Когда включается турбина и как она работает: развенчиваем мифы

Содержание

Турбина: что это и зачем
Турбированные авто на российском рынке
На что смотреть

Эволюция автомобильных двигателей привнесла множество изменений в их конструкцию. Огромные многолитровые двигатели с отдачей в сотню лошадиных сил, которые были когда-то давно, уступили место 2-литровым агрегатам мощностью по 150-180 сил. А после появились турбины, как простая возможность «надуть» в мотор больше воздуха и получить лучшую отдачу.

О турбированных моторах говорят с опаской, ведь это более сложный механизм, нежели простой атмосферный двигатель. В чем ключевые отличия этих типов двигателей, как грамотно подойти к покупке машины с турбомотором? Рассказываем в нашей статье.

Плюсы и минусы атмосферных двигателей

С появление силовых агрегатов, оснащенных турбокомпрессором, многие водители стали отдавать предпочтение турбированным транспортным средствам. Однако, существует немало автомобилистов, которые при вопросе, какой двигатель лучше атмосферный или турбированный, выбирают привычный классический вариант, основываясь на следующих преимуществах:

Длительный эксплуатационный срок.
Простота устройства.
Отсутствие серьезных проблем при эксплуатации.
Доступность ремонта и технического обслуживания своими руками.
Пониженный расход моторного масла.

Атмосферные двигатели внутреннего сгорания отличаются наиболее длительным пробегом. Известны случаи, когда машины с установленными атмосферниками, работают без капитального ремонта на протяжении пути, более 500 тысяч километров. Единственное условие – своевременный уход и регулярная замена моторного масла с фильтрами. Их детали и узлы устойчивы против износа. Надежный атмосферный мотор обладает повышенным моторесурсом, продолжает работать даже после неоднократных замен кузова автомобиля.

Благодаря безотказной работе атмосферного мотора и простоте его эксплуатации, он неприхотлив к качеству топлива и смазочных материалов. При регулярном использовании бензина пониженного качества такие двигатели, если и выходят из строя, быстрее восстанавливают свою работоспособность. Основное требование к моторному маслу – это обеспечение необходимого уровня. Замена смазочной жидкости должна проводиться каждые 15 – 20 000 км. При выборе наиболее подходящей марки моторного масла для атмосферного двигателя рекомендуется отдавать предпочтение синтетике или полусинтетике.

Простота конструкции атмосферника позволяет производить некоторые ремонтные работы даже в гаражных условиях. При обращении в автосервис стоимость услуг в несколько раз ниже, по сравнению с ремонтом аналогичных неисправностей турбированных двигателей.

Атмосферные двигатели внутреннего сгорания обладают некоторыми недостатками:

Сравнительно большой вес механизма.
Пониженная мощность и развиваемый крутящий момент в сравнении с мотором, оснащенным турбиной.
Атмосферники не рассчитаны на работу под большими нагрузками.
Сложности эксплуатации на большой высоте в условиях разреженного воздуха.
При работе атмосферного двигателя на малых оборотах не всегда всасывается достаточное количество воздуха, что отражается на стабильности работы.

Как работает система турбонаддува дизельного автомобиля

Турбина представляет собой вспомогательный элемент ДВС (двигателя внутреннего сгорания). Она используется для принудительного нагнетания воздушных масс в рабочую часть мотора. Применение системы турбонаддува дает возможность повысить мощность силовой установки, увеличить скоростные характеристики автомобиля сохранив при этом стандартные нормы потребления топлива.

