Турбина в машине: причины и что делать в случае неисправности турбины?

Что такое турбина — принцип работы в авто

Первый турбонагнетатель был установлен на мотор биплана Lepere. Запатентовать идею использования энергии выхлопных газов для раскручивания крыльчатки и подачи увеличенного количества сжатого воздуха в цилиндры получилось у швейцарца Бюши в 1905 году. С тех пор автомобильные инженеры-конструкторы постоянно пытаются повысить мощность ДВС за счет турбин.

Сейчас же турбокомпрессорами оснащены уже практически все моторы. Даже агрегаты с небольшими объемами получаются мощными и экономными. Однако из-за некачественного масла, а также несвоевременного обслуживания система наддува может быстро выходить из строя, провоцируя поломки смежных узлов. Разберемся, как работает турбина, из каких комплектующих она состоит и как самостоятельно проверить ее на предмет поломок.

Содержание:

1. Что такое турбина
   • Из чего состоит автомобильная турбина
   • Где расположена турбина в авто
   • Какие бывают виды турбин
   • Когда включается турбина на дизельном и бензиновом двигателе
   • Что дает турбина автомобилю и насколько она повышает мощность
2. Как работает турбина на автомобиле
   • Принцип работы турбокомпрессора
   • Технологии Twin-turbo и Biturbo
3. Как проверить работает ли турбина на автомобиле
4. Как правильно ездить на дизеле с турбиной
5. Плюсы и минусы турбонаддува

Что такое турбина

Современный турбокомпрессор – это такое устройство, которое способно сделать мотор более мощным. При этом увеличения габаритов самого силового агрегата не требуются. Турбина позволяет повысить мощностные характеристики двигателя в среднем на 40 %.

Мощность увеличивается за счет сгорания большего количества бензина или дизтоплива. Но подача горючего должна быть грамотной. Без дополнительной порции воздуха процесс горения не состоится. Недогоревшие излишки топлива будут накапливаться, провоцируя образование повышенной дымности, перегрев двигателя и прочие неполадки. Структура оптимальной топливно-воздушной смеси состоит из 1 части горючего и 14,7 частей воздуха, зависит от типа мотора, а также режима работы.

До эпохи турбин, американцы пытались повысить мощность за счет увеличения объема цилиндров, чтобы в двигатель могло затягиваться из атмосферы большее количество воздуха. Их силовые агрегаты имели огромные размеры и недопустимый расход топлива.

Двигатель Chrysler Hemi V8, объем 5,4 л. / 1952 г.

В 1885 году Готтлиб Вильгельм Даймлер придумал первый нагнетатель, принудительно загоняющий воздух в цилиндры. Это был компрессор (в виде вентилятора), привод которого осуществлялся от вала двигателя. Бюши в 1905 году качественно переработал конструкцию, что позволило уменьшить размеры и вес дизельных двигателей. В качестве движителя энергии стал использоваться выхлоп. В общем, так был придуман турбонаддув и турбина.

Альфред Бюши запатентовал первый турбокомпрессор в 1905 г.

Из чего состоит автомобильная турбина

Сейчас выпускается несколько типов турбин для авто. Они различаются комплектующими, типом управления и прочими характеристиками. Рассмотрим составные части классической модели исполнения турбины.

Структура турбины:

• Общий корпус – деталь должна быть изготовлена из жаропрочной стали. По своей форме она напоминает улитку с 2-мя патрубками, направленными в разные стороны. Крепление в системе принудительного наддува осуществляется посредством фланцев.
• Турбинное колесо – производится из железоникелевых сплавов и других жаропрочных материалов. Сами крыльчатки турбины зафиксированы на валу. Раскручиваясь они преобразовывают энергию выхлопных газов во вращение оси. Количество лопастей бывает от 9-12 шт.
• Компрессорное колесо – чаще всего эту комплектующую изготавливают из алюминия. Материал выбран не случайно, он помогает снижать потери энергии полученные от колеса турбины. Во время своего вращения компрессорное колесо нагнетает сжатый воздух в цилиндры дизеля или бензинового двигателя.
• Вал турбины – металлическая ось, с одной стороны которой расположено турбинное колесо, с другой – компрессорное.
• Шарикоподшипники (подшипники скольжения) – в зависимости от модели турбины в конструкции может быть 1-2 таких подшипников. Они используются для фиксации вала внутри корпуса турбокомпрессора. Смазка деталей обеспечивается общей системой смазки силового агрегата.
• Перепускной клапан – с помощью узла производят управление мощностью турбонаддува. Клапан имеет пневматический привод и регулируется посредством системы ЭБУ мотора.

Это стандартная структура турбины. Бывают также модели с изменяемой геометрией. Отличаются они механизмом управления и приводом. Лопатки в таких системах поворотные – позволяют регулировать проходное сечение для потока выхлопа под особенности работы двигателя.

Клапан управления или актуатор турбины бывает вакуумным или электронным. Кроме того, некоторые турбокомпрессоры оснащены интеркулером, который охлаждает сжатый воздух перед подачей в цилиндры.

Несмотря на конструктивные отличия, все турбины выполняют одну и ту же задачу – повышают мощность мотора.

Где расположена турбина в авто

В машине турбина стоит в непосредственной близости к мотору. Но место расположения турбины зависит от двигателя и типа турбокомпрессора: одинарные, двойные и т. д.

Одинарная классическая турбина обычно устанавливается на силовые устройства с рядным размещением цилиндров. Где происходит использование энергии отработанных газов абсолютно от всех цилиндров мотора. Воздух подается во все цилиндры сразу.

