Передув и недодув турбины: что опаснее и как исправить

Передув и недодув турбины: что опаснее и как исправить

За одну секунду с конвейеров всех автомобильных заводов в мире выезжает приблизительно 2-3 автомобиля, а ежегодный прирост составляет более 70 миллионов новых машин. И 70% от общего количества составляют турбированные двигатели.

Двигатели с турбиной с каждым годом всё больше вытесняют обычные атмосферные моторы. В этом нет ничего удивительного, ведь они имеют ряд существенных преимуществ перед атмосферными ДВС:

• большая мощность и крутящий момент во всем диапазоне оборотов при том же объеме;
• более экономичный режим расхода топлива;
• более стабильная работа на холостом ходу.

Видео: Как устроена турбина

Но есть важное условие. Турбина обязательно должна выдавать необходимое давление воздуха.

Как понять, что пора регулировать клапан сброса?

​В авто устанавливают клапаны наддува турбины одного из двух видов:

1. Внутренние. Обычно стоят в турбокомпрессорах стоковых машин. Специальная заслонка соединена с рычагом, который также присоединен к актуатору. Регулируют в случаях:

• когда рычаг не может свободно двигаться, если отсоединить его от тяги;
• когда, нагреваясь, рычаг движется рывками;
• когда клапан открывается медленно и слабо или быстро и сильно.

2. Внешние. Работают отдельно от корпуса турбины. Встречаются редко и преимущественно в мощных авто. Регулировать нужно, если давление слабое или больше, чем нужно. Обычно меняют пружину.

Любители тюнинговать автомобиль и улучшать его технические характеристики устанавливают на турбину внешний клапан – байпасный.

Возможные неполадки внешних клапанов управления турбиной:

• Повреждение управляющего (вакуумного) шланга. Он может прохудиться, пережаться, забиться. Не работает клапан – турбина получает удар по лопастям крыльчатки сжатым воздухом. Наиболее распространенный вариант этой поломки – дырка в шланге, что приводит к дополнительному расходу воздуха.
• Разрыв мембраны клапана также приводит к его неправильной работе. В таком случае клапан лучше менять.
• Нарушение герметичности: когда клапан травит воздух, падает наддув. Причин несколько: истирание уплотнителя и металла, усталость пружины, попавшая грязь.

Любое вмешательство в работу клапана, особенно если он подвергался ремонту, требует новой регулировки наддува.

Распространенные неисправности актуатора турбины

Можно выделить три главных причины, почему ломается вестгейт:

• Выходят из строя электронные составляющие компонента системы, которые отвечают за его своевременное открытие/закрытие;
• Ломаются зубья шестерней привода, что приводит к сложностям при открытии и закрытии клапана;
• Выход из строя электромотора, который отвечает за работу створки, вследствие чего система не функционирует должным образом.

В условиях специализированного сервисного центра можно устранить все описанные выше проблемы, но важно отметить, что для начала необходимо правильно диагностировать поломку, для чего потребуются специальные тестеры. Соответственно, самостоятельный ремонт актуатора турбины часто невозможен из-за отсутствия необходимого оборудования.

Чаще всего, когда клапан турбины выходит из строя, его целесообразнее не ремонтировать, а заменить. Особенно это актуально, когда выходят из строя манжет или маслосъемные колпачки, которые не подлежат замене. В таком случае потребуется снять актуатор турбины и установить на его место новый. Делается это следующим образом:

Первым делом потребуется достать из корпуса старую манжету;
1. Далее крайне важно обезжирить поверхности, чтобы они плотно скрепились друг с другом;
2. После этого, используя герметичный клей, нужно наклеить новую манжету на корпус с двумя колпачками;
3. Для создания необходимого вакуума между колпачками создается зазор, вместе с тем обеспечивается дополнительная смазка;
4. Далее при помощи клея крепится мембрана, и ее важно завальцевать по всей окружности.

На этом можно считать установку активатора завершенной. Остается его настроить, чтобы он правильно работал с системой.

