно течь. Ограничения в линиях подачи или возврата масла могут привести к тому, что турбонагнетатель будет работать горячее, чем обычно.

Охлаждающая жидкость двигателя в качестве турбоохлаждающей жидкости

Почти каждый двигатель с турбонаддувом, проданный за последние 10 лет, оснащен электрическим насосом, обеспечивающим циркуляцию охлаждающей жидкости двигателя через центральную секцию турбонагнетателя в течение двух-пяти минут после остановки двигателя. Циркулирующая охлаждающая жидкость помогает охлаждать турбонагнетатель. Большинство насосов будут свободно вращаться при работающем двигателе и включаться при выключенном двигателе.

Многие факторы определяют время работы и скорость насоса. Большинство систем наблюдают за температурой охлаждающей жидкости двигателя с помощью датчиков, установленных в головке, блоке и радиаторе. Как только будет измерено достаточное падение температуры, насос будет отключен. Некоторые системы также будут учитывать предыдущую расчетную нагрузку и положение дроссельной заслонки до того, как ключ был извлечен из замка зажигания, чтобы определить время работы охлаждающего насоса.

Многие системы управления двигателем смотрят на напряжение аккумуляторной батареи, чтобы определить, как долго насос может работать для охлаждения турбонагнетателя. В большинстве сложных систем используется монитор срока службы батареи, который измеряет потребляемый ток через положительный кабель батареи. В большинстве систем приоритет отдается проворачиванию коленчатого вала и запуску двигателя, а не охлаждению турбонагнетателя в ситуациях, когда батарея разряжена.

Better Boost

Большинство владельцев транспортных средств не знают, оснащен ли их автомобиль или грузовик турбонаддувом, потому что инженеры создали двигатели меньшего объема, которые не создают большого крутящего момента в диапазоне низких оборотов. Благодаря улучшенным системам управления двигателем, регулируемым фазам газораспределения, а также перепускным и перепускным клапанам с электроприводом двигатель может иметь тот же диапазон мощности, что и двигатель вдвое большего размера.

В большинстве современных турбонагнетателей используется внутренний перепускной клапан, который рециркулирует избыточный наддув во впускную систему перед компрессором. Перепускной клапан представляет собой электронный двигатель на большинстве современных турбокомпрессоров, а не пружину и диафрагму, откалиброванную на максимальное давление наддува. Некоторые автомобили и сканирующие устройства позволяют активировать перепускной клапан. Вы также можете посмотреть поток данных в режиме реального времени во время тест-драйва, чтобы увидеть, как клапан используется для управления скоростью вращения компрессора или выхлопной турбины. Перепускной клапан предотвращает выброс воздуха при закрытом дроссельном клапане. Поток воздуха может застопорить колесо компрессора и вызвать нагрузку на вал.

Вестгейт на выпускной стороне турбонагнетателя регулирует скорость выхлопной турбины. Когда вестгейт открывается, он направляет выхлопные газы вокруг вращающейся турбины в выпускной коллектор или водосточную трубу. Это приводит к замедлению турбины и уменьшению наддува. Если клапан застрял в открытом положении, турбина не будет раскручиваться, и наддув не будет создаваться. Если клапан заедает в закрытом состоянии, возможны быстрые изменения скорости компрессора.

Если турбокомпрессор представляет собой конструкцию с двойной спиралью, на стороне выпуска турбокомпрессора может быть установлен клапан между выпускным коллектором и турбонагнетателем. Клапан направляет выхлопные газы по различным частям выхлопной турбины. Клапан используется для управления скоростью турбонагнетателя и уровнями наддува.

Когда все три клапана работают вместе, наддув можно поддерживать в диапазоне, при котором двигатель меньшего размера может обеспечить наилучшую экономию топлива и мощность. Это можно сделать ниже 3000 об/мин.

