РЕФЕРАТ ХИМ - Сибирский федеральный университет

Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт нефти и газа
кафедра топливообеспечения и горюче-смазочных материалов
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Химмотология»
тема: «Надежность и ресурс современных малообъемных
высокофорсированных бензиновых двигателей внутреннего сгорания с
турбонаддувом»
Преподаватель
Студент НБ 13-06
И.В. Надейкин
190600.62.06
081311197
Красноярск 2015
Н.Ю.Максимов
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………...............3
1 Двигатели внутреннего сгорания…………………………………………4
2 Бензиновый двигатель внутреннего сгорания с
турбонаддувом…………………………………….………………………………..6
2.1 Принципы работы и особенности конструкции
турбонаддува……………………..…………………………………………………9
3 Надежность и ресурс высокофорсированных двигателей……………..11
Заключение……………………………………………………………...…..14
Список использованных источников……………………………………...15
2
ВВЕДЕНИЕ
Рост количества автомобилей, повышение требований к автомобилю по его
надежности, экономичности, экологической безопасности и ездовым в том
числе динамическим качествам предъявляет все более жесткие требования к
конструкции двигателя, к системам питания, зажигания, устройствам снижения
токсичности.
Требования к двигателям внутреннего сгорания, оценивающим их качество:
К автомобильным двигателям предъявляются следующие требования:
1. Надежность.
2. Ограниченная степень токсичности, дымности, отработанных газов,
уровень шума.
3. Высокая экономичность.
4. Максимальная литровая мощность.
5. Уменьшенная масса на единицу мощности.
6. Простота конструкции, удобство обслуживания, низкая стоимость
изготовления.
7. Перспективность двигателя.
8. Надежность пуска.
К числу важнейших факторов, характеризующих двигатель, относится его
надежность, включающая безотказность, и износостойкость.
Большое влияние на конструкцию автомобиля и в том числе системы
питания и зажигания двигателя, оказывает проблема снижения токсичности
отработавших газов.
В наше время при росте цен на топливо все равно находятся энтузиасты,
которые стремятся создать форсированные двигатели. Для увеличения
мощности необходимо дополнительное топливо, и чем быстрее ездит
автомобиль, тем больше топлива ему требуется.
Вместе с тем мощность и экономичность не всегда являются
взаимоисключающими понятиями. При правильно подобранных деталях и
тщательной регулировке можно улучшить и характеристики, и топливную
эффективность двигателя
Цель работы – рассмотреть надежность и ресурс современных
малообъемных высокофорсированных бензиновых двигателей внутреннего
сгорания с турбонаддувом.
Задачи: найти, проанализировать и представить в виде реферата
информацию об особенностях высокофорсированных бензиновых двигателей
внутреннего сгорания с турбонаддувом.
Работа актуальна, так как дисциплина “Химмотология” предполагает
изучение изучение двигателей внутреннего сгорания.
3
1 Двигатели внутреннего сгорания
Дви́гатель вну́треннего сгора́ния — двигатель, в котором топливо сгорает
непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует
давление от сгорания топлива в механическую работу.
По сравнению с двигателями внешнего сгорания ДВС:
 не имеет дополнительных элементов теплопередачи — топливо,
сгорая, само образует рабочее тело.
 компактнее, так как не имеет целого ряда дополнительных агрегатов
 легче
 экономичнее
 потребляет газообразное или жидкое топливо, обладающее весьма
жестко заданными параметрами (испаряемостью, температурой
вспышки паров, плотностью, теплотой сгорания, октановым или
цетановым числом), так как от этих свойств зависит сама
работоспособность ДВС. [1].
То есть, двигатель внутреннего сгорания — это устройство, которое
преобразовывает энергию сгорания топлива в работу механических устройств.
В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным
видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания
(сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина,
преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.
Практически все двигатели установленные на автомобилях работают по
циклу, который состоит из четырех тактов:
 впуск воздуха и его смешивание с топливом;
 сжатие рабочей смеси,
 непосредственно рабочий ход при сгорании смеси;
 выход отработавших от цикла газов.