На рисунке изображена турбина с изменяемой геометрией, устанавливаемая на автомобили Volkswagen, Skoda. Общее устройство турбокомпрессора и принцип нагнетания дополнительного воздуха не отличается от обычных турбокомпрессоров. Основная особенность в поворотных лопатках, механизме управления и вакуумном приводе.

Принцип работы

Поворотные лопатки вращаются на осях, установленных в опорном кольце. К оси каждой лопатки прикреплены тяги управления, которые при монтаже входят в зацепление с регулировочным кольцом. Направляющий рычаг соединяет регулировочное кольцо с рычагом тяги управления и осью вакуумного привода поворотных лопаток.

При изменении положения оси вакуумного привода регулировочное кольцо проворачивается на определенный угол. За счет этого происходит поворот оси лопаток в опорном кольце. Они синхронно меняют свое положение, изменяя тем самым сечение для потока выхлопных газов.

Принцип работы турбины с изменяемой геометрией основывается на регулировании потока отработавших газов, направляемых на колесо турбины. Регулировка позволяет подстраивать проходное сечение для потока отработавших газов под режим работы двигателя.

Как изменяется давление наддува?

Когда мы рассматривали принцип работы системы изменяемой геометрии впускного коллектора, то говорили о зависимости скорости потока газов от проходного сечения канала. При одинаковом давлении скорость потока газа будет выше в канале с суженым сечением.

Для быстрого выхода турбины в зону эффективной работы на низких оборотах двигателя необходимо высокое давление наддува. В таком режиме работы лопатки уменьшают сечение канала, по которому отработанные газы движутся к крыльчатке турбины. В итоге повышается давление наддува.

В зоне высоких оборотов двигателя увеличивается объем выхлопных газов. Небольшое сечение канал приведет к чрезмерному подпору выхлопных газов, что приведет к плохому наполнению цилиндров свежим зарядом ТПВС. Поэтому с повышением оборотов двигателя лопатки меняют свое положение, увеличивая сечение для прохождения выхлопных газов.

Принцип работы изменяемой геометрии позволяет отказаться от перепускного клапана (wastegate). Через крыльчатку «горячей» части проходит весь поток выхлопных газов. Предотвращение избыточного наддува осуществляется изменением положения поворотных лопаток.

Система в разрезе

1. Лопатки расположены перпендикулярно радиальным линиям, что равняется узкому сечению для потока выхлопных газов. Обеспечивается быстрое нарастание наддува и прибавка крутящего момента в зоне низких оборотов двигателя.
2. Ступенчатое расположение лопаток – большое сечение для потока выхлопных газов. Этот же режим используется в качестве аварийного, когда система самодиагностики регистрирует некорректную работу системы, отсутствует питание на электромагнитном клапане.

Управление геометрией

Изменение геометрии турбины осуществляется блоком управления двигателем. Принцип работы рассмотренной выше системы предполагает наличие электромагнитного клапана управления наддувом. Управляется клапан ШИМ-сигналом. Изменяя скважность сигнала, ЭБУ двигателя устанавливает необходимое разряжение в вакуумной среде привода поворотных лопаток. При таком управлении ЭБУ может плавно и точно управлять регулировочным кольцом, что обеспечивает эффективное сгорание ТПВС на всех режимах работы двигателя.

Когда электромагнитный клапан обесточен, в вакуумной среде атмосферное давление, лопатки установлены в ступенчатом положении. Для плавной регулировки давления наддува ЭБУ постоянно опрашивает датчиковую аппаратуру двигателя.

Принципиальное отличие

Автомобильные газовые турбины всех типов имеют 3 режима работы:

• выход в рабочую зону. Раскручивающийся вал турбины создает сопротивление потоку выхлопных газов, что снижает наполняемость цилиндров и, как следствие, КПД двигателя. Именно с режимом раскручивания турбинного колеса водители связывают явление «турбоямы»;
• зона эффективной работы. При достижении рабочей зоны скорость вращения компрессорного колеса позволяет нагнетать в цилиндры большее количество воздуха, что ощущается прибавкой в крутящем моменте;
• зона оверспина (от англ. over—spinning– избыточное вращение). Устройство турбокомпрессора предполагает зоны эффективности. Конструкция двигателя также рассчитывается на определенную величину наддува. Если скорость потока выхлопных газов превысит зону оптимальной эффективности и расчетную величину наддува, дальнейшее использование турбонаддува только снизит КПД двигателя. Также превышение расчетной скорости вращения крыльчатки ведет к срыву потока воздуха. Поэтому устройство большинства турбин предполагает наличие клапана Последний на определенных оборотах двигателя пускает поток выхлопных газов в обход турбинного колеса.