На двигатели с цилиндрами, размещенными V-образным образом, обычно ставят двойные турбины. Когда два турбокомпрессора, увеличить мощность силового агрегата легче. В таких моделях турбин может быть установлен перекрестный выпускной коллектор. В нем аккумулируются выхлопные газы из всех цилиндров, что дает возможность повысить мощность энергии выхлопа. В результате газы быстрее раскручивают крыльчатку турбины и увеличивают давление в ней.

Двигатель с турбиной VW (с разных сторон)

В общем, в автомобиле турбокомпрессор размещают между впускным и выпускным коллекторами. У переднеприводных машин турбина будет расположена слева от двигателя, заднеприводных – справа.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией работает по особой технологии. Она дает возможность создать мощные воздухопотоки уже на низах и перенаправить геометрию сопла турбины. Место расположения турбины, как и у классических вариантов, зависит от привода авто.

Какие бывают виды турбин

Существует несколько типов турбокомпрессоров. Условно их можно разделить на три группы: электрические, механические или компрессор, а также турбины, работающие от выхлопных газов. Они отличаются материалами изготовления, мощностью и другими параметрами.

Кроме того, выпускается большое количество подтипов турбин, например, с изменяемой геометрией, последовательная Twin Turbo и прочие. Работает каждая модель турбины по своему особому алгоритму. Пройдемся по конструкции основных групп.

Механические компрессоры

Механический компрессор

Нагнетатель компрессорного типа подключают непосредственно к двигателю через ременную передачу – соединяют вал компрессора и вращающий коленчатый вал. Работает агрегат, только когда запущен мотор автомобиля. Диапазон оборотов в минуту от 18-20000.

Во время функционирования механического вида нет запредельных температур и не появляется эффект турбоямы. Такое оборудование требует минимум ухода и имеет довольно надежную конструкцию. Однако мощность компрессор способен повысить всего на 5-10 %. Да и найти такой агрегат в продаже сейчас довольно сложно. Турбины практически вытеснили конструкцию из обихода.

Стандартные турбины

Турбокомпрессор

Приводом для турбины являются отработанные газы. Они раскручивают крыльчатки с валом до 200000 об/мин. В общем, улитка нужна, чтоб нагнетать большое количество воздуха в цилиндры для обогащения топливно-воздушной смеси. На сегодняшний день это самый производительный вариант системы наддува, он способен повысить мощность силового агрегата до 30-50%.

Турбокомпрессор работает с сильно нагретыми выхлопными газами, температура может доходить вплоть до 950 °C. Эта особенность отражается на ресурсе устройства. Бывает, что уже через 20-50 тыс. км. пробега свистит турбина или появляются другие признаки поломок. Но при своевременном обслуживании таких неприятностей можно избежать и ТКР будет служить столько же, как и двигатель.

К слабым сторонам классических турбин можно отнести требовательность к качеству топлива, возможность возникновения эффекта «турбоямы» и масложор, появляющийся в результате неправильной эксплуатации. Производительность у агрегатов большая, но они требуют бережного отношения к себе.

Автоконцерны пытаются продлить ресурс систем турбонаддува, постоянно модернизируя турбины. Возможно, уже скоро появятся модели, которые будут служить значительно дольше.

Электрический тип турбин

Электрическая турбина

Электротурбины сочетают в себе свойства классических улиток и механических компрессоров. Разработкой гибридных устройств сейчас занимается большое количество компаний. Например, Garett делает свои турбины с небольшим электродвигателем. Он принудительно подкручивает колесо, если есть вероятность возникновения турбоямы. Обычно такое случается на низких оборотах.

Сама технология электрических турбин разрабатывается уже давно. В Garrett продвигают турбину, которая совмещена с электродвигателем. Именно такими системами надува хотят оснастить свои автомобили Mercedes-Benz. Электрический двигатель тут может функционировать в качестве генератора, и как мотор. VAG же, наоборот, разрабатывает агрегаты с раздельным электрокомпрессором и турбиной. Под зарядку АКБ схема не подходит.

К достоинствам электрических турбин относят мгновенное раскручивание, отличную производительность и долгий ресурс. Однако есть и недостаток – нужно много энергии.

Когда включается турбина на дизельном и бензиновом двигателе

С экономической точки зрения турбины очень выгодно устанавливать на автомобили. Это проще, чем повысить объем цилиндров или увеличить их количество. Поэтому уже половина выпускаемых моделей авто оснащены турбокомпрессорами: 20% бензиновые агрегаты, 80% — дизельные двигатели.

В работу турбина включается после запуска турбомотора. Даже на холостом ходу отработанные газы потихоньку раскручивают лопасти турбины. Когда обороты повышаются, производительность системы наддува увеличивается.

Показатель номинального давления турбины зависит от типа машины: спортивные варианты в пределах 3,4 бар, обычные легковые – от 1,4-2,5 бар. Если при проверке манометром, включенным в цепь управления ТНВД, полученные значения выше или ниже допустимых, значит, имеют место поломки системы турбонаддува. Проблемы могут крыться в ограничивающем клапане или засоренном воздушном фильтре, а возможно пора уже почистить геометрию турбины. При наличии отклонений нужна качественная диагностика турбокомпрессора.

Максимальная эффективность наддува дизелями доступна при 1800-4000 оборотах коленчатого вала. В это время турбинное колесо раскручивается до 150000 об/мин. Самая верхняя точка производительности достигается на 3000-4000 об/мин. Все что выше может спровоцировать перегрузку, поэтому в конструкции системы наддува имеется перепускной клапан, сбрасывающий лишнее давление.

Что дает турбина автомобилю и насколько она повышает мощность

Турбину устанавливают, чтобы повысить мощность на высоких и средних оборотах – до 30-50 %, в зависимости от модели двигателя. На скорость автомобиля она не влияет, но динамику разгона улучшает прилично.