Рассмотрим, что собой представляет конструкция турбины и каковы основные принципы работы двигателя:

Автомобиль передвигается по дорогам используя энергию топлива, сжигаемого двигателем внутреннего сгорания.
Двигатель трансформирует энергию топлива в кинетическую, которая и запускает вращения колес машины.
В камере мотора кроме топлива также есть и кислород, без него сгорание топлива невозможно.
Кислород проникает в камеру силовой установки из атмосферы. Когда речь идет о маломощных агрегатах то у водителя не будет проблем. Он сможет выжимать из такого мотора все что возможно. Однако если у владельца авто есть желание ездить быстро тогда ему нужен агрегат способный увеличить и нарастить подачу кислорода и топлива в камеры. Если с топливом проблем нет (водитель имеет возможность регулировать его подачу с помощью форсунок). То вот нарастить подачу кислорода просто так невозможно. Один из вариантов решения проблемы увеличение камер мотора. Но в таком случае увеличиться также масса и габариты транспортного средства. Второй более экономичный и практичный способ – установка турбины.

Устройство и работа турбины:

Турбина представляет собой деталь, выполненную из металла в виде улитки. Ее устанавливают на выхлопной коллектор. Элемент может иметь разные габариты и вес все зависит от модели машины.
Внутри системы расположен специальный ротор в виде цилиндра с лопастями. Вовремя прохождения через ротор выхлопных газов запускается вращение турбины.
С помощью такого вращения происходит нагнетание воздушных масс в камеры силовой установки. Таким образом повышается уровень кислорода и увеличивается мощность агрегата.
Важным элементом системы турбонаддува является интеркулер. Он выполняет функцию охлаждения атмосферного воздуха. Это нужно чтобы увеличить плотность смеси топлива и кислорода.

Про строение

Сейчас на многих авто применяются всего два основных строения — расположения двух турбин. Это параллельное и последовательное (известное еще как секвентальное).

Например, некоторые Мицубиши имеют именно «ТВИНТУРБО», но параллельную работу, как я уже отмечал сверху, это две турбины на агрегате V6, по одной на каждую сторону. Дуют они в общий коллектор. А вот например на некоторых АУДИ, также есть параллельная работа на двигателе V6, но название «БИТУРБО».

На автомобилях Тойота в частности на «СУПРА», стоит рядная шестерка, однако тут также есть два наддува – работают они в хитром порядке, могут работать сразу два, могут один работает, другой нет, могут включаться попеременно. Все зависит от вашей манеры езды – добиваются такой работы «хитрыми» перепускными клапанами. Вот вам последовательно-параллельная работа.

Как и на некоторых автомобилях СУБАРУ – первая (малая) нагнетает воздух на низких оборотах, вторая (большая) подключается только тогда, когда обороты значительно выросли, вот вам и параллельное включение.

Так разница все же есть или отличий вообще нет? Знаете негласно, производители все же отличают эти два строения, давайте подробнее.

Мифы о турбонаддуве в двигателе

Среди водителей много мифов о работе системы турбонаддува. Рассмотрим основные стереотипы и узнаем, почему они ложные:

Миф 1 – систему турбонаддува можно снять в любой момент без негативных последствий	Конструкция и объемы камеры ДВС адаптированы под применение турбины. Если демонтировать это устройство, уменьшается крутящий момент и мощность движка, а расходы топлива увеличиваются
Миф 2 – двигатели с турбонаддувом ломаются гораздо чаще атмосферных	Движки с турбиной имеют такой же срок годности, что и обычные атмосферные двигатели. Чтобы снизить риск растрескивания движка при высоких скоростях, они дополнительно усиливаются металлическими листами-вкладышами в проблемных местах
Миф 3 – турбина быстро выходит из строя, ее придется часто менять	Согласно современным стандартам срок годности турбины аналогичен или даже немного превышает срок годности самого ДВС. При соблюдении базовых правил вождения и ухода турбонаддув будет работать столько же, сколько и сам автомобиль
Миф 4 – за турбиной нужен специальный бережный уход, чтобы она не ломалась	Чтобы турбонаддув работал долго, достаточно будет придерживаться базовых правил эксплуатации авто. А именно – вовремя меняйте масло, следите за уровнем давления в движке (не доводите до красной отметки), вовремя устраняйте неисправности

Подведем итоги. Турбина (турбонаддув) – это вспомогательный элемент двигателя, с помощью которого осуществляется принудительное нагнетание воздуха в камеру внутреннего сгорания двигателя. Устройство запускается сразу же после активации двигателя, но действует правило – чем выше обороты, тем больше нагнетание (на низких оборотах нагнетание практически незаметно). Основные проблемы с турбиной – выход из строя клапана, негерметичное крепление запчасти, использование некачественного масла.