Различают следующие основные типы двигателей внутреннего сгорания:
поршневой, роторно-поршневой и газотурбинный. Из представленных типов
двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому
устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.
Достоинствами
поршневого
двигателя
внутреннего
сгорания,
обеспечившими его широкое применение, являются: автономность,
универсальность (сочетание с различными потребителями), невысокая
стоимость, компактность, малая масса, возможность быстрого запуска,
многотопливность.
Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных
недостатков, к которым относятся: высокий уровень шума, большая частота
вращения коленчатого вала, токсичность отработавших газов, невысокий
ресурс, низкий коэффициент полезного действия.
В зависимости от вида применяемого топлива различают бензиновые и
дизельные двигатели. Альтернативными видами топлива, используемыми в
двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива
4
– метанол и этанол, водород.
Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным,
т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для
создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Поршневой двигатель внутреннего сгорания включает корпус, два
механизма (кривошипно-шатунный и газораспределительный) и ряд систем
(впускную, топливную, зажигания, смазки, охлаждения, выпускную и систему
управления).
Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров.
Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное
движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в
цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших
газов.
Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха.
Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных
систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу
топливной системы составляет система впрыска.
Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение
топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях
происходит самовоспламенение смеси.
Система смазки выполняет функцию снижения трения между
сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя,
нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные
функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их
шума и токсичности предписаны выпускной системе.
Система управления двигателем обеспечивает электронное управление
работой систем двигателя внутреннего сгорания.
Работа двигателя внутреннего сгорания
Принцип работы ДВС основан на эффекте теплового расширения газов,
возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего
перемещение поршня в цилиндре.
Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий
цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта
(четырехтактный двигатель): впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз,
а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров
двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС.
В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл
реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).
На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование
топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во
впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых
двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск
5
бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии
впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливновоздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня
вниз, подается в камеру сгорания.
На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная
смесь сжимается в цилиндрах двигателя.
Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной
смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания
образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют
его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм
преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем
используется для движения автомобиля.
При
такте
выпуск
открываются
выпускные
клапаны
газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из
цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и
снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.
Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания
позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного
действия - порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в
одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие
такты: впуск, сжатие, выпуск. [2].
2. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания с турбонаддувом
Наиболее распространенным типом комбинированных двигателей
является поршневой с турбонагнетателем. Двигатели внутреннего сгорания
могут быть как атмосферные, без принудительной подачи воздуха, так и
двигатели с турбонаддувом. Турбонаддув в конструкции двигателя применяют
для поднятия его мощности. Так по законам механики чем больше воздуха
подается в цилиндры двигателя, тем больше его отдача мощности. Помимо
этого, чем ниже температура воздуха, тем больший его объем можно «загнать»
в цилиндры двигателя. Для этих целей на двигателях оснащенных
турбокомпрессорами стоят специальные устройства охлаждающие подаваемый
турбиной воздух. Устройство это носит название интеркуллер (англ. Intercooler
- промежуточный охладитель) и в его задачу входит охлаждение воздуха
предварительно сжатого в компрессоре.
Турбонагнетатель или турбокомпрессор (ТК, ТН) — это такой
нагнетатель, который приводится в движение выхлопными газами. Получил
своё название от слова «турбина» (фр. turbine от лат. turbo — вихрь, вращение).
Это устройство состоит из двух частей: роторного колеса турбины,
приводимого в движение выхлопными газами, и центробежного компрессора,
закреплённых на противоположных концах общего вала. Струя рабочего тела (в
данном случае, выхлопных газов) воздействует на лопатки, закреплённые по
окружности ротора, и приводит их в движение вместе с валом, который
изготовляется единым целым с ротором турбины из сплава, близкого к
6
легированной стали. На валу, помимо ротора турбины, закреплён ротор
компрессора, изготовленный из алюминиевых сплавов, который при вращении
вала позволяет «закачивать» под давлением воздух в цилиндры ДВС. Таким
образом, в результате действия выхлопных газов на лопатки турбины
одновременно раскручиваются ротор турбины, вал и ротор компрессора.