Итак, что же дает турбина:

• Экономию топлива — чтобы разогнать атмосферник до таких показателей потребуется на 30-40 % больше горючего.
• Турбина позволяет добиться высоких показателей мощности без увеличения размеров мотора.
• Турбина уменьшает количество вредных веществ в выхлопе.
• Работает тише атмосферных двигателей без турбины.
• Турбина оптимизирует свойства автомобиля: исключает вероятность переключения передач во время движения в пробках, улучшает крутящий момент.
• Турбина делает машину более безопасной, так как воздушно-топливная смесь сгорает полностью.

Топливо турбина экономит, а вот расход масла увеличивает. Все дело в том, что турбокомпрессор требует качественной смазки и низкосортное масло тут применять нельзя.

В среднем ресурс турбины на дизеле составляет 250 000 км, на бензиновом моторе немного меньше – до 150000 км. Но срок «жизни» системы напрямую зависит от особенностей езды и обслуживания.

Как работает турбина на автомобиле

Турбина в автомобиле находится в непосредственной близости к двигателю, но жесткой связи с коленвалом силового агрегата она не имеет. Эффективность работы системы и скорость вращения крыльчаток турбины зависит от числа оборотов мотора.

Принцип работы турбокомпрессора

Работает турбокомпрессор от энергии выхлопных газов. Когда в моторе сгорает топливно-воздушная смесь образуются отработанные газы, которые выходят через выхлопную трубу. В выпускном коллекторе размещена крыльчатка, соединенная валом с другой крыльчаткой, установленной во впускном коллекторе.

Принцип работ турбокомпрессора

Выходящий выхлоп раскручивает колесо турбины, приводящее в движение вал ротора с компрессорным колесом. А уже компрессорное колесо сжимает воздушный поток, направляет его в интеркулер (если он есть) и далее в цилиндры. Так в турбомотор попадает больше воздуха и больше топлива. Такая топливно-воздушная смесь лучше сгорает, увеличивая мощность силового агрегата.

От количества выхлопных газов, попадающих в турбину, зависит скорость вращения крыльчаток. Чем их больше, тем больше воздуха будет попадать в цилиндры. Но сами по себе отработанные газы очень горячие, они способны перегревать турбокомпрессор и чрезмерно нагревают воздух. Поэтому во многих моделях в конструкцию турбонаддува включен интеркулер – радиатор охлаждения. Попадая внутрь этого радиатора воздушный поток остывает до нужной температуры и только тогда направляется в цилиндры. Это значительно повышает КПД и дает возможность минимизировать риск закипания двигателя.

В общем, турбина позволяет снять даже с малого рабочего объема приличную мощность. При этом нет необходимости увеличивать вес двигателя. Потери на трение также минимальны. Эти преимущества делают турбомоторы очень востребованными. Они более экономны, если сравнивать с атмосферниками такой же мощности.

Технологии Twin-turbo и Biturbo

Классические турбины не лишены и недостатков. Их крыльчатка способна разогнаться до 200000 об/мин. Большая инерционность агрегата способствует образованию «турбоямы» — задержка увеличения мощности мотора, появляющаяся при резком нажатии на педаль газа. А после выхода из «турбоямы» имеет место чрезмерное увеличение давления наддува, так называемый турбоподхват.

Чтобы уменьшить инерционность и избежать негативных последствий турбокомпрессоров были разработаны новые технологии для создания турбин — «Битурбо», а также «Твинтурбо». И в первом, и во втором варианте используется две небольшие турбины. Особых отличий в конструкциях устройств нет. Производители просто по-разному называют сдвоенную турбину.

Технология Twin-turboТехнология Biturbo

Двойные турбины позволяют избежать «турбоямы». Помогают снизить расход топлива и увеличить мощность мотора. Различаются комбинированные турбокомпрессоры схемами подключения.

Вариации подключения наддува:

• Параллельная схема – обе турбины работают параллельно друг другу. Воздушный поток сначала нагнетается во впускной коллектор, смешивается с горючим, а после подается в камеру сгорания и цилиндры. Схема используется для дизелей.
• Последовательно-параллельная схема – одна турбина все время функционирует, вторая включается только при увеличении нагрузки. За управление и переключение режимов отвечает специальный клапан, работу которого контролирует ЭБУ мотора. Такая схема обеспечивает плавный разгон, хороший подхват без задержек, что исключает вероятность возникновения «турбоямы».
• Ступенчатая схема – установлены турбины разного размера. Они имеют последовательное соединение с выпускным, а также впускным коллекторами. Внутри каналов расположены перепускные клапаны, регулирующие поток отработанных газов и воздуха. Работает система в 3 режимах. При небольшой нагрузке клапаны закрыты и выхлоп проходит по каналам обеих турбин, но лопасти большого компрессора практически не вращаются. С ростом оборотов турбомотора открывается один клапан, и большая улитка начинает активно вращаться, сжимая воздух и передавая его на малое колесо. На максимальных оборотах происходит 100 % открытие обоих клапанов. Выхлопные газы попадают сразу же в большую турбину, а далее нагнетаются в цилиндры. Ступенчатый тип идеален для дизельных двигателей.

Турбины Twin-turbo или Biturbo устанавливаются на дизели, а также бензиновые моторы. В бензиновых агрегатах системы более требовательны к заливаемому топливу. Использовать стоит бензин с высоким октановым числом, иначе появится детонация, а также нестабильная работа турбомотора.

К достоинствам технологий «Битурбо», а также «Твинтурбо» следует отнести отсутствие явления «турбоямы», отличную динамику, более экологичный выхлоп и существенную прибавку мощности. Недостатков у турбин не так много, но они есть: сложная конструкция, стоят дороже классических турбин, относительно дорогой ремонт.