Устройство турбины с фиксированной геометрией – это всегда компромисс между скоростью выхода в зону эффективности, величиной наддува и границей пиковой мощности. На эти параметры влияет диаметр каналов для движения газов, соотношение площади индюсера и эксдюсера, Area/Radius хаузинга, конструкция клапана wastegate, blow-off. Но из-за того, что характеристики турбины закладываются еще на стадии проектирования, ее рабочая зона довольно узкая.

Преимущества

• Активное изменение сечения канала «горячей» части турбины позволяет расширить зону ее эффективной работы. Авто с изменяемой геометрией турбонаддува могут выдавать большую мощность уже с самих низких оборотов.

• Уменьшенный подпор выходу выхлопных газов на высоких оборотах. Из-за отсутствующего клапана wastegate в «горячей» части уменьшается количество разнонаправленных потоков газов, что улучшает прохождение газов через турбину.
• Улучшение эластичности двигателя.
• Снижение расхода топлива и количества вредных выбросов в атмосферу.

Возможные неисправности

Усложнение конструкции турбины неминуемо приводит к увеличению риска поломки. Но в случае с работой изменяемой геометрии ситуация не так плоха, как может показаться. У механизма лишь несколько основных проблем:

• движение лопаток с подклиниванием. Происходит из-за критического износа трущихся пар и при нагарообразовании. Углеродистые и масляные отложения препятствуют плавному перемещению регулировочного кольца;
• заклинивание лопаток в одном из положений. Из-за критического нагарообразования силы вакуума недостаточно для перемещения регулировочного кольца;
• неисправность вакуумного привода поворотных лопаток, клапана управления давлением турбонаддува.

Среди основных симптомов поломки – подергивания при разгоне, потеря мощности двигателя, увеличение расхода топлива и появление на панели приборов индикации Check Engine.

Вакуумный привод турбины

Соренто дизель 2.5 2009 г купил недавно . Всех ее больных мест сразу не узнаешь ,пока об них сам неспотыкнешся и одно из этих говн , вакуумный привод для изменения геометрии лопастей турбины . Первое впечетление после покупки машины — какого Х она столько жрет солярки. ( примерно 15-17 л100км город ), ведь я езжу не наваливая ,предпочитая спокойный стиль езды , но даже если учесть зиму ,это дохрена и как то вяло с провалом,паузой набирает обороты . Поехал к официалам на КИА , сделал диагностику —- все огонь ( форсунки , топливная ,турбина , датчики + кое что на всяк случай почистили от нагара ) , а вот надув турбины не тот , что надо , сказал мне механик , причина вот она ,тыкнув пальцем на актуатор т.е вакуум и сказал что найти его тяжеловато и дороговато . Я понимаю , что с этими машинами лучше не колхозить , но в некоторых случаях даже нужно . Мне сделали умельцы именно мой вакуум с кое какой модернизацией ( внутренний сальник и разборной корпус ) , единственное я сам снял его , отметил регулировку штока , кстати там заводская метка и сам установил . Скажу однозначно , разница ощутимая в лучшую сторону .