Рекомендации по диагностике

Одна из наиболее распространенных проблем с автомобилями с турбонаддувом возникает из-за того, что клиенты используют неподходящее масло. Используется масло, сертифицированное производителем оригинального оборудования для его двигателей с турбонаддувом, потому что оно способно выдерживать высокие температуры. Тест NOACK проводится путем нагревания масла до 250°C в течение одного часа при постоянном токе воздуха. Масло взвешивают до и после испытания. Когда масло испаряется, оно оставляет после себя углерод и шлам, которые могут повредить турбонаддув и двигатель. Чем ниже число NOACK, тем меньше масла испарилось. Кроме того, некоторые производители могут указывать температуру вспышки для масла. Это число представляет собой температуру, при которой масло испаряется при нагревании. Для двигателей с турбонаддувом более высокая температура воспламенения означает, что масло не сломается при прокачке через горячую центральную секцию.

Наиболее частым препятствием для турбонагнетателей является не засорение линии подачи, а повышенное давление в картере, которое блокирует обратную линию. Возвратная линия на большинстве двигателей проходит в масляный поддон или над ним. Если давление в картере высокое из-за прорыва газов или засорения системы PCV, масло, поступающее из турбонагнетателя, должно преодолеть давление, чтобы стечь в масляный поддон.

Проверка того, что двигатель имеет последнюю калибровку ECU, является ключом к тому, чтобы замена турбонагнетателя выжила. Последняя калибровка может позволить турбонагнетателю остыть за меньшее время, уменьшая вероятность закоксовывания масла в маслоподводящем трубопроводе.

Для диагностики состояния недостаточного наддува на современном двигателе требуется сканирующий инструмент для графического отображения нескольких PID данных из потока данных. Двумя наиболее важными параметрами, на которые следует обратить внимание, являются желаемое давление наддува и фактическое давление наддува во время тест-драйва.

Первое, на что следует обратить внимание, это если ускорение достигает желаемого уровня. Если наддув низкий, это признак того, что в системе может быть утечка. Если наддув нарастает медленно, это может быть признаком проблемы с вестгейтом или протечкой байпаса.

Следующий параметр в потоке данных — это просмотр положения, рабочего цикла или требуемого положения перепускного или перепускного клапана по сравнению с давлением наддува. Если давление наддува не меняется, это может указывать на механическую проблему. Если изменений нет, это может указывать на механическую проблему.

По оценкам, в этом году 50% или более автомобилей, проданных в США, будут иметь один или несколько турбонагнетателей под капотом. На дорогах уже есть значительное количество транспортных средств с турбонаддувом, которые нуждаются в обслуживании. Некоторые исправления включают не замену турбокомпрессора, а вспомогательные компоненты, которые поддерживают его работоспособность.

Турбокомпрессоры: производительность малых двигателей — технология Turbo, расход топлива на галлон для легковых автомобилей и легких грузовиков

Турбокомпрессоры снова возвращаются! Государство оказывает давление на автопроизводителей, требуя, чтобы к 2021 году они увеличили показатели средней корпоративной экономии топлива (CAFE) до более чем 40 миль на галлон.

по-прежнему обеспечивают удовлетворительную мощность и ускорение. Уменьшение размеров двигателей не только снижает расход топлива, но и снижает выбросы углекислого газа (CO2) (что важно для уменьшения воздействия выбросов углерода на глобальное потепление и изменение климата).

По некоторым прогнозам, до 90% автомобилей и легких грузовиков в США могут быть оснащены турбонаддувом через десять лет. Почти 16% всех новых двигателей легковых автомобилей 2013 модельного года были оснащены на заводе какой-либо системой наддува (турбо или нагнетателем). В Европе турбины уже используются примерно на 60% автомобилей. Большинство из них представляют собой небольшие дизельные двигатели с турбонаддувом, но растет число и бензиновых двигателей с турбонаддувом. Если мы будем двигаться в том же направлении, это будет значительное изменение по сравнению с типами силовых установок, которые автопроизводители строили в течение последних нескольких десятилетий.

Среди отечественных автопроизводителей лидирует Ford со своей постоянно расширяющейся линейкой двигателей EcoBoost. (См. иллюстрацию выше). Модельный ряд Ford 2014 года включает в себя Fiesta с крошечным 1,0-литровым трехцилиндровым двигателем с турбонаддувом, расходующим более 40 миль на галлон по шоссе, а также 2,0-литровую Fiesta ST с турбонаддувом (32 мили на галлон по шоссе), три различных варианта турбонаддува для Fusion (1,5 л, 1,6 л. и 2,0 л), новый 365-сильный двигатель V6 с двойным турбонаддувом для пикапа F150, 3,5-литровые двигатели с турбонаддувом в Taurus Police Interceptor, Explorer Sport, Lincoln MKS и MKT, а также новый 305-сильный 2,3-литровый двигатель с турбонаддувом для Mustang 2015 года.