Как проверить работает ли турбина на автомобиле

Зачем нужно периодически проверять исправна ли турбина? Потому что агрегат сам по себе не ломается. Если наблюдаются изменения в работе агрегата, то в большинстве случаев это результат выхода из строя соседних узлов. Хотя внутренние детали турбокомпрессора тоже могут изнашиваться и требовать замены.

Невозможно не заметить сбои в работе турбины. Сразу же меняются ходовые качества — куда бы вы не поехали автомобиль нормально разогнать не получается. Особенно ухудшение динамики наблюдается при движении на подъем. Мотор очень плохо набирает обороты. Появляются и другие неприятные признаки выхода из строя системы турбонаддува: выхлоп меняет цвет, масложор и т. д.

Точную диагностику неисправностей турбины делают в сервисе на специальном оборудовании. Чтобы выполнить такую проверку турбокомпрессор нужно демонтировать, что не всегда удобно. Однако есть способы, помогающие проверить турбонагнетатель без снятия с мотора.

Самостоятельная диагностика турбины:

1. Послушайте, как работает турбина на холодном двигателе – скрежет, звук разбитого подшипника, свист или даже громкая работа свидетельствуют о поломках.
2. Проверьте динамику авто на прогретом двигателе – медленный набор скорости и «провалы» тяги также являются признаками неисправностей.
3. Проверьте масло – открутите крышку заливной горловины, если она черная и вся в саже, пора в ремонт.
4. Обратите внимание на расход масла – в норме до 1 л на 3-4 тыс. км.

Кроме того, при поломках турбины на панели приборов загорается значок «Check engine».

Проверить турбину на дизеле можно и с помощью патрубка, соединяющего улитку и впускной коллектор. Для проведения диагностики понадобится помощник. Следует запустить двигатель, пережать этот патрубок и отпустить его. Второму человеку нужно погазовать около 3-х секунд. В исправном турбокомпрессоре патрубок раздуется под действием давления.

При осмотре узлов системы турбонаддува следуете помнить, что крыльчатки турбины должны быть без зазубрин и прочих повреждений. Если имеет место дефект лопаток, нужно решать, как лучше поступить: ремонтировать или купить новую турбину.

Некоторые поломки невозможно обнаружить без снятия турбокомпрессора. После демонтажа турбины проверяют наличие люфта: радиального и осевого. В первом варианте допускается не более 1 мм, осевой люфт – 0,05 мм.

Тщательно обследовать следует и корпус турбины, а также проверить на герметичность все патрубки. Если в системе имеется интеркулер, его также необходимо осмотреть. Внутри радиатора не должно быть масла (допускается до 30 мл).

Чтобы турбина долго не ломалась и смогла отработать заявленный производителями ресурс нужно вовремя ее обслуживать. На срок службы влияет и манера вождения.

Как правильно ездить на дизеле с турбиной

Слишком активная езда без охлаждения может быстро вывести турбину из строя. Поэтому после интенсивных «покатушек» нужно постоять несколько минут на холостых и только потом глушить мотор. За это время циркулирующее масло охладит конструкцию турбины до нормальной температуры.

Чтобы долго не ждать остывания турбомотора, рекомендуется перед парковкой ехать в спокойном режиме. А если надолго попали в пробку, то не стоит резко ускоряться. Иначе можно спровоцировать критический перегрев, ведь двигатель с турбиной и так будут слишком нагреты от длительного простоя без движения.

Турбина постоянно подвергается высоким нагрузкам. В процессе езды лучше придерживаться средних оборотов. Иногда необходимо разгонять двигатель до очень высоких оборотов, чтобы в системе турбонаддува активировался естественный процесс очистки.

В зимнее время нужно мотору и турбине дать немного прогреться и только потом трогаться. Нельзя допускать перегазовок. Особое внимание должно уделяться качеству масла и горючего. Вовремя нужно менять моторное масло и фильтры.

Ну и, конечно же, следует часто проверять уровень моторного масла, а не только перед дальней поездкой. Если уровень падает, подшипники недополучают необходимого количества смазки. Это приводит к быстрому износу деталей турбины. Тут уже нужно разбираться, куда уходит масло. Возможно сломался масляный насос или масляная система разгерметизировалась.

Бережная езда и своевременное обслуживание уберегут турбину от выхода из строя. При своевременном обнаружении поломок возможен ремонт турбины своими руками. Иногда достаточно лишь подтянуть хомуты или заменить ремкомплект.

Плюсы и минусы турбонаддува

Неоспоримым достоинством двигателей с турбиной является повышенная мощность. С таким же объемом цилиндров атмосферник будет слабее на 30-50 %, зависит от модели. Однако в автомобилях с турбонаддувом есть и слабые стороны. Разберемся с преимуществами и возможными недостатками подробнее.

Преимущества турбины:

• Небольшие размеры двигателя – турбина дает возможность повысить мощность без увеличения габаритов силового агрегата. К примеру, 2-3-цилиндровый турбодвигатель по мощности сопоставим 4-цилиндровому атмосфернику.
• Экономия топлива – благодаря оптимизации структуры топливно-воздушной смеси и более эффективному процессу горения снижается расход горючего, если сравнивать с обеспечением таких же лошадиных сил на атмосферном моторе.
• Экологичность – в выхлопе машин с турбинами меньше вредных веществ, поскольку в цилиндрах происходит практически 100 % сгорание смеси. С утверждением новых Евро норм выпуск автомобилей с бензиновыми турбодвигателями увеличился на 25 %.
• Низкий уровень шума – во время движения автомобиля нет никаких вибраций. Исправная турбина работает очень тихо.