Применение турбокомпрессора совместно с промежуточным охладителем
(интеркулером) позволяет обеспечивать подачу более плотного воздуха в
цилиндры ДВС (в современных турбированных двигателях используется
именно такая схема). Часто при применении в двигателе турбокомпрессора
говорят о турбине, не упоминая компрессора. Турбокомпрессор — это одно
целое. Нельзя использовать энергию выхлопных газов для подачи воздушной
смеси под давлением в цилиндры ДВС при помощи только турбины.
Нагнетание обеспечивает именно та часть турбокомпрессора, которая
именуется компрессором.
На холостом ходу, при небольших оборотах, турбокомпрессор
вырабатывает небольшую мощность и приводится в движение малым
количеством выхлопных газов. В этом случае турбонагнетатель
малоэффективен, и двигатель работает примерно так же, как без нагнетания.
Когда от двигателя требуется намного большая выходная мощность, то его
обороты, а также зазор дросселя, увеличиваются. Пока количества выхлопных
газов достаточно для вращения турбины, по впускному трубопроводу подаётся
намного больше воздуха.
Турбонагнетание позволяет двигателю работать более эффективно, потому
что турбонагнетатель использует энергию выхлопных газов, которая, в
противном случае, была бы (большей частью) потеряна.
Некоторые моторы оснащены турбокомпрессорами с рубашкой
охлаждения
в
которой
циркулирует
охлаждающая
жидкость.
Турбокомпрессоры с собственным охлаждением отличаются гораздо большим
сроком эксплуатации, так как работают в более щадящих условиях.
Если рассматривать двигатели с турбонаддувом и атмосферные двигатели,
то двигатели не имеющие турбонаддува несомненно надежнее. Причина здесь
заключается в том, что высокое давление наддува снижает ресурс самого
мотора (как правило у высокофорсированных бензиновых двигателей с
турбонаддувом), а вращающаяся с очень высокой скоростью турбина
предъявляет к тому же повышенные требования к заливаемому маслу.
Это, однако, не говорит о том, что турбированный двигатель быстро
выйдет из строя, обычно проблемы начинаются у двигателей возраст которых
приближается к 10 годам. Показатель этот усредненный и проблемы с
турбонаддувом у всех могут начинаться по - разному и при различной величине
пробега автомобиля.
Существенную роль здесь играет качество заливаемого масла, фильтров,
топлива и соблюдение сроков регламентного обслуживания автомобиля. Не
стоит сбрасывать со счетов и манеру вождения машины, так как этот
показатель существенно сказывается на ресурсе двигателя и всего автомобиля в
целом.
7
Как правило, первым признаком начинающихся проблем с турбонаддувом,
является увеличивающийся расход масла, достигающий иногда порядка одного
литра на тысячу километров пробега автомобиля. Если владелец проигнорирует
этот факт и будет продолжать эксплуатировать автомобиль с неисправной
турбиной, то это закончится в итоге ее выходом из строя. Турбину простонапросто заклинит.
Происходит это по причине «умирания» подшипников ротора турбины,
первыми выходящими из строя. При этом нужно учитывать тот факт, что
стоимость ремонта турбины обойдется ее владельцу в приличную сумму, не
говоря уже о приобретении новой турбины.
Помимо этого большинство фирм «занимающихся ремонтом» турбин или
их продажей, являются лишь посредниками и к тому же пытающимися всякими
доступными способами «впарить» отреставрированные турбины под видом
новых.
Если турбина отреставрирована в условиях завода - изготовителя, то ее
ресурс можно смело приравнять к новой турбине, так как будет установлена
заводская начинка и соблюдена технологическая цепочка реставрации.
В этих случаях на бирке турбины, (которую всячески стараются сохранить
«левые» ремонтники, выдавая ее за новую), завод ставит свою отметку о
ремонте. Если реставрация выполнена не изготовителем, а сторонней
организацией, то выдается паспорт с указанием срока гарантийного
обслуживания. Соответственно такая турбина хоть и отреставрирована на
заводе изготовителе, должна иметь меньшую стоимость относительно новой
турбины.