GM также движется в том же направлении со своей линейкой двигателей Ecotech с непосредственным впрыском (некоторые из них оснащены турбонаддувом, а некоторые нет). Новейшие предложения GM Ecotech с турбонаддувом включают трехцилиндровый двигатель объемом 1,0 л с турбонаддувом и непосредственным впрыском для европейского рынка, а также четырехцилиндровый двигатель объемом 1,4 л с турбонаддувом для Chevy Cruze в Китае. Высокомощная 2,0-литровая турбочетверка GM мощностью 272 л.с., расходующая по шоссе 31 милю на галлон, продолжается в 2014 году в Buick Regal GS, Cadillac ATS и Chevy Malibu LTZ. В Chevy Cruze также доступна четвёрка с турбонаддувом, а также вариант с турбодизельным двигателем.

Не все турбины GM предназначены исключительно для экономии топлива. Cadillac CTS и XTS 2014 года доступны с дополнительным 3,6-литровым двигателем V6 с двойным турбонаддувом и прямым впрыском топлива. Это самый мощный серийный V6 от GM, развивающий мощность 420 л.с. и крутящий момент 430 фунт-фут. крутящего момента с 12 фунтами. повышения. Экономия топлива оценивается в 25 миль на галлон по шоссе, что неплохо для двигателя, который может разогнать любой автомобиль от 0 до 60 миль в час так же быстро, как Mustang GT (4,6 секунды).

Турбины возвращаются и в Chrysler. Chrysler построил множество турбированных двигателей объемом 2,2 и 2,5 литра еще в 19-м веке.80-х и 1990-х годов. В последние годы у них были модели с турбонаддувом Neon SRT, Crossfire SRT и PT Cruiser, за которыми последовал 2,4-литровый Dodge Caliber SRT4 с турбонаддувом. Chrysler также имеет турбированную четверку, доступную для Dodge Dart SRT4, и разрабатывает варианты 3,0-литрового V6 с одинарным и двойным турбонаддувом для возможного внедрения в 2015 или 2016 модельном году. некоторые приложения (извините, фанаты Hemi).

Импортные автопроизводители также ищут дополнительные варианты турбонаддува помимо существующих моделей с высокими характеристиками, таких как Nissan GTR, Subaru WRX, Mitsubishi EVO, Mazda Speed3, а также различные модели BMW, Porsche и VW и т. д. Как и отечественные автопроизводители, каждая автомобильная компания должны внести ряд изменений, чтобы улучшить свои показатели CAFE в ближайшие годы. Гибриды — это один из вариантов, но чистые дизели с турбонаддувом дешевле, чем гибриды, и окупаются быстрее. Предлагается больше дизелей для легковых автомобилей (Jeep и Chevy Cruze), но бензиновые двигатели с турбонаддувом уменьшенного размера по-прежнему считаются многими автопроизводителями наиболее экономичным способом добиться значительного улучшения экономии топлива.

Типичный бензиновый двигатель с турбонаддувом уменьшенного размера примерно на 20% более экономичен, чем бензиновый двигатель без наддува с эквивалентной выходной мощностью. Дизельный двигатель с турбонаддувом на 40% эффективнее бензинового двигателя без наддува.

 

Сколько энергии?

Среднестатистическому автомобилю для движения по шоссе требуется от 20 до 30 лошадиных сил. Дополнительная мощность действительно необходима только при ускорении, выезде на скоростную автомагистраль, обгоне, подъеме на холм или перевозке лишнего веса. Такого рода мощность может быть легко обеспечена двигателем уменьшенного размера с турбокомпрессором.

Установка турбонагнетателя на маленький двигатель позволяет маленькому двигателю дышать большим. При давлении наддува всего от 6 до 8 фунтов турбонаддув может увеличить выходную мощность на 15–25% и более по сравнению с двигателем без наддува. Следовательно, четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом можно использовать вместо более крупного V6, а турбодвигатель V6 может заменить более крупный V8 без потери производительности. В конце концов, мы увидим трехцилиндровые двигатели с турбонаддувом, заменяющие многие четырехцилиндровые двигатели.