Недостатки турбины:

• Уменьшение ресурса двигателя – работа в режиме форсирования и повышенного давления провоцирует более быстрый износ деталей и узлов силовой установки.
• Чувствительность к топливу – бензиновые турбодвигатели требуют горючего с высоким октановым числом. Если заливать АИ-92, мотор быстро выйдет из строя.
• Турбины требуют частой замены масла – в смазке нуждается не только двигатель, но и узлы турбины. Поэтому масло быстрее израсходуется и загрязняется. К тому же, использовать нужно только дорогую качественную синтетику. Нарушение регламента замены смазочных материалов приводит к быстрой поломке турбокомпрессора.
• Дорогой ремонт – капремонт мотора необходим на пробеге от 200 тыс. км. Качественно починить двигатель с турбиной смогут не в каждой автомастерской. Чтобы проводить такой ремонт требуются вложения в специализированное оборудование, потому цена не может быть низкой.
• Заморочки с эксплуатацией – нужно правильно заводить авто, нельзя сразу глушить мотор после остановки и т. д.
• Эффект «турбоямы» — при резком нажатии на педаль газа автомобиль слабо реагирует, случаются так называемые провалы. То есть на низких оборотах машине с турбиной резко тронуться проблематично.

Турбины имеют много достоинств, но и минусов предостаточно. Хотя при правильной эксплуатации растраты на ремонт системы наддува будут минимальными. А от эффекта «турбоямы» помогают избавиться турбокомпрессоры с изменяемой геометрией и модели Biturbo/Twin-turbo.

Для чего нужна турбина в автомобиле. Эксплуатация турбины

Турбина – это технически сложный механизм, который позволяет усилить мощность мотора любого авто, не увеличивая его объем. Согласитесь, в современных реалиях получаешь максимум удовольствия от езды именно на машине высокой мощности. В зависимости от модели и марки установленного двигателя, мощность авто благодаря турбине может повыситься на целых 50%.

Содержание

1. Для чего нужна турбина в авто.
2. Турбокомпрессор – зачем он нужен в машине.
3. Эксплуатация турбины.

Для чего нужна турбина в автомобиле

Для чего ещё нужна турбина в авто? Перечислим её дополнительные преимущества:

• Благодаря данному агрегату снижается расход топлива на 10-15%, что помогает экономить деньги, учитывая постоянный скачок цен;
• Установленная турбина быстро окупается;
• Турбина обеспечивает стабильную работу двигателя, что является ключевым фактором на сложных дорогах, где требуется повышенная нагрузка;
• С турбиной выхлопные газы будут издавать меньше токсических веществ, что будет наносить меньший вред окружающей среде.

Турбина для авто

Кратко о турбокомпрессоре и зачем он нужен

Правильное название для современной турбины – «турбокомпрессор», поскольку это действительно компрессор, приводимый в движение турбиной. Представляет собой механизм, который состоит из двух шлифовальных машин (турбин), прикрепленных к одной оси. Одна из сторон вала находится в контакте с выхлопными газами, которые при нагревании и при определенном давлении двигателя вращают турбину так же, как игрушечная ветряная мельница, когда воздух попадает на её лопасти. Турбина на другой стороне вала находится в канале воздуха, который поступает в двигатель, и, поворачиваясь в солидарности с каналом на стороне выпуска, она проталкивает поглощаемый воздух, создавая давление.

Как работает турбокомпрессор

Поскольку повышение давления поглощаемого воздуха также увеличивает энергию выхлопных газов, это будет опасно для двигателя, поскольку каждый раз он будет генерировать больше давления неограниченным образом, пока не «перепрыгнет» через воздух. Чтобы этого не произошло, в турбокомпрессоре установлен выпускной клапан, который выбрасывает в атмосферу часть давления в выхлопе. В дополнение к этому клапану, во впускном коллекторе установлен ещё один, который открывается внезапно, чтобы мгновенно понизить давление во впускном коллекторе.

Точно так же, как насос накачивает колеса велосипеда, при прохождении через турбину поглощаемый воздух нагревается, потому что турбина горячая (сторона, которая находится в контакте с выхлопными газами, превышает температуру 1000 градусов по Цельсию), и газ при сжатии становится горячим. Поскольку горячий воздух имеет меньшую плотность кислорода и также вызывает самодетонацию, перед смешиванием его с топливом и помещением его в цилиндры он охлаждается в радиаторе, называемым промежуточным охладителем.

Эксплуатация и меры безопасности

Турбокомпрессор в основном подчиняется двум ограничениям: трению оси турбины и температуре отработавших газов. Чтобы сохранить этот элемент от износа и охладить его, используется масло. Но и эта особенность имеет недостаток, заключающийся в том, что при остановке двигателя смазывание турбокомпрессора прекращается – масляный насос больше не приводится в действие, что в конечном итоге приведет к повреждению агрегата.

Фактически, масло, присутствующее между осью и подшипником турбины, начинает чрезмерно нагреваться, потому что температура в турбине может повыситься до 1000° C и более. Оно создает вредный остаток, состоящий из абразивных твердых тел, которые в долгосрочной перспективе будут вызывать чрезмерный люфт. Кроме того, турбина, все ещё движимая своей инерцией, больше не смазывается и не охлаждается, а затем может сломаться из-за чрезмерных термических и механических нагрузок.

Какие могут быть причины выхода из строя турбокомпрессора, видео:

Чтобы преодолеть эту проблему, перед выключением хорошо дать двигателю поработать на холостом ходу в течение 1-3 минут, в зависимости от модели, чтобы внутренняя турбина увидела падение скорости вращения. Смазка двигателя, следовательно, турбокомпрессора, продолжает проходить и рассеивать тепло системы.

Современные производители авто зачастую оборудуют свои автомобили специальными масляными насосами, которые гарантируют смазку подшипников в течение времени, необходимого для остановки поворота оси турбины один раз.

Читайте также: Что такое турбина автомобиля, основные принципы работы турбины.

Лено: когда-то футуристический автомобиль Chrysler Turbine Car приводился в движение утраченными технологиями

16 ноября 2021 г.