Турбированные авто на российском рынке

Курс на турбины был взят уже много лет назад, и постепенно атмосферных двигателей становилось все меньше, а доля турбомоторов всё больше. Первым делом скажем о тех машинах, которых лучше избегать: это представители семейства VAG с моторами 1.2 и 1.4 литра.

Эти двигатели задумывались немецким концерном для того, чтобы европейские покупатели платили меньше налога. Моторы вышли откровенно слабыми, а наличие турбины сделало их ещё и не слишком надежными. Они ставились на Skoda Fabia, Volkswagen Polo, Volkswagen Tiguan и даже на Volkswagen Passat, несмотря даже на то, что это тяжёлые автомобили. В связке с коробкой DSG получается адское сочетание.

Если не считать этот случай, вообще турбина обычно означает высокую мощность. Двухлитровые моторы «наддувают» до 250 лошадиных сил и выше, и здесь уже стоит ориентироваться на отзывы о конкретно взятом автомобиле, и налоговую ставку на «лошадей».

«Народные» автомобили до 250 сил есть как у европейцев, так и у азиатов. Например, «заряженная» Skoda Octavia RS (600-1200 тысяч рублей) или KIA Optima GT (от 1600 тысяч рублей). В последние годы эти модели искусственно «приводят к знаменателю», и в паспорте у них прописано 249 лошадиных сил.

Премиум-немцы, кроме Audi по причине вхожести её в VAG, оснащают турбинами преимущественно мощные авто: BMW 335i (306 лошадиных сил, цены от 800 тысяч за «живой» авто), современная линейка Mercedes AMG поголовно оснащается турбинами, но ценники на такие авто кусачие, как и на обслуживание – готовьте 2 миллиона рублей минимум.

Как увеличить подачу воздуха в двигатель: доступные способы

Как видно, от количества и качества поступающего в цилиндры воздуха напрямую будет зависеть и мощность силового агрегата. В целях получения улучшенной отдачи от ДВС многие автолюбители стремятся увеличить подачу воздуха в агрегат. Как правило, такая необходимость возникает в процессе тюнинга двигателя, после проведения каких-либо доработок и т.д.

Далее мы рассмотрим несколько возможных способов, которые при этом не предполагают кардинальных переделок (например, доработка каналов ГБЦ, замена турбины на более производительную и т.п.)

Самым простым и бюджетным решением является установка фильтра нулевого сопротивления (нулевика). Хотя общий прирост мощности от такого решения небольшой, но на спортивных и специально подготовленных авто установка нулевика в комплексе с другими усовершенствованиями волне оправдана.

Однако этого не скажешь о гражданских авто со «стоковым» ДВС. В этом случае получается скорее вред, чем польза, так как фильтры нулевого сопротивления быстрее загрязняются и хуже очищают воздух, что может сказаться на ресурсе мотора. При этом никакого прироста мощности фактически не наблюдается.

Еще одним способом подать в мотор больше воздуха является доработка элементов заводской системы. Речь идет о воздухозаборнике, патрубках, верхней крышке корпуса воздушного фильтра.

В самом начале необходимо измерить сопротивление воздуха на входе и после выхода из корпуса фильтра, после чего проводятся работы в целях уменьшения такого сопротивления.

Также следует отметить, что иногда на профильных форумах встречается информация об электрическом вентиляторе во впуск (динамический вентилятор, завихритель воздуха, система динамического наддува, электрический турбонагнетатель и т.п.). В свое время на рынке выделялись производители Кamann, Simota и ряд других.

Если коротко, так называемая электротурбина на впуске позволяет добиться подачи охлажденного воздуха во впускной коллектор без каких-либо существенных доработок, что особенно актуально для атмомоторов. В результате в двигатель начинает поступать охлажденный, а не теплый воздух, увеличивается объем воздуха и т.д.