Турбина приводится в действие выхлопом и не потребляет мощность двигателя, как нагнетатель с ременным приводом. Нагнетатели могут обеспечить прямо сейчас наддув при низких оборотах, но компромиссом является постоянная нагрузка на двигатель, когда дополнительное давление наддува не требуется.

Турбина, с другой стороны, предназначена только для езды и не создает давления наддува до тех пор, пока не откроется дроссельная заслонка и не увеличится поток выхлопных газов. Затем он раскручивается и начинает нагнетать больше воздуха в двигатель. Турбины могут развивать скорость до 200 000 об/мин и выше, но для достижения таких скоростей может потребоваться несколько секунд.

По этой причине инженеры проектируют турбосистемы таким образом, чтобы они могли достигать максимального давления наддува с минимальной задержкой. Использование относительно небольшого турбокомпрессора позволяет ему намного быстрее раскручиваться и достигать более высоких скоростей. Некоторые из новейших турбин теперь развивают скорость более 250 000 об/мин!

Правильный размер турбонагнетателя необходим для уменьшения задержки. Меньший турбонагнетатель будет быстрее раскручиваться на низких оборотах двигателя, чем большой турбонаддув, но большой турбонаддув пропускает больше воздуха и развивает большее давление наддува и мощность. Поскольку в настоящее время упор делается больше на экономию топлива, чем на всестороннюю производительность, большинство новых двигателей с турбонаддувом для легковых автомобилей оснащены относительно небольшими турбинами, которые обеспечивают достаточно наддува, чтобы компенсировать меньший рабочий объем двигателя.

Некоторые турбокомпрессоры с «переменной геометрией» (также называемые турбокомпрессорами с «переменными форсунками» или «переменными лопастями») имеют подвижные лопасти, которые изменяют «соотношение сторон» турбокомпрессора. Соотношение сторон — это соотношение между размером турбины и количеством воздуха, которое она пропускает на различных скоростях. Турбина с меньшим соотношением сторон будет быстрее раскручиваться и давать больший наддув на низких оборотах, но может не подавать достаточно воздуха на высоких оборотах. Турбина с большим соотношением сторон будет пропускать много воздуха и обеспечивать большой наддув на высоких оборотах, но будет медленно раскручиваться на низких оборотах.

Использование подвижных лопастей для изменения эффективного соотношения сторон турбонаддува означает, что турбонаддув будет работать лучше в более широком диапазоне оборотов двигателя. Закрытие лопастей на низких оборотах увеличивает скорость выхлопа и ускоряет вращение турбины. Открытие лопастей на более высоких оборотах позволяет турбине пропускать больше воздуха и вырабатывать больше мощности.

Давление наддува контролируется «вестгейтом». Перепускной клапан открывает перепускной контур, который контролирует скорость нарастания давления наддува. Он также ограничивает пиковое давление наддува, поэтому двигатель не детонирует. Слишком большое давление наддува может вывести из строя двигатель, который не предназначен для этого. Работа вестгейта контролируется модулем управления трансмиссией (PCM), поэтому можно настроить мощность турбонаддува, перепрограммировав PCM.

Стратегия форсирования двигателей последних моделей заключается в максимально быстром развитии форсирования и поддержании максимального крутящего момента в широком диапазоне оборотов. Результирующая кривая мощности намного более пологая, чем у сопоставимого двигателя без турбонаддува, которая обычно растет прямо пропорционально частоте вращения двигателя и достигает пика в диапазоне от 5000 до 5500 об / мин, прежде чем падает. Давление наддува, создаваемое турбонаддувом, может быстро поднять кривую мощности на 2500 об/мин и сохранить ее относительно ровной до красной зоны двигателя.

 

Cadillac Twin-Turbo 3,6 л V6 — это мощный шестицилиндровый двигатель среднего класса класса «люкс», развивающий мощность 420 л.