Делиться

Bettmann Archive/Getty Images

До сих пор я получаю письма от парней, которые были на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1964 году, которые хотят снова увидеть Chrysler Turbine Car. Я помню, как ходил с отцом и смотрел, как машина-турбина выезжает и ездит кругами по этой яме. Мой отец сказал: «Ради бога, почему мы наблюдаем, как машина ходит по кругу?» Но мне нравилось смотреть, как он свистит, и слушать звук — это было потрясающе. В то время китайцы еще ездили на велосипедах, во многих странах мира не было даже электричества, а у нас были реактивные автомобили!

Они построили 55 из них в качестве прототипов в период с 1963 по 1964 год, и Chrysler предоставил общественности возможность проводить исследования и разработки. Вы могли написать в Chrysler и сказать, почему вы хотите водить реактивный автомобиль, и они получили 30 000 ответов. Студенты колледжей, пожилые люди, учителя, профессора, богатые люди, бедные люди, дантисты — самые разные люди. Машину им дали на 90 дней с пониманием, что они должны вести дневник и записывать, что понравилось, что не понравилось, а что пошло не так. Тогда Jetsons был в ходу, и иметь такой реактивный автомобиль, как Jetsons, в вашем маленьком городке было очень важно.

Ну, в конце концов программа закончилась, потому что турбина не казалась лучше поршневого двигателя, который был дешевле в постройке. Поскольку кузова были изготовлены компанией Ghia в Италии и ввезены с временным освобождением от уплаты налогов, Chrysler должен был либо заплатить налог, либо раздавить их, и Chrysler выбрал дробилку. Вы можете зайти в Интернет и посмотреть фильмы о том, как вилочный погрузчик врезается в кучу таких, пробивает двери и поднимает их. Это ужасно. Сохранилось всего девять, в основном в музеях.

Когда в 2009 году Chrysler был на грани банкротства, я пошел к банкирам, которые занимались банкротством, и предложил купить один из них за… ну, скажем так, много. Я никогда этого не забуду; парень говорит: «Правда? Ты заплатишь столько за старую машину? Хорошо, это ваши деньги!» Это то, что он сказал. Им было все равно. Для них это была просто машина. В течение многих лет я просто ездил на нем. Он едет и разгоняется почти так же, как Dodge Dart с 318, но он невероятно плавный. Машина работает на бензине, дизельном топливе, керосине — на всем, что горит на кислороде. Когда они привезли его в Мексику, они использовали текилу. Когда они привезли его во Францию, он работал на Chanel № 5.

Хитрость турбины в том, что теплота сгорания поступает в эти регенераторы с обоих концов и циркулирует снова и снова, так что вы снова и снова используете тепло. Я получаю около 20 миль на галлон, и тепло, выходящее из выхлопной трубы, на самом деле холоднее, чем тепло из поршневого двигателя, потому что турбина использует большую часть энергии.

Chrysler Corp.

Ну, мой начинает немного изнашиваться, так что недавно мы разобрали его здесь, в гараже. Ничего не существует для этой машины, и я имею в виду ничего . Мы должны все обрабатывать или печатать на 3D-принтере. К счастью, турбина довольно проста. Есть несколько прецизионных деталей, но в основном это просто большая чугунная кастрюля. Поэтому, когда вы разбираете его, в нем не так много мелких деталей, шарикоподшипников или прокладок. Проблема была в блоке управления подачей топлива. Все мы знаем, что бензин лучше всего горит при соотношении воздух-топливо 14,7:1. Однако с турбиной у вас есть столько кислорода, сколько вы хотите, потому что нет дроссельной заслонки, поэтому чем больше топлива вы заливаете, тем быстрее и горячее он работает, пока не расплавится. Вам нужно что-то, чтобы контролировать топливо, чтобы оно не перегревалось. Соленоид вводит топливо для запуска, а затем отводит назад, чтобы топлива было меньше, уравновешивая соотношение, чтобы получить нужное количество топлива для поступающего воздуха. Это иголка в седле, и она износилась. У нас было слишком много топлива, и при запуске был большой клуб дыма, потому что искра тонула.

Chrysler Corp.

Мы также загерметизировали двигатель. Чем больше утечек воздуха в турбине, тем горячее она работает. Он должен работать при температуре от 1350 градусов до 1500 или 1600. Выше 1700 и вы начинаете наносить урон. Мы заклеили новыми прокладками, сделав все, вырезав их ножом X-Acto. Но это было весело. Это утерянная технология, как и пар.

Кроме этого, я никогда ничего не делал с машиной, кроме замены трансмиссионной жидкости в TorqueFlite. Неплохо для 60-летнего автомобиля, который работает на холостом ходу при 22 000 об/мин и развивает до 50 000 оборотов.

Злополучная программа Chrysler Turbine вышла далеко за рамки культового автомобиля Ghia

На заре новой эры, когда космические путешествия становились возможными, а автомобильный стиль реактивного века был в моде, инженеры Chrysler начали исследовать мощность турбины как альтернатива поршневым двигателям. Это было началом 30-летнего глубокого погружения, результатом которого стал культовый Chrysler Turbine 1963 года — и многое другое.

Начиная с 1953 года и до начала 1980-х, компания Chrysler неустанно стремилась к созданию автомобиля с турбинным двигателем, который был бы экономичным и недорогим. Очевидно, что это не удалось, но огромные усилия не были напрасными. Были извлечены уроки и сложены легенды. Например, автомобиль Turbine с кузовом Ghia, ставший публичным лицом программы.

На прошлой неделе один из девяти уцелевших экземпляров (шасси № 99123) — один из двух, находившихся в государственных руках — был продан через компанию Hyman Ltd. после того, как пробыл на рынке все 72 часа. Цена продажи не разглашалась, но легко исчислялась семизначной цифрой. Даже тогда деньги были потрачены не зря.

