Турбина с изменяемой геометрией: как обойти недостатки

Турбина с изменяемой геометрией: как обойти недостатки?

Турбокомпрессор в дизельном двигателе – центральный элемент комфортного и динамичного управления автомобилем. Благодаря турбине, машины даже с небольшим объёмом двигателя становятся настоящими суперкарами, существенно прибавив в мощности.

Но у турбо-технологии есть один недостаток, который водители называют “турбояма”. Он проявляется в снижении мощности двигателя на малых оборотах. Поскольку турбокомпрессор разгоняют выхлопные газы, на небольших оборотах их становится недостаточно для набора оптимальной скорости работы.

Турбокомпрессор

Первоначально все версии двигателя 2.5 CRDI оснащались турбокомпрессором Garrett GT 1752S с перепускной заслонкой. С 2006 года на версиях мощностью 163 и 170 л.с. появился турбокомпрессор BorgWarner BV43 с изменяемой геометрией.

К турбокомпрессорам претензий нет, они выходят из строя из-за проблем с прорывом газов из камер сгорания под клапанную крышку. Известны случаи, когда из-за сильного износа вала роторов и его уплотнений масло из картриджа поступало во впускной коллектор. Двигатель, работая на этом масле, уходил в разнос.

Какое масло заливать в двигатель Хендай Старекс дизель 2.5?

На вопрос какое масло заливать в двигатель Хендай Старекс 2.5 дизель мы можем ответить:

• ZIC X7 DIESEL 5W-30 (стоимость 1.200 рублей за канистру 4л.)

Оно отлично работает в дизельных 2.5 литровых двигателях, для остальных моторов можно использовать синтетические и полусинтетические масла с допусками указанными в этой статье!

Конечно же не обойдем стороной и оригинальный продукт, который соответствует всем требованиям:

• Hyundai-Kia Premium DPF Diesel 5w 30 (стоимость менее 2.000 рублей за канистру 4л.)

Проблема заключается лишь в том, что существует очень высокий шанс нарваться на подделку, ведь в наше время это очень распространенная проблема.

Многие производители, такие как Шелл имеют специальный идентификатор, который позволяет проверить подлинность продукции. Поэтому мы можем предложить такие масла, как:

• Shell Helix Ultra 5W30/5W40 (стоимость 2.400 рублей за канистру 4л.)

• Shell Helix HX8 5W30 (стоимость 1.900 рублей за канистру 4л.)

Отличным решением выбора масла для Hyundai Starex дизель будет специализированный продукт для «нагруженных» автомобилей:

• Mobil Delvac 1 5W-40/10W40 (стоимость 2.200 рублей за канистру 4л.)

Mobil Delvac 1 5W-40 соответствует или превосходит следующие спецификации промышленности и производителей:

То есть, для понимания, данный продукт используют в грузовые двигатели.

Распространенные приемы самостоятельной регулировки тяги актуатора:

• Завинчивание гайки до упора, и потом еще два оборота, чтобы закрыть вестгейт в натяг и увеличить давление.
• Расслабление конца вестгейта для удлинения тяги перепускного клапана.
• Замена пружины устройства на более упругую или более мягкую, чтобы соответственно увеличить или уменьшить давление.
• Установка соленоида, который выпускает часть воздуха, изменяет реальный показатель давления. Обманывая актуатор, пытаются увеличить наддув.

Гаражная регулировка актуатора турбины, которая производится на глаз или по показателям манометра от электронасоса для колес, часто дает непредсказуемый результат. Чтобы решить, оправдан ли риск, стоит узнать, какие именно осложнения в работе устройства могут возникнуть после вмешательства автолюбителя.

5 причин, почему не стоит делать регулировку актуатора самому

1. Поворот гайки даже на 1 мм существенно повлияет на настройку вестгейта.
2. Работа актуатора будет некорректной.
3. Есть риск перенаддува и перегрева турбины или большой потери тяги.
4. Для определения настроек актуатора желательно иметь график/таблицу зависимости давления от оборотов и профессиональное оборудование для измерений. Одним манометром не обойтись.
5. При кустарной регулировке сложно попасть в характеристики нового, исправного актуатора.

Профессиональная настройка актуатора турбины – это гарантия безотказной работы как самого вакуумного регулятора, так и всего турбокомпрессора. И осуществить ее могут в специализированных сервисных центрах компании «Турбомагия».