Этого, к сожалению, многие покупатели не знают, вернее не знают
признаков, по которым можно определить на самом ли деле турбина новая или
же реставрированная и выкладывают свои «кровно заработанные» как за новое
изделие.
Если же быть внимательным при покупке такой «новой» турбины, то
можно заметить на бирке следы пескоструйной обработки, что, кстати, можно
увидеть и внутри самой турбины. Дробь, используемая для очистки, оставляет
после себя хорошо заметные следы и при внимательном рассмотрении это
можно определить. Заводскую бирку при обработке стараются всячески
сберечь и «залепляют» всеми возможными способами, но в большинстве
случаев следы обработки все же остаются.
К тому же можно попросить показать сертификат соответствия или же
другие документы на изделие, где будет сразу видно что это за турбина и
какова ее подноготная. Если это на самом деле новая турбина, то любой
продавец покажет сопроводительные документы, если последует череда
отговорок, то от покупки такой турбины лучше воздержаться.
В целом двигатели с турбонаддувом могут служить верой и правдой своим
хозяевам многие годы, стоит лишь не забывать про сроки замены и качестве
масла и фильтров и использовать для этого лишь расходники предписанные
заводом – изготовителем.
Для продления же срока эксплуатации турбокомпрессора сегодня можно
8
приобрести и установить турботаймер. Он значительно упрощает
существование турбины, так как двигатель глушится не сразу после
выключения зажигания, а еще работает некоторое время, позволяя турбине
остыть после поездки. [3].
Однако существует технологическое ограничение, известное как
«турбояма» («турбозадержка») (за исключением моторов с двумя
турбокомпрессорами — маленьким и большим, когда на малых оборотах
работает маленький ТК, а на больших — большой, совместно обеспечивая
подачу необходимого количества воздушной смеси в цилиндры или при
использованием турбины с изменяемой геометрией, в автоспорте также
применяется принудительный разгон турбины с помощью системы
рекуперации энергии[2]). Мощность двигателя увеличивается не мгновенно изза того, что на изменение частоты вращения двигателя, обладающего некоторой
инерцией, будет затрачено определённое время, а также из-за того, что чем
больше масса турбины, тем больше времени потребуется на её раскручивание и
создание давления, достаточного для увеличения мощности двигателя. Кроме
того, повышенное выпускное давление приводит к тому, что выхлопные газы
передают часть своего тепла механическим частям двигателя (эта проблема
частично решается заводами-изготовителями японских и корейских ДВС путём
установки
системы
дополнительного
охлаждения
турбокомпрессора
антифризом). [4].
2.1 Принципы работы и особенности конструкции турбонаддува
Не смотря на то, что составляющие отдельных систем различны, выделяют
некоторые общие особенности конструкции:
 элементы управления;
 воздухозаборник;
 впускные заслонки (не на всех конструкциях двигателей);
 впускной коллектор;
 интеркулер;
 турбонагнетатель;
 дроссельная заслонка;
 воздушный фильтр;
 напорные шланги и соединительные патрубки.
Большое количество элементов турбонаддува являются элементами
топлива впускной системы. Специфическими элементами турбонаддува
является интеркулер, турбонагнетатель, и новые конструктивые элементы
управления.
Другое название турбонагнетателя — газотурбинный нагнетатель или
турбокомпрессор. Он является конструктивным и основным элементом
турбонаддува, обеспечивающим повышенное давление воздуха в системе
впуска.
Состоит турбонагнетатель из:
9
 турбинного колеса;
 корпуса турбины;
 компрессорного колеса;
 корпуса компрессора;
 вала ротора;
 корпуса подшипников.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом.
Работа системы турбонаддува двигателя в первую очередь основана на
использовании той энергии, которая выделяется при сгорании газов. Уже
отработанные газы, вращают колесо турбины, которое вращает компрессионное
колесо через вал ротора. В свою очередь компрессорное колесо сжимает воздух
и отправляет его в систему. Воздух, который нагрет при сжатии, поступает в
цилиндр двигателя.