Устройство представляет собой патрубок, в котором устанавливается крыльчатка. Во время работы крыльчатка вращается, создавая спиралеподобные завихрения воздуха. По заверениям производителей такой воздух более холодный и лучше проникает в камеры сгорания.

В результате улучшается общий процесс смесеобразования, мощность двигателя растет, повышается эластичность во время работы ДВС на разных режимах, автомобиль демонстрирует улучшенные динамические характеристики.

Однако как показывает практика, особой пользы после установки таких решений нет. Более того, высокая стоимость на отметке около 300-400 у.е. и вовсе ставит целесообразность подобных экспериментов под большое сомнение.

Еще в списке возможных решений для увеличения подачи воздуха можно отметить так называемый «холодный впуск». Подобное решение фактически предполагает вынос воздухозаборника из подкапотного пространства наружу, что позволяет снизить температуру поступающего воздуха и повысить его плотность.

В продаже встречаются готовые комплекты как для определенных моделей авто, так и универсальные. К преимуществам холодного впуска можно отнести увеличение мощности двигателя, снижение риска возникновения детонации, улучшение реакций на нажатие педали газа, незначительное уменьшение расхода топлива.

При этом существенно повышается вероятность попадания воды во впуск и гидроудара, а также намного быстрее загрязняется воздушный фильтр. Дело в том, что воздухозаборник ставится в «окна», которые отдельно делаются в бампере, в передней фаре и т.д.

Что влияет на работу турбины

Мы рассмотрели причины и индикаторы, которые помогут разобраться в вероятной поломке. Но чтобы её избежать, следует рассмотреть основные факторы, которые влияют на правильную работу турбины. К ним относятся:

Качественное масло. У данного продукта должны отсутствовать диспергирующе-стабилизирующие и солюбилизирующие характеристики. Простыми словами, масло должно быть предназначено именно для вашего двигателя. Для двигателей с турбонаддувом нежелательно использовать масло с присадками;
Масляной насос. Если данный агрегат не обеспечивает нужное давление, то это приводит к нестабильному протоку масла между валом и подшипниками. Правильное прохождение смазочного флюида может повлиять и на охлаждение компонентов турбокомпрессора. То есть, масло с температурой уже 85 градусов по Цельсию, способно охладить целый механизм. Потому что температура выхлопных газов очень высокая и может достичь 700-900 градусов и выше.

Почему турбина может не включиться – неисправности

При управлении машиной с системой турбонаддува водитель может столкнуться с множеством проблем и неисправностей. Рассмотрим основные проблемы и методы их решения:

Неисправность предохраняющего клапана. Бывает, что клапан забивается мусором или растрескивается, что приводит к блокировке работы турбины. Установить поломку достаточно просто – примерно до 3-4 тысяч оборотов клапан все еще может работать, поэтому он будет нагнетать воздух. Однако при превышении этого показателя он резко закрывает турбину, что приводит к падению мощности. Чтобы решить проблему, выключите электронные системы авто, откройте капот, отсоедините отрицательную клемму от аккумулятора, найдите турбину, отключите систему смазки и демонтируйте устройство (обычно оно располагается рядом с движком). Потом снимите клапан и осмотрите его, при необходимости – выполните очистку устройства или его замену.
Негерметичное крепление компонентов турбонаддува. Чтобы обеспечить максимальную мощность нагнетания воздуха в ДВС, необходимо, чтобы детали турбины герметично крепились к автомобилю. В случае негерметичного крепления мощность нагнетания резко падает. Установить наличие проблемы можно по двум признакам – резкое снижение мощности и появление характерного свиста во время работы авто. Чтобы разобраться с проблемой, нужно обесточить машину, открыть капот и проверить герметичность крепления прибора. Проблемы могут возникнуть с штуцером, трубкой подачи масла, клапаном и так далее. Для устранения проблемы нужно восстановить герметичность (например, если проблема в штуцере, нужно купить новый).
Использование плохого масла. Для эффективной работы системы турбонаддува устройство необходимо смазывать маслом. Однако бывает так, что водитель для смазки использует дешевое некачественное масло с обилием примесей – в таком случае эффективность турбонаддува значительно снизится. Установить проблему очень просто – во время движения авто в машине появляется резкий громкий скрежет, а мощность двигателя не увеличивается при разгоне до высоких скоростей. Решение проблемы – нужно купить новое качественное масло и залить его вместо старого в автомобиль.