Turbo Tweaks

Послепродажные инструменты сканирования «тюнера» были популярной игрушкой для перепрограммирования двигателей с турбонаддувом, а также двигателей без турбонаддува. Большинство этих инструментов обеспечивают одну из нескольких различных калибровок, которые изменяют стандартную топливную смесь, угол опережения зажигания, давление наддува и настройки ограничителя оборотов. Некоторые инструменты позволяют пользователю экспериментировать с настройками (что может быть опасно, если вы не знаете, что делаете), в то время как другие предоставляют одну из нескольких предварительно запрограммированных мелодий исполнения. Большинство поставщиков инструментов также могут предоставить индивидуальные настройки на основе других модификаций двигателя (например, модификации выхлопной системы, различных кулачков, головок, системы впуска, корпуса дроссельной заслонки и т. д.).

Предостережение относительно использования инструментов для настройки дизельных двигателей пикапов. Многие из этих инструментов могут обеспечить дополнительные 100–150 лошадиных сил при буксировке, буксировке или показухе. Несмотря на это, GM недавно объявила, что НЕ будет удовлетворять претензии по гарантии на двигатель или трансмиссию для грузовиков, которые были модифицированы с помощью тюнера производительности. GM заявляет, что ее двигатели рассчитаны на определенное давление турбонаддува, и увеличение наддува может привести к повреждению двигателя или трансмиссии. Измененную мелодию всегда можно вернуть к заводским настройкам, но при этом в PCM остаются контрольные сигналы, которые дилер может проверить, была ли изменена мелодия PCM.

Регулировка давления наддува — это быстрый и простой способ увеличить мощность любого двигателя с турбонаддувом — до определенного предела. Стандартные топливные форсунки во многих дизельных двигателях могут безопасно выдерживать более высокое давление наддува, но это обычно не относится к бензиновым двигателям.

Пропускная способность штатных форсунок в газовом двигателе может быстро увеличиться до максимума, если увеличить наддув более чем на несколько фунтов по сравнению со штатным уровнем. Это может привести к опасному обеднению топливной смеси, что приведет к детонации, расплавлению поршней или пробою прокладки головки блока цилиндров. Чтобы предотвратить такую ​​​​катастрофу, скорость потока форсунок должна быть согласована с давлением наддува и потоком воздуха, подаваемым турбонаддувом. Следовательно, если вы хотите увеличить давление наддува для большей мощности, вам понадобится набор форсунок с более высоким расходом.

В бензиновых двигателях также требуется большее октановое число, поскольку давление наддува увеличивается. Датчик детонации двигателя может уменьшить синхронизацию и давление наддува при обнаружении детонации, но это также снижает производительность. Большинство двигателей с турбонаддувом рекомендуют топливо премиум-класса, потому что более высокое октановое число помогает воздушно-топливной смеси противостоять детонации. Насосный газ премиум-класса обычно доступен только с октановым числом 91 или 93, поэтому может потребоваться гоночный бензин с более высоким октановым числом или спирт (метанол или этанол), если давление турбонаддува превышает стандартное.

Нижняя часть большинства двигателей с турбонаддувом достаточно прочная, чтобы выдерживать умеренное увеличение давления наддува по сравнению со штатным. Но для настоящего убойного уличного или гоночного двигателя, который работает с большим наддувом, вероятно, будут необходимы более прочные поршни, шатуны и коленчатый вал.

 

Техническое обслуживание турбокомпрессора

Одна вещь, которая необходима всем турбокомпрессорам, — это хорошая смазка и охлаждение. Колеса турбины и компрессора установлены на валу, который опирается на подшипники с водяным охлаждением в центральном корпусе. Бронзовые подшипники вала смазываются под давлением и должны иметь постоянную подачу масла, чтобы выдерживать высокие скорости вала. Синтетические масла лучше всего подходят для турбин, поскольку они могут выдерживать более высокие рабочие температуры. Регулярная замена масла и фильтров также необходима для предотвращения ухудшения вязкости, отложений лака и шлама, которые могут повредить подшипники вала турбокомпрессора.

 

Проблемы с турбонаддувом

Наиболее распространенной проблемой турбин с большим пробегом является износ подшипников, хотя эрозия лопастей также может быть проблемой, если на автомобиле установлен неподходящий, поврежденный или отсутствующий воздушный фильтр. Повреждение турбинного колеса в корпусе турбокомпрессора также может произойти, если в двигателе произошел отказ клапана или поршня и осколки вышли из выпускного отверстия.