Не взирая на то, что у турбонаддува нет никакой связи с коленвалом
двигателя, эффективность работы в первую очередь зависит от числа оборотов
двигателя. Чем выше частота вращения, тем больше энергия отработанных
газов, в результате чего турбина вращается быстрее, и в цилиндр поступает
больше сжатого воздуха.
Из-за своей конструкции, турбонаддув имеет ряд неприятных
особенностей:
 давления наддува после преодоления «турбоямы» резко
увеличивается т.н. «турбоподхват» работает с задержкой;
 при резком нажатии на педаль газа, увеличивается мощность
двигателя т.н. «турбояма»;
«Турбояма» обуславливается инерционностью системы (при резком
нажатии на педаль газа, для повышения давления наддува требуется некоторое
время), которая приводит к несоответствию между производительностью
компрессора и потребительной мощностью. Есть такие способы решения
данной проблемы:
 комбинированный наддув;
 использование пары последовательных турбонагнетателей;
 применение турбин, у которой изменяется геометрия;
 использование пары параллельных турбонагнетателей.
VNT – турбина (турбина с изменяемой геометрией) обеспечит
оптимизацию потока выхлопных газов за счет того, что изменятся площадь
входного канала. Подобные турбины нашли широкое применение в
турбонаддуве при установки на дизельные двигатели, например, турбонаддув
TDI установленный на двигатель Volkswagen.
Система с парой параллельных турбонагнетателей применяется зачастую
на мощных V-образных двигателях (один на каждый из рядов цилиндров).
Основан принцип работы такой системы на том, что пара маленьких турбин
обладает меньшей инерцией, чем одна массивная турбина.
При установке на двигатель системы twin-turbo (пары последовательных
турбин) максимальная производительность двигателя будет достигнута за счет
10
использования различных турбонагнетателей на разных оборотах мотора.
Комбинированный наддув объединяет турбонаддув и механический надув.
На низких оборотах коленвала двигателя механический компрессор
обеспечивает сжатие воздуха. Когда обороты увеличиваются, его подхватывает
турбонагнетатель, а механический компрессор в это время отключается. Яркий
пример подобных систем - двойной наддув TSI двигателя от Volkswagen.
В итоге считаю необходимым сказать, что принцип работы турбонаддува
двигателя внутреннего сгорания заключается в увеличении мощности
двигателя за счет того, что улучшается наполнение цилиндров смесью топлива
и воздуха. При этом повышается средняя эффективность давления цикла,
сопровождающегося весомым увеличением давления воздуха. Подобная
методика надува является атмосферной. Одной из разновидностей систем
атмосферного надува – является резонансный, при проведении такого надува
изменится энергия от сжатия воздушных масс. Часто для этого используют
воздушные коллекторы различной длины. В других видах надува
предполагается задействование различных дополнительных элементов,
работающие на основе принципов по увеличению давления воздуха, которые
поступает из атмосферы в цилиндры. В некоторых случаях в роли привода
выступает отработанный газ. Выхлопные газы при этом раскручивают турбину
компрессора, после чего благополучно выбрасываются через глушитель. [7].
3. Надежность и ресурс высокофорсированных двигателей
Существуют проблемы, которые в малолитражных двигателях создает
система турбонаддува, и надо понимать и знать что делать, чтобы
турбокомпрессор на "проходном" двигателе прослужил как можно дольше.
Рабочий объем до полутора литров, но внушительная по старым меркам
мощность — отличительная особенность "проходных" моторов отражается на
турбине, а именно: на очень строгих допусках, какой параметр ни возьми, будь
то размеры или требования к качеству масла и регламенту обслуживания
двигателя. Из-за высоких оборотов ротора турбина нуждается в качественной
смазке, пожалуй, как ни один другой узел двигателя. Но если турбине мотора
классического объема 2-2,5 литра нарушение регламента по замене масла,
например, по забывчивости владельца на 2-3 тысячи километров, как правило,
ничем страшным не грозит, то для двигателя малого объема это критично.