Хайман Лтд.

Хайман Лтд.

Хайман Лтд.

«Это автомобиль мечты для музея, мероприятия или отдельного человека, потому что он оказал огромное влияние на историю автомобилестроения, и вам придется очень долго ждать еще одного шанса приобрести его», — говорит Дэйв Кинни. , издатель Hagerty Цена Направляющая . «Нет такой вещи, как платить слишком много за что-то, если это объект вашего желания. И с точки зрения инвестиций, он будет продолжать расти в цене, как и редкие металлы.

«Когда оценщика просят оценить автомобиль, единственный в своем роде или один из очень немногих, вы ищете конкретные вещи для сравнения. Механические инновации будут в списке… и привлекательный стиль реактивного века, редкость и влияние, которое он произвел, когда он был новым. Очевидно, что во всех этих областях он вне чартов… И когда вы начинаете искать сравнения, куда вы смотрите? Автомобиль на паровой тяге? Ракетная машина? БИТА. автомобиль? Это довольно сложно, может быть, даже невозможно».

Hyman Ltd.

Грузоотправитель Марк Хайман отказался раскрыть цену автомобиля или личность покупателя, но он говорит, что право собственности «не будет долго секретом. Я могу сказать вам, что это будет музей, и я не хотел бы красть гром из их объявления».

Тот факт, что автомобиль Turbine был продан так быстро, неудивителен. «Это один из самых значительных послевоенных автомобилей, когда-либо созданных, — говорит Хайман. «Это действительно хороший оригинальный автомобиль. Краска приятная, салон безупречный, работает и едет хорошо. Это просто очень хорошая машина.

«Я знал потенциальных покупателей; Я просто не знал, кто из них захочет купить его в это время и по такой цене», — добавляет Хайман. «Я рад, что это не останется за закрытыми дверями, чтобы больше никогда не появляться на публике. Он попадет в действительно хороший дом. Они придадут ему то значение и внимание, которого он заслуживает, и люди в США смогут его увидеть и оценить».

Hyman Ltd.

Связь Chrysler с турбинами началась во время Второй мировой войны, когда ее инженеры работали над созданием турбовинтового двигателя для вооруженных сил США. В 1953, через восемь лет после окончания войны, Chrysler обратил внимание на разработку газотурбинного двигателя для автомобилей. Помимо невероятного звукового сопровождения двигателя, турбина предлагает множество преимуществ: относительная простота (примерно половина деталей поршневого двигателя), меньший износ (отсутствие возвратно-поступательных компонентов), исключительное соотношение мощности к весу, меньшая вибрация двигателя и почти бесшумная работа. . Кроме того, он может работать практически на любой горючей жидкости, включая керосин, арахисовое масло и даже текилу (но не на этилированном топливе, так как он оставляет минеральные отложения на компонентах). Однако у турбины есть свои недостатки: отсутствие торможения двигателем, высокий расход топлива, сильный нагрев и отставание при ускорении.

Крайслер должен был подчеркнуть положительное и уменьшить отрицательное.

Первым автомобилем Chrysler с газотурбинным двигателем был Plymouth 1954 года, за ним последовал Plymouth 56-го года с турбиной, который успешно прошел 3020-мильные дорожные испытания по пересеченной местности. Этот опыт привел к созданию газотурбинного двигателя нового поколения, более мощного, компактного и эффективного, чем когда-либо прежде. Тем не менее, большинство людей не замечали усилий Chrysler до 1963 года, когда компания выпустила свою самую узнаваемую версию.

Дизайн был сделан собственными силами под руководством нового главного дизайнера Элвуда Энгеля, но Chrysler заключил контракт с Ghia в Турине, Италия, на изготовление кузовов. Было отправлено в Мичиган и установлено на специальном шасси 55 Chrysler Turbines. Первые пять «прототипов» различались по цвету и отделке, но за ними последовал парк из 50 автомобилей с одинаковой металлической бронзовой окраской, черной виниловой крышей и бронзовым салоном.

1963 Конвейер сборки Chrysler Turbine. Chrysler Corp.

Чтобы оценить осуществимость и привлечь внимание общественности, Chrysler одолжил «знаменитые 50» частным лицам по всей стране, а из 1963–66 всего 203 человека три месяца ездили на машине Turbine и оценивали ее работоспособность. Результаты были многообещающими. Стоимость постройки автомобилей, однако, не была.

«Автомобиль среднего класса в 1960-х годах стоил около 3000 долларов, а производство одного только газотурбинного двигателя стоило 10 000 долларов или больше», — говорит Брандт Розенбуш, менеджер по историческим услугам Stellantis North America (материнская компания Chrysler). «Это просто не имело смысла. Развернуть весь завод до производства 100 000 штук в год было нереально».

Когда кредитная программа закончилась, автомобили были возвращены Chrysler, у которого осталось три. Еще шесть были деактивированы и переданы в музеи с турбинным двигателем и трансмиссией в ящиках для демонстрации. Остальные были отправлены на свалку в Детройте и уничтожены.

Розенбуш, который управляет корпоративным архивом Chrysler и его коллекцией из 365 исторических автомобилей (включая некоторые продукты AMC), говорит, что, хотя трудно наблюдать, как уничтожаются автомобили Turbine, причины этого решения понятны.

«Как и любая другая автомобильная компания, Chrysler не хотела выпускать прототипы на дороги, — говорит он. «Это были известные автомобили; у них была своя жизнь. Мы не хотели, чтобы они оказались на стоянке подержанных автомобилей или чтобы кто-то вытащил двигатель с турбиной и поставил в него 318 или Hemi — а люди так и поступали. Так что, несмотря на то, что это ужасное видео для всех, кому небезразлична история автомобилестроения, этот процесс был определенно оправдан».