Устройство турбонаддува

Турбина двигателя, работающего на бензине, состоит из таких элементов:

Корпус подшипников, размещающий в себе ротор с валом и кольцами с лопастями. Вращаясь, они перенаправляют воздух в цилиндры.
Каналы, проходящие через весь корпус. Их функция заключается в доставке масла к вращающимся и трущимся друг о друга элементам, что способствует увеличению срока их службы.
Подшипник скольжения, гарантирующий плавную работу ротора, смазываемого и охлаждаемого маслом.
Корпус, по форме чем-то напоминающий улитку, защищающий составные элементы механизма от механических повреждений.

Принцип работы турбины с изменяемой геометрией

Для того, что бы увеличить характеристики наддува, в частности увеличить мощность и частоту вращения компрессорного вала, конструкторы оснащают турбированные агрегаты системой изменяемой геометрии движения потока воздушных масс.

Это необходимо, поскольку обычная турбина не может обеспечить достаточную раскрутку турбины, при работе двигателя на низкой частоте вращения коленчатого вала. Сам принцип действия заключается в том, что лопатки смещаются в центр компрессорного колеса, тем самым уменьшая расстояния между собой.

Узкий канал способствует увеличению давления, с которым движется поток выхлопных газов.
Частота вращения вала компрессора увеличивается пропорционально возрастанию давления газов.
Вследствие этого мощность, развиваемая турбокомпрессором, увеличивается.

Во избежание поломки лопастей и выхода из строя компрессорного элемента, при достижении высокого числа оборотов, наблюдается возвращение лопастей на свое исходное положение.

Также это помогает силовому агрегату уберечь себя от избыточного давления воздушной массы. Это явление называется защита от перекрута.

Как работает система турбонаддува дизельного автомобиля

Рассмотрим, что собой представляет конструкция турбины и каковы основные принципы работы двигателя:

Автомобиль передвигается по дорогам используя энергию топлива, сжигаемого двигателем внутреннего сгорания.
Двигатель трансформирует энергию топлива в кинетическую, которая и запускает вращения колес машины.
В камере мотора кроме топлива также есть и кислород, без него сгорание топлива невозможно.
Кислород проникает в камеру силовой установки из атмосферы. Когда речь идет о маломощных агрегатах то у водителя не будет проблем. Он сможет выжимать из такого мотора все что возможно. Однако если у владельца авто есть желание ездить быстро тогда ему нужен агрегат способный увеличить и нарастить подачу кислорода и топлива в камеры. Если с топливом проблем нет (водитель имеет возможность регулировать его подачу с помощью форсунок). То вот нарастить подачу кислорода просто так невозможно. Один из вариантов решения проблемы увеличение камер мотора. Но в таком случае увеличиться также масса и габариты транспортного средства. Второй более экономичный и практичный способ – установка турбины.

Устройство и работа турбины:

Турбина представляет собой деталь, выполненную из металла в виде улитки. Ее устанавливают на выхлопной коллектор. Элемент может иметь разные габариты и вес все зависит от модели машины.
Внутри системы расположен специальный ротор в виде цилиндра с лопастями. Вовремя прохождения через ротор выхлопных газов запускается вращение турбины.
С помощью такого вращения происходит нагнетание воздушных масс в камеры силовой установки. Таким образом повышается уровень кислорода и увеличивается мощность агрегата.
Важным элементом системы турбонаддува является интеркулер. Он выполняет функцию охлаждения атмосферного воздуха. Это нужно чтобы увеличить плотность смеси топлива и кислорода.