Узкие размерные допуски — это раз. Малая турбина более высокооборотистая
— это два. Пошел износ от тех включений, которые с грязным маслом попали в
турбину, — увеличились люфты и появился дисбаланс. Далее начинается
биение вала, разбиваются втулки, уплотнительные колечки. Появляется вой,
течь масла, пропадает тяга…
Наконец, компрессорные и турбинные колеса начинают задевать за
корпус. Из-за этого малые турбины очень быстро выходят из строя. Причем
если большую турбину еще можно успеть вовремя снять и обойтись частичной
заменой каких-то деталей, малых объемов это не касается — тут турбины
практически всегда разлетаются вдрызг.
11
То есть самое главное, нужно учитывать, что турбины в автомобилях с
малолитражным турбированным двигателем, крайне требовательны к
состоянию масла. То есть, главная проблема, это несвоевременная замена
расходных материалов. Производителями и их официальными дилерами из
каких-то своих соображений сейчас устанавливаются удлиненные интервалы
между обслуживаниями. Многие наши владельцы этим пользуются. При этом
не учитывается, что эти рекомендации относятся только к машинам новым. У
нас покупаются подержанные машины в лучшем случае с пробегом 100-150
тысяч километров. Под обслуживание с интервалом 30 или сколько-то там
тысяч используются оригинальные расходные материалы, а какое масло и
фильтры покупают у нас? Кроме того новые машины, это машины в
большинстве своем гарантийные. Если на них что-то с турбиной случится, это
вообще не проблема владельца. Это проблема того, кто установил удлиненный
интервал и по гарантии должен поменять турбину. У нас же, учитывая, что
машины подержанные, что они не на гарантии, должно быть так: замена масла
через 10-12 тысяч, масло — "синтетика" обязательно с необходимыми
допусками. Экономить не нужно, иначе эта экономия выйдет боком. Когда
разбираешь турбину, это все видно.
Кроме масла оказывает влияние на срок службы турбины в
рассматриваемых моторах и FAP- и DPF-фильтры или катализатор. Особенно
сажевый фильтр, который сейчас есть фактически на всех "проходных"
дизелях. Когда эти узлы забиваются сажей и нагаром, выхлопные газы не
уходят туда, куда должны, а идут обратно в турбину. Они оказывают на
турбинное колесо давление, в этом случае появляется продольный люфт.
Поскольку мы говорим только о "проходных" моторах, неисправности по
причине неправильного обслуживания и из-за FAP-фильтра в наибольшей
степени характерны именно для их турбин.
На срок службы турбины влияет и езда с небольшими оборотами больше
образуется сажи, значит, быстрее засоряется FAP-фильтр. Опять же, чтобы его
прожечь, точно надо ехать поэнергичнее. Как сказывается забитый сажевый
фильтр на турбине, я говорил. Бензиновых моторов это касается меньше, хотя,
конечно, катализатор тоже может зарасти нагаром, но у бензиновых другая
проблема.
Турбированный бензиновый двигатель сам по себе горячий. А каналы
подачи масла в турбину узенькие и из-за высокой температуры имеют свойство
закоксовываться. Поступление масла уменьшается и от этого турбина
обязательно пострадает. Если турбину разобрать, поверхность ротора будет
посиневшая, значит, было масляное голодание. Ротор перегрет. Вообще есть
много разных причин для досрочного выхода турбины из строя.
Например, может быть топливная система не в порядке — выхлоп
становится грязным, температура отработавших газов увеличивается, а
страдает от этого турбина.
Но, малых объемов бояться не надо, если двигатель исправен, если его
правильно и своевременно обслуживать, если давление масла в норме, если
мощность искусственно не увеличили чип-тюнингом, турбина будет работать и
12
отработает столько, сколько ей отмерил производитель. [5].
Таким образом, безусловно, турбонаддув не повышает надёжности
двигателя, и конечно - же, в плане надёжности, безнаддувный двигатель лучше.
