Вкратце принцип работы турбины таков: для увеличения мощности мотора в него необходимо подать больше топлива. Это не проблема, но кислорода в смеси тоже нужно будет больше, а вот его в атмосферном режиме цилиндры засосать не смогут. Турбокомпрессор сжимает воздух и нагнетает его в цилиндры под давлением – для этого внутри турбины установлены лопасти.
Понятно, что самому компрессору тоже где-то нужно брать энергию на вращение, и немаленькую –. Можно тратить на это часть мощности двигателя (системы с приводным нагнетателем хоть и редки, но существуют), но лучше – использовать для привода компрессора энергию выхлопных газов. Так и мощность расходуется совсем чуть-чуть, 1,5-2%, и КПД силового агрегата значительно повышается.
Конструктивно турбокомпрессор состоит из двух корпусов-«улиток»: «горячей» (это, собственно, и есть турбина, принимающая потоки отработанных газов) и «холодной» (компрессора, нагнетающего воздух во впускной коллектор). Внутри них находятся два колеса с лопастями, диагностика турбины жестко связанные между собою осью-ротором, находящимся тоже в своем корпусе, где установлены подшипники и предусмотрена система смазки и охлаждения.
На двигатели может устанавливаться как одинарный турбокомпрессор, так и система из двух или даже нескольких турбин, с разной схемой установки:
- параллельная, когда каждая турбина отвечает за свою часть цилиндров, работая либо по прямому, либо по перекрестному принципу;
- последовательная (секвентальная), когда турбины установлены одна за одной, первая работает при малых оборотах двигателя, вторая – при больших. В системе битурбо это турбины разных диаметров (вторая – больше), а в твин-турбо – одинаковых.
Двойной турбонаддув позволяет увеличивать мощность во всех диапазонах оборотов, избегать т.н. турбо-ям. Кроме того, в последнее время появились турбины с изменяемой геометрией.
СЛАБЫЕ МЕСТА ТУРБОКОМПРЕССОРА
Условия работы турбины нельзя назвать щадящими. Скорость вращения вала компрессора доходит до 200 000 оборотов в минуту, а температура выхлопных газов достигает 1000 °C у бензиновых моторов и «всего лишь» 750-850 у дизельных. Это обуславливает высокие требования к материалам, из которых производятся компоненты узла. Например, корпуса «улиток» льют из высокопрочного жаростойкого чугуна. Все детали турбокомпрессора изготавливаются и подгоняются с прецизионной точностью, исключающей минимальные люфты и зазоры.
Между тем, лишь небольшая часть поломок турбин (5-10%) происходит от естественного износа узла, «от старости». Причина большинства неисправностей – неправильная эксплуатация:
- Использование моторного масла с неподходящими характеристиками. Система смазки турбины одновременно является и системой охлаждения (даже, если работает параллельно с жидкостным охлаждением), поэтому теплоотдача масла очень важна.
- Пренебрежение сервисными интервалами замены масла. Кроме ухудшения охлаждающих свойств, старое масло содержит большое количество частиц износа, разрушающих подшипники и ротор компрессора.
- Масляное голодание, причиной которого может быть как низкий уровень смазки, так и неисправности масляного насоса или клапана фильтра.
- Попадание посторонних предметов через воздушный канал (при засоренном или поврежденном фильтре) либо из выхлопной системы (повреждения катализатора, глушителей, поршневой группы и т.п.).
- Неграмотный чип-тюнинг, приводящий к слишком быстрому вращению турбины.
ПРИЗНАКИ НЕИСПРАВНОСТИ ТУРБИНЫ
Как правило, турбокомпрессор редко выходит из строя моментально. Первые симптомы неполадок в турбине проявляют себя еще при практически полной ее работоспособности. Признаками «умирания» турбины будут:
- посторонние шумы (гул или свист) из турбокомпрессора;
- повышенный угар/расход масла;
- выхлоп сизого или черного цвета;
- масляные подтеки (повышенное запотевание) из-под уплотнений патрубков, хомутов;
- снижение мощности двигателя;
- увеличение температуры (перегрев).
Надо заметить, что в некоторых случаях прекращение работы турбины не является следствием ее неисправности – например, при выходе из строя вакуумного насоса или при неполадках в электронной системе управления.