Почему турбина может не включиться – неисправности

Неисправность предохраняющего клапана. Бывает, что клапан забивается мусором или растрескивается, что приводит к блокировке работы турбины. Установить поломку достаточно просто – примерно до 3-4 тысяч оборотов клапан все еще может работать, поэтому он будет нагнетать воздух. Однако при превышении этого показателя он резко закрывает турбину, что приводит к падению мощности. Чтобы решить проблему, выключите электронные системы авто, откройте капот, отсоедините отрицательную клемму от аккумулятора, найдите турбину, отключите систему смазки и демонтируйте устройство (обычно оно располагается рядом с движком). Потом снимите клапан и осмотрите его, при необходимости – выполните очистку устройства или его замену.
Негерметичное крепление компонентов турбонаддува. Чтобы обеспечить максимальную мощность нагнетания воздуха в ДВС, необходимо, чтобы детали турбины герметично крепились к автомобилю. В случае негерметичного крепления мощность нагнетания резко падает. Установить наличие проблемы можно по двум признакам – резкое снижение мощности и появление характерного свиста во время работы авто. Чтобы разобраться с проблемой, нужно обесточить машину, открыть капот и проверить герметичность крепления прибора. Проблемы могут возникнуть с штуцером, трубкой подачи масла, клапаном и так далее. Для устранения проблемы нужно восстановить герметичность (например, если проблема в штуцере, нужно купить новый).
Использование плохого масла. Для эффективной работы системы турбонаддува устройство необходимо смазывать маслом. Однако бывает так, что водитель для смазки использует дешевое некачественное масло с обилием примесей – в таком случае эффективность турбонаддува значительно снизится. Установить проблему очень просто – во время движения авто в машине появляется резкий громкий скрежет, а мощность двигателя не увеличивается при разгоне до высоких скоростей. Решение проблемы – нужно купить новое качественное масло и залить его вместо старого в автомобиль.

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

Следует отметить, что недостаточно знать, как работает турбина на дизеле — нужно идеально разбираться во всех её компонентах. Только обладая соответствующими навыками, опытом и оборудованием получится провести качественный ремонт. Именно поэтому рекомендуем не пытаться самостоятельно отремонтировать агрегат (можно сделать только хуже), а обратиться в . Специализируемся на ремонте турбин с 1998 года, а потому знаем о них всё.

5 причин обратиться именно к нам:

В наличие высокоточное диагностическое оборудование (стенды Bosch и Delphi);
В штате — специалисты с большим практическим опытом подобных работ.
Быстрый ремонт в течение дня без потери в качестве.
Используем только оригинальные комплектующие и ремкомплекты.
Предоставляем официальную гарантию на комплектующие и выполненный ремонт.

При первых признаках дефекта — обратитесь к нам. Установим причину неисправности и предложим эффективный, экономичный способ её решения.

Эксплуатация дизельного двигателя с турбиной

Нужна регулярная проверка состояния воздушного фильтра при эксплуатации дизельного двигателя и его турбины. Это нужно потому, что при загрязнении фильтра возникает большое давление на всасывании воздуха.

Это, в свою очередь, приводит к тому, что работоспособность и производительность компрессора снижается. Из-за того, что масло имеет высокую степень вязкости ощущается дефицит смазки при запуске холодного двигателя. Именно поэтому мотор с турбиной требует значительного прогрева перед началом полноценной работы.

Рекомендуем: Что такое карданный вал, принцип работы и ремонт

Ниже указаны основные признаки при неисправностях турбин дизельного двигателя:

1. Двигатель не может набрать максимальные обороты, а также присутствует черный выхлоп. Это скорее всего вызвано из-за недостаточного поступления воздуха. Таким образом можно определить, что воздушный канал был загрязнен. Также, можно предположить, что выпускной коллектор разгерметизировался. Очень часто наблюдается утечка через слабые и неплотные соединения патрубков.