Наличие ротора турбокопрессора вращающегося с очень большой скоростью,
предопределяет повышенные требования двигателя к качеству масла. К тому же если давление наддува высокое, то это снижает ресурс самого двигателя
(обычно у высокофорсированных бензиновых двигателей).
Проблемы с турбонаддувом начинаются в виде увеличенного расхода
масла, который может достигать 1 л/1000 км пробега и выше. Если продолжать
ездить с неисправной турбиной, то она может окончательно выйти из строя (т.е.
её просто заклинит). Происходит это из - за износа подшипников
турбокомпрессора, которые являются самым слабым местом в агрегате
турбонаддува.
Кстати,
стоимость
восстановления
нормальной
работоспособности турбины порой достигает 70% от стоимости самого агрегата
наддува (правда б/у, а не нового).
Здесь следует отметить, что если двигатель имеет промежуточное
охлаждение наддувочного воздуха (т.н.з. INTERCOOLER который
одновременно охлаждает и саму турбину), то она служит дольше, чем турбина
не имеющая охлаждения.
Отмечу что, в большинстве случаев, проблемы с турбонаддувом
встречаются у довольно старых автомобилей, возраст которых превышает 10
лет, хотя конечно - же эта цифра может сильно варьироваться от интенсивности
эксплуатации автомобиля, манеры езды и.т.д. В принципе, турбонаддувных
двигателей не надо бояться, но нужно не забывать про их повышенные
требования к качеству масла и желательно иметь турботаймер, который может
значительно увеличить срок службы турбокомпрессора. [6].
13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе представлена информация об особенностях
высокофорсированных бензиновых двигателях с турбонаддувом.
В итоге необходимо сказать, что принцип работы турбонаддува двигателя
внутреннего сгорания в современном мире – это одна из самых эффективных
систем повышения мощности двигателя, не увеличивая частоты вращения
коленвала и объема цилиндров. Кроме того, что турбонаддув увеличивает
мощность, он еще и экономит расходуемое топливо. В расчете на единицу
топлива снижается и выброс вредных газов, так как топливо сгорает более
полно.
Система турбонаддува может работать как на дизельных, так и на
бензиновых двигателях. Однако более эффективным турбонаддув будет
работать именно на дизелях, так как у них высокая степень сжатия двигателя
при относительно небольшой частоте вращения коленвала. Факторами, которые
сдерживают распространение турбонаддувов на бензиновых двигателях,
выступает то, что не всегда наступает детонация, которая связывается с
увеличением частоты вращения двигателя, а также большая температура
выхлопных газов (1100°С против 700°С у дизелей), в результате чего
нагревается турбонагнетатель.
Однако остались проблемы, присущие всем двигателям с наддувом:
необходимость охлаждения наддувочного воздуха, снижение степени сжатия
для предотвращения аномальных процессов сгорания и соответствующее
ухудшение экономических показателей на частичных нагрузках, обеспечение
надежности двигателя при увеличении нагрузок на несущие детали двигателя
при наддуве, повышение потерь с охлаждающей жидкостью, увеличение
выброса оксидов азота.
14
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1
Двигатель
внутреннего
сгорания
[Электронный
ресурс].
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1
%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8
0%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE_%D1%81%D0%B3
%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F
2
[Электронный
ресурс].
http://systemsauto.ru/engine/internal_combustion_engine.html
3.
[Электронный
turbonadduvom.html
ресурс].
//
//
http://auto-oput.ru/dvigatel/84-dvigateli-s-
4 Проблемы высокофорсированных двигателей [Электронный ресурс]. //
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1
%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8
0%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE_%D1%81%D0%B3
%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F#.D0.A2.D1.83.D1.80.D
0.B1.D0.BE.D0.BD.D0.B0.D0.B3.D0.BD.D0.B5.D1.82.
5 [Электронный ресурс]. // http://www.drive2.ru/l/3894033/
6 Потребительские качеств автомобилей [Электронный ресурс]. //
7 [Электронный ресурс]. // http://www.autoprospect.ru/audi/a4-2001/2-11-1tablica-2-1-kharakteristiki-benzinovykh-dvigatelejj.html
15