Добавлено спустя 12 часов 13 минут 24 секунды:

новичок Сообщения: 19 Зарегистрирован: 09.02.12, 08:09:00 Откуда: Донецк Возраст: 52 Авто: Кia Sorento 2009 2.5 CRDI. Super-TOD Реальное имя: Игорь

Re: Вакуумный привод турбины

Nik.Nik. 20.02.12, 12:40:04

Egor.Ka писал(а): Соренто дизель 2.5 2009 г купил недавно . Всех ее больных мест сразу не узнаешь ,пока об них сам неспотыкнешся и одно из этих говн , вакуумный привод для изменения геометрии лопастей турбины . Первое впечетление после покупки машины — какого Х она столько жрет солярки. ( примерно 15-17 л100км город ), ведь я езжу не наваливая ,предпочитая спокойный стиль езды , но даже если учесть зиму ,это дохрена и как то вяло с провалом,паузой набирает обороты . Поехал к официалам на КИА , сделал диагностику —- все огонь ( форсунки , топливная ,турбина , датчики + кое что на всяк случай почистили от нагара ) , а вот надув турбины не тот , что надо , сказал мне механик , причина вот она ,тыкнув пальцем на актуатор т.е вакуум и сказал что найти его тяжеловато и дороговато . Я понимаю , что с этими машинами лучше не колхозить , но в некоторых случаях даже нужно . Мне сделали умельцы именно мой вакуум с кое какой модернизацией ( внутренний сальник и разборной корпус ) , единственное я сам снял его , отметил регулировку штока , кстати там заводская метка и сам установил . Скажу однозначно , разница ощутимая в лучшую сторону .

Добавлено спустя 12 часов 13 минут 24 секунды:

Вот алгоритм регулировки актуатора http://sorento.kia-club.ru/forum/viewto . &start=270
3-й пост.Себе менял и регулировал новый.При неверной регулировке можно "уложить"турбину. Заказать возможно.Если не секрет,где ремонтировали?
Мне тоже предлагали,но я решил менять на новый.

специалист Сообщения: 243 Зарегистрирован: 22.02.10, 13:48:36 Авто: Sorento 2,5 CRDI 2008 Part Time Реальное имя: Николай

Re: Вакуумный привод турбины

Egor.Ka 20.02.12, 19:12:21

новичок Сообщения: 19 Зарегистрирован: 09.02.12, 08:09:00 Откуда: Донецк Возраст: 52 Авто: Кia Sorento 2009 2.5 CRDI. Super-TOD Реальное имя: Игорь

Re: Вакуумный привод турбины

Nik.Nik. 21.02.12, 09:52:09

А где гарантия,что после ремонта,при одинаковом разрежении(вакууме),шток актуатора работает в том же диапазоне.
Я бы на всякий случай проверил настройку вакуумником,тем более что это не так сложно.Ссылку я сбрасывал.

специалист Сообщения: 243 Зарегистрирован: 22.02.10, 13:48:36 Авто: Sorento 2,5 CRDI 2008 Part Time Реальное имя: Николай

Re: Вакуумный привод турбины

Martin 21.02.12, 12:34:19

Re: Вакуумный привод турбины

Egor.Ka 21.02.12, 19:05:36

новичок Сообщения: 19 Зарегистрирован: 09.02.12, 08:09:00 Откуда: Донецк Возраст: 52 Авто: Кia Sorento 2009 2.5 CRDI. Super-TOD Реальное имя: Игорь

Re: Вакуумный привод турбины

Nik.Nik. 22.02.12, 10:37:06

Вот вот.Моему товарищу актуатор ремонтировали в турбосервисе на Вернадского,а вот отрегулировать не смогли,хоть и выставляли вроде как по меткам.
Итог:Если турбину ремонтировали,актуатор регулируется на стенде вместе с турбиной(так как после ремонта турбины по любому меняются параметри наддува).
Если меняется/ремонтируется только актуатор, то: с/у,регулировка в моем посте выше(ссылка на росс.форум).
Где-то так.

специалист Сообщения: 243 Зарегистрирован: 22.02.10, 13:48:36 Авто: Sorento 2,5 CRDI 2008 Part Time Реальное имя: Николай

Re: Вакуумный привод турбины

engin_r 22.02.12, 15:06:39

Re: Вакуумный привод турбины

Nik.Nik. 22.02.12, 17:06:52

специалист Сообщения: 243 Зарегистрирован: 22.02.10, 13:48:36 Авто: Sorento 2,5 CRDI 2008 Part Time Реальное имя: Николай