2. Также, о неисправности турбины может рассказывать синий цвет у выхлопного газа. Основной причиной этого может быть попадание масла в сам выхлопной коллектор. В данном случае нужно проверить целостность роторов, а также полное состояние всей сливной системы, которая идет от турбины непосредственно к двигателю. Иногда в ней могут образовываться засоры и сужения.

3. Громкая работа двигателя также свидетельствует о неисправности его турбины. Для того, чтобы определить причины этого нужно очень тщательно проверить всю герметичность трубопроводов и легкость вращения оси у компрессора. Может быть такое, что были повреждены роторы, или деформированы, или чересчур потерты. В таком случае необходим демонтаж всего узла для полного осмотра и дальнейшего ремонта.

Особенности турбинного блока как главного элемента нагнетателя

Горячая улитка пропускает через себя поток выхлопных газов при большой температуре. Проходя через улитку, газы разгоняются и приводят в движение роторный вал, затем через выходной клапан выбрасываются наружу. Скорость вращения турбины зависит от оборотов мотора — на холостых оборотах турбина практически не используется.

В каждом конструктивном типе дизельных турбин используется различное количество каналов для прохождения отработанного топлива, применяется электронная система управления потоком через изменяемую геометрию.

Двухконтурный турбореактивный двигатель

ТРДД, прежде всего, отличается от ТРД тем, что имеет два контура: внешний и внутренний. Внутренний контур содержит в себе то же самое, что и ТРД: компрессор (разделенный на КНД и КВД), камеру сгорания, турбину (разделенную на ТВД и ТНД) и сопло. Внешний контур представляет собой канал, с соплом в конце. В нем нет ни камеры сгорания, ни турбины. Перед обоими контурами (сразу после входного устройства двигателя) стоит ступень компрессора, работающая на оба контура. Не очень понятная картина выходит, да? Давайте разберемся как оно работает.

Схематичная конструкция двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя

Воздух, попадающий в двигатель, пройдя через первую ступень компрессора низкого давления, разбивается на два потока. Одна часть воздуха идет по внутреннему контуру, где происходят те же процессы, которые были описаны, когда мы разбирали ТРД. Вторая часть воздуха попадает во внешний контур, получив энергию от первой ступени КНД (та, которая работает на два контура). Во внешнем контуре энергия воздуха тратится только на преодоление гидравлических потерь (за счёт трения). В конце этот воздух попадает в сопло внешнего контура, создавая огромную тягу. Тяга, созданная внешним контуром, может составлять 80% тяги всего двигателя.

Одной из важнейших характеристик ТРДД является степень двухконтурности. Степень двухконтурности — это отношение расхода воздуха во внешнем контуре, к расходу воздуха во внутреннем контуре. Это число может быть как больше, так и меньше единицы. На современных двигателях это число переступает за значение в 12 единиц. Двигатели, степень двухконтурности которых больше двух, принято называть турбовентиляторными, а первую ступень компрессора (ту, что работает на оба контура) вентилятором.

ТРДД самолета Boeing 757-200. На переднем плане видно входное устройство и вентилятор

На некоторых двигателях вентилятор приводится в движение отдельной турбиной, которая ставится ближе всего к соплу внутреннего контура. Тогда двигатель получается трехвальным. Например, по такой схеме выполнены двигатели Rolls Royce RB211 (устанавливались на L1011, B747, B757, B767), Д-18Т (Ан-124), Д-36 (Як-42)

Д-18Т в разрезе изнутри

Главное достоинство ТРДД заключается в возможности создания большой тяги и хорошей экономичности, по сравнению с ТРД.

На этом я хотел бы закончить про ТРДД и перейти к следующему виду двигателей — ТВД.