Chrysler Turbine 1963 года на выставке. Chrysler Corp.

Розенбуш говорит, что Chrysler по-прежнему владеет двумя турбинами; третий был продан Джею Лено после закрытия музея Уолтера П. Крайслера около десяти лет назад. Остальные шесть были переданы Детройтскому историческому музею, Смитсоновскому институту, Генри Форду, Музею естественной истории Лос-Анджелеса (ныне Автомобильный музей Петерсена), Музею транспорта недалеко от Сент-Луиса и Музею коллекции Харра в Рино. , Невада. В то время Билл Харра владел одной из крупнейших автомобильных коллекций в мире, но после его смерти в 1978, большая часть из его 1450 автомобилей была продана с аукциона. Это включало шасси Chrysler Turbine 1963 года выпуска № 99123, автомобиль, недавно проданный Hyman Ltd., который первоначально был куплен основателем Domino’s Pizza, бывшим владельцем Detroit Tigers и известным коллекционером автомобилей Томом Монаганом.

Монаган продал турбину Фрэнку Клепцу в конце 1980-х. В то время он не работал, но в конце 90-х или начале 2000-х годов Клепц заручился поддержкой GE Engine Services, чтобы восстановить двигатель и привести его в рабочее состояние. Турбина развивает скромные 130 л.с. и 425 фунт-фут крутящего момента, работает на холостом ходу при 18 000–22 000 об/мин и имеет комфортную крейсерскую скорость около 70 миль в час. Он остается одним из немногих действующих турбин 63-го года выпуска.

Хайман Лтд.

Хайман Лтд.

Хайман Лтд.

Это может выглядеть как действующая турбина, но это только для красоты. Хайман Лтд.

Прекрасно сохранившееся в своем первоначальном состоянии шасси № 99123 имеет оригинальные шины и колесные колпаки с цветовой кодировкой. Особенности стиля включают в себя три большие приборные панели, стильную центральную консоль с уникальными элементами управления и рычагами, задние фонари, которые выглядят как реактивные горелки, и горизонтальную двойную выхлопную трубу.

Лено продемонстрировал свой Chrysler Turbine в эпизоде ​​​​9 2012 года.0013 Jay Leno’s Garage , и видео включает в себя несколько увлекательных архивных кадров и подробное объяснение того, как работает турбина. Среди интересных моментов: процедура запуска Турбины. «Выключите двигатель, если температура превысит 1600 градусов», — говорится в инструкции. «Температура двигателя должна начать падать в течение двух минут и стабилизироваться около 1400 градусов в течение пяти минут. Двигатель должен быть ниже 1500 градусов, прежде чем пытаться двигаться, иначе произойдет срыв пламени». Кроме того, Лено демонстрирует отсутствие вибрации двигателя, поставив сверху на крышку стакан с водой. Жидкость едва дрожит.

Розенбуш говорит, что такие коллекционеры, как Лено и писатель Стив Лехто, помогли развеять мифы о турбине, к которой он также относится серьезно. Например: выхлоп автомобиля не нагревается настолько, чтобы сжечь землю. Большинство турбин Ghia 63 года выпуска не были уничтожены, «чтобы не попасть под импортные пошлины». И модели 63-го года не были последними турбинными автомобилями Chrysler.

Турбинный грузовик Додж 1960 года выпуска. Крайслер Корп.

Додж Турбо Дарт 1962 года выпуска. Крайслер Корп.

1954 Плимут Турбина. Крайслер Корп.

«У нас было семь разных поколений газотурбинных двигателей, — говорит Розенбуш. «Большинство людей думают, что классические автомобили с турбинами Ghia были единственными, которые мы когда-либо производили, но мы также ставим двигатели с турбинами на бескапотные грузовики и пикапы, а также на Aspens и Volares. Все эти годы у машины была постоянно работающая турбина. В конце концов, мы работали с Министерством энергетики, в основном для финансирования, но так и не достигли поставленных целей».

Последние две машины в программе были 19Chrysler LeBaron 78 года и Dodge Mirada 81-го года, оба из которых остались у правительства после завершения программы. В начале 1990-х давний механик Chrysler по турбинам Джордж Стечер провел последние два года своей карьеры в поисках этих автомобилей. «Мы многим обязаны Джорджу. В конце концов он нашел их сидящими на стоянке возле атомной электростанции в Огайо», — говорит Розенбуш. «Итак, мы подобрали их, и теперь они в нашей коллекции».

Турбина Chrysler LeBaron 1978 года выпуска. Chrysler Corp.

LeBaron и Mirada не восстанавливались, но Розенбуш надеется, что некоторые из бывших инженеров, которые работали над проектом турбины, вернутся и снова помогут работать над ними. «Я думаю, что им больше нравится выходить на пенсию, чем работать над машинами с турбинами, — шутит Розенбуш, — но, надеюсь, мы сможем уговорить их ненадолго вернуться. Даже если мы не запустим их, мы надеемся, по крайней мере, сделать их отображаемыми».

Конечно, работающая машина с турбиной всегда лучше машины с турбиной. «Всякий раз, когда мы берем одну из них, люди просто стекаются к ней», — говорит Розенбуш. «Моей жене нравится ходить на концерты, просто чтобы посмотреть на реакцию людей, когда мы их запускаем. Как только вы его увидите и услышите, вы никогда его не забудете, это точно».

Крайслер Турбин 1963 года выпуска. Chrysler Corp.

Спустя сорок лет после того, как Chrysler остановила свою программу газотурбинных двигателей, может ли сегодняшний акцент на альтернативной энергетике привлечь еще одного мечтательного сторонника, готового вложить в технологию дополнительное время, усилия и деньги? Розенбуш не настроен оптимистично.