Супертурбо: все продвинутые системы наддува

Битурбо, твинтурбо, твинскролл. Наверняка вы давно хотели разложить для себя по полочкам, что как работает и чем отличается. Мы подготовили для вас подробный рассказ о плюсах, минусах и надежности каждой из технологий.

Я предельно упростил формулировки, чтобы текст был доступен для понимания широкому кругу читателей. Но для лучшего понимания вопроса рекомендую прочитать мои прошлые публикации о видах наддува и надежности турбомоторов .

Прогресс не стоит на месте, и каждое новое поколение автомобилей должно быть быстрее, экономичнее и мощнее. Часто для повышения мощности используются комбинированные системы наддува, да и «обычные» турбины вовсе не так просты, как кажется на первый взгляд. Каким же образом инженеры научили турбомоторы быть одновременно мощными, эластичными и экономичными? Какие технологии позволяют создавать массовые двигатели с удельной мощностью в 150 л.с. на литр и отличной тягой на низах, и тысячесильных монстров?

«Обычная» турбина

Как я уже писал, турбокомпрессор прост на первый взгляд, но является высокотехнологичным устройством, которое работает в очень жестких условиях. И любое его усложнение сильно сказывается на надежности. Для примера я постараюсь подробнее описать устройство типичного турбокомпрессора без особых усложнений.

Основной частью турбокомпрессора является средний корпус, в нем расположены подшипники скольжения, упорный подшипник и седло уплотнения с кольцами. В самом корпусе есть каналы для прохождения через него масла и охлаждающей жидкости. На совсем старых конструкциях обходились только маслом и для смазки и для охлаждения, но такие турбины не применяются на серийных машинах уже давно. Для предохранения среднего корпуса от воздействия горячих выхлопных газов служит жароотражатель.

В средний корпус устанавливается турбинный вал. Эта деталь не просто вал, конструктивно он соединен с турбинным колесом неразъемным соединением, чаще всего сваркой трением или выполнен из цельного куска металла. Иногда для создания крыльчатки используется керамика-прочности и коррозийной устойчивости лучших конструкционных сталей может не хватать. Сам вал имеет сложную форму, на нем есть утолщение для уплотнения и упорный выступ, а форма цилиндрической части рассчитана с учетом теплового расширения во время работы.

На турбинный вал надевается компрессорное колесо. Оно изготовлено обычно их алюминия и фиксируется на валу гайкой.

Конструкция из среднего корпуса, установленного в него турбинного вала и компрессорного колеса называется картриджем. После сборки этот узел тщательно балансируется, ведь работает он при очень высоких оборотах и малейший дисбаланс быстро выведет его из строя.

Еще турбине нужны две «улитки» — турбинная и компрессорная. Часто они индивидуальны для каждого производителя машин, тогда как центральная часть — картридж и размеры турбинного и компрессорного колеса являются признаками конкретной модели турбины и ее модификации.

Для предохранения от слишком высокого давления наддува используется клапан сброса давления газов, он же вастегейт. Обычно он является частью турбинной улитки и управляется вакуумом. Он закрыт при обычном режиме работы турбины и открывается в случае слишком высокого давления наддува или других проблем в работе мотора, сбрасывая скорость вращения турбины.

А теперь о том, как используют турбины и какие технологии применяют, чтобы достичь самых высоких показателей моторов.

Twin-turbo и Bi-turbo

Чем больше и мощнее мотор, тем больше воздуха нужно подавать в цилиндры. Для этого нужно сделать турбину больше или быстрее. А чем больше размер турбины, тем тяжелее ее крыльчатки и тем инерционнее она получается. При нажатии на педаль газа открывается дроссельная заслонка и больше горючей смеси попадает в цилиндры. Образуется больше выхлопных газов и они раскручивают турбину до более высокой частоты вращения, что, в свою очередь, увеличивает количество подаваемой горючей смеси в цилиндры. Чтобы сократить время раскрутки турбин и сопутствующую им «турбояму», изначально испробовали способы, которые называются твин-турбо и би-турбо.