Почему турбина может не включиться – неисправности

Неисправность предохраняющего клапана. Бывает, что клапан забивается мусором или растрескивается, что приводит к блокировке работы турбины. Установить поломку достаточно просто – примерно до 3-4 тысяч оборотов клапан все еще может работать, поэтому он будет нагнетать воздух. Однако при превышении этого показателя он резко закрывает турбину, что приводит к падению мощности. Чтобы решить проблему, выключите электронные системы авто, откройте капот, отсоедините отрицательную клемму от аккумулятора, найдите турбину, отключите систему смазки и демонтируйте устройство (обычно оно располагается рядом с движком). Потом снимите клапан и осмотрите его, при необходимости – выполните очистку устройства или его замену.
Негерметичное крепление компонентов турбонаддува. Чтобы обеспечить максимальную мощность нагнетания воздуха в ДВС, необходимо, чтобы детали турбины герметично крепились к автомобилю. В случае негерметичного крепления мощность нагнетания резко падает. Установить наличие проблемы можно по двум признакам – резкое снижение мощности и появление характерного свиста во время работы авто. Чтобы разобраться с проблемой, нужно обесточить машину, открыть капот и проверить герметичность крепления прибора. Проблемы могут возникнуть с штуцером, трубкой подачи масла, клапаном и так далее. Для устранения проблемы нужно восстановить герметичность (например, если проблема в штуцере, нужно купить новый).
Использование плохого масла. Для эффективной работы системы турбонаддува устройство необходимо смазывать маслом. Однако бывает так, что водитель для смазки использует дешевое некачественное масло с обилием примесей – в таком случае эффективность турбонаддува значительно снизится. Установить проблему очень просто – во время движения авто в машине появляется резкий громкий скрежет, а мощность двигателя не увеличивается при разгоне до высоких скоростей. Решение проблемы – нужно купить новое качественное масло и залить его вместо старого в автомобиль.

Как работает

Стоит отметить, что принцип работы турбины на бензиновом двигателе такой же, как и на дизельном. Во время работы ДВС вырабатываются выхлопные газы. Они поступают в корпус (горячую часть улитки), где двигаются по лопаткам турбинного колеса. Последнее раскручивается до невероятных скоростей – 100 и более тысяч оборотов в минуту. Поскольку турбинное колесо жестко соединено с валом, крутящий момент передается на вторую холодную часть турбины. Та, в свою очередь, начинает захватывать кислород из атмосферы. Он проникает внутрь после того, как пройдет через фильтр. Далее воздух под давлением попадает во впускной коллектор, где смешивается с топливом и проникает в камеру сгорания. В качестве материалов для корпуса турбины используются жаропрочные марки стали и железоникелевый сплав.

Производительность компрессора зависит от ее формы и габаритных размеров. Чем больше ее диаметр, тем больше воздуха засасывается во впускной коллектор. Но нельзя постоянно увеличивать размеры компрессора. Это может привести к турбозадержке. Малая турбина раскручивается значительно быстрее до номинальной скорости. Но на пике имеет меньшую производительность. Поэтому размеры и форма элемента подбираются строго индивидуально для каждого ДВС. Нельзя установить агрегат от бензинового авто на дизельный, и наоборот. Хоть и имеет одинаковый принцип работы турбина, действовать она будет иначе на разных авто.

Важный момент: для регулирования давления наддува в конструкции предусмотрен специальный перепускной клапан. Он имеет пневматический привод, а управляется ЭБУ двигателя.

Предотвращение неисправности

Теперь понятно, почему может не включаться турбина. Но чтобы таких инцидентов не происходило, лучше принять соответствующие меры. Для продления срока службы турбины автомобиля, необходимо соблюдать такие правила:

Использовать только оригинальное масло и топливо высокого качества;
Следить за давлением наддува;
Своевременно заменять воздушные фильтры;
Через каждые 7 тысяч километров пробега проводить полную замену масла;
Прогревать авто, работающее на дизельном двигателе;
После длительного пробега авто в дальних поездках, перед выключением мотора, нужно дать ему охладиться (поработать на холостых оборотах 3-5 минут). Таким образом, не образуется углеродный осадок, который мешает функционированию подшипников;
Не забывать своевременно проводить диагностику турбины и профессионально её обслуживать.

Полезная информация: Что такое тюнинг турбины и как он проходит.