Шум, такой как свист или шипение, может быть вызван утечкой воздуха в корпусе турбокомпрессора, соединениях или трубопроводах. Визг или скрежет могут быть вызваны неисправными подшипниками вала или скрежетом колес внутри турбокомпрессора о корпус. Наличие масла в корпусе компрессора говорит о том, что уплотнения вала негерметичны.

Плохие подшипники вала турбины могут снизить скорость вращения турбины и давление наддува или привести к тому, что турбина вообще перестанет вращаться. Хорошая турбина должна вращаться свободно, без трения, скрежета или шума при вращении вручную. Любое столкновение колеса с корпусом создаст сопротивление и не позволит турбонаддуву достичь нормальной скорости.

Люфт колес также имеет решающее значение. Движение вперед и назад (осевой люфт) колес в корпусе турбокомпрессора обычно не должно превышать 0,0035 дюйма. Если вы поиграете больше, вы поймете, что турбонагнетатель нуждается в ремонте или замене.

Центральный корпус турбокомпрессора, в котором находятся подшипники и узел вала, можно заменить отдельно, но большинство восстановленных турбокомпрессоров продаются в сборе с предустановленными корпусами обоих колес. Баланс абсолютно важен для турбо из-за скоростей, на которых они работают. Если колесо компрессора или турбины повреждено или погнуто, это может привести к нарушению баланса.

Если новый вестгейт не входит в комплект замены турбонагнетателя, его также следует заменить на автомобиле с большим пробегом. Дополнительные детали, которые могут понадобиться при замене турбокомпрессора, включают шланги и хомуты, а также замену масла и фильтра. Убедитесь, что трубопроводы масла и охлаждающей жидкости, питающие турбокомпрессор, чистые и нормально протекают, чтобы предотвратить повторный отказ турбокомпрессора.

Проблемы с управлением турбонаддувом могут быть вызваны соленоидом, который регулирует разрежение в перепускном клапане турбонаддува, неисправным перепускным клапаном, проблемами с датчиками MAP или MAF или даже забитым каталитическим нейтрализатором, который создает чрезмерное противодавление.

 

В турбонагнетателе используется одноступенчатый радиальный или «центробежный» компрессор (воздушный насос), как показано слева на этом разрезе от Borg-Warner.

Новая технология турбонаддува

Двухступенчатые турбокомпрессоры в настоящее время используются в некоторых европейских двигателях. В установке с двойным турбонаддувом используется небольшой турбонаддув для наддува на низких оборотах и ​​более крупный вторичный турбонаддув для обеспечения увеличенного воздушного потока при более высоких оборотах двигателя. Многоступенчатые турбины также используются на многих крупных дизельных двигателях для увеличения мощности.

Хотя это и не влияет на серийные автомобили, достижения в гоночных технологиях часто проникают в повседневные серийные двигатели.

В гоночном сезоне 2014 года изменения в правилах гонок Формулы-1 теперь требуют от команд использовать 1,6-литровые двигатели V6 с турбонаддувом уменьшенного размера вместо прежних безнаддувных двигателей объемом 2,4 л. Новые двигатели с турбонаддувом потребляют меньше топлива и развивают мощность около 600 л.с., что меньше 750 л.с., вырабатываемых более крупными безнаддувными двигателями.

Разница в мощности компенсируется использованием электронной системы накопления энергии, которая может обеспечить дополнительную мощность (около 80 л.с.) в течение короткого периода времени, сохраняя общую производительность примерно такой же, как и раньше.

Система накопления энергии использует выпускную сторону турбокомпрессора как генератор для рекуперации и накопления энергии во время торможения и на высоких оборотах, когда турбина вырабатывает больше энергии, чем нужно двигателю. Энергия хранится в установке батареи/конденсатора. Когда водитель нажимает на педаль акселератора, система накопления энергии разряжается и раскручивает сторону компрессора турбокомпрессора, создавая мгновенное давление наддува. Еще одно отличие состоит в том, что новые турбины F1 не используют перепускной клапан для ограничения давления наддува.