Это две разные технологии, но маркетологи компаний-производителей внесли немало путаницы. Например, на Maserati Biturbo и Mercedes AMG Biturbo на самом деле используют технологию твин-турбо. Так в чем же разница? Изначально Twin Turbo («турбины-близнецы») называлась технология, при которой выхлопные газы разделялись на два равных потока и распределялись на две одинаковые турбины малого размера. Это позволяло получить лучшее время отклика, а иногда и упростить конструкцию мотора, используя недорогие турбокомпрессоры, что очень актуально для V образных двигателей с выхлопными коллекторами «вниз».

Фото:twin turbo Nissan

Обозначение Biturbo («двойная турбина») же относят к конструкциям, в которых применяются последовательно подключенные ко впуску две турбины-маленькую и большую. Маленькая хорошо работает на малой нагрузке, быстро раскручивается и обеспечивает тягу «на низах», а потом в действие вступает большая турбина, более эффективная на большой нагрузке. Маленькая турбина в этот момент отключается системой дроссельных заслонок.

Преимуществом такой схемы является большая эффективность одной большой турбины на большой нагрузке: она обеспечивает лучшее давление и меньший нагрев воздуха при большом ресурсе. А еще вместо маленького турбокомпрессора можно использовать механический или электронагнетатель. Они нагревают воздух меньше, чем турбокомпрессор, и не инерционны.

Но как же потери мощности, которые нужны для их раскрутки? Потери на их привод при малой нагрузке не так существенны. Но расплатой за улучшение характеристик турбин является усложнение впускной системы, приходится использовать много труб и дроссельные заслонки, переключающие потоки воздуха.

Обе технологии используются до сих пор всеми производителями, но все они значительно удорожают мотор, ведь дорогих турбокомпрессоров становится в два раза больше, а система управления ими — сложнее. Для сильно форсированных моторов альтернативы этим технологиям нет или почти нет. Но иногда можно просто улучшить конструкцию стандартной турбины.

Тонкое управление вастегейтом

Wastegate – это, дословно, «ворота для сброса», то есть перепускной клапан. На первых турбинах вастегейт работает очень просто: когда давление на впуске преодолевало натяжение пружины, он открывался, стравливал газы и давление падало. Позже систему усложнили: теперь его открытием руководила не только разница давлений, но и электроника, учитывающая множество параметров — обогащение смеси, режим движения, температуру, детонацию и умеющую избегать нежелательных режимов работы самой турбины. Но управлялся он точно так же — пневматикой. Когда нужно было сбросить давление, клапан просто открывался.

Получить качественный скачок характеристик позволяла плавная регулировка степени открытия перепускного клапана. В этом случае турбина может чаще работать с максимальной отдачей, даже при малых оборотах, а на средних нагрузках уже вступает в действие регулирование и в опасные режимы турбина не переходит.

К сожалению, такой способ сложнее. Для его реализации потребовалось разместить электропривод регулировки рядом с турбиной, что понизило ее надежность: электронике приходится работать в очень жестких условиях, при высокой температуре и высокой вибрации. Но улучшение характеристик стоит того и почти все современные турбины высокофорсированных небольших моторов имеют такую конструкцию.

Более эффективное турбинное колесо. Twinscroll

В поисках повышения эффективности одиночной турбины конструкторская мысль придумала способ, который позволял увеличить эффективность работы турбины и на малых и на больших нагрузках. Турбинное колесо, на которое воздействуют выхлопные газы, разделили на две части, отсюда и название технологии – twin scroll (“двойная улитка”), одна часть турбины более эффективна на большой нагрузке, а другая — на малой, но раскручивают они одно и то же компрессорное колесо на общем валу. Турбина получается не намного сложнее, но несколько эффективнее.

Типы дизельных двигателей

Существует несколько типов дизельных моторов. Различие в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания — их называю дизелями с непосредственным впрыском — топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. Непосредственный впрыск применяется на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это связано с трудностями процесса сгорания, а также повышенным шумом и вибрацией.

Благодаря внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить экономичность, снизить шум и вибрацию.

Наиболее распространенным является другой тип дизеля — с раздельной камерой сгорания. Впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера, выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования. Самовоспламенение начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания.

При раздельной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Такие двигатели составляют большинство среди устанавливаемых на современные автомобили.

Кузов

Хендай, ввезенные из Южной Кореи, не имеют дополнительной антикоррозионной защиты, что вызывает беспокойство среди владельцев. Комплекс работ по обработке днища, колесных арок и внутренних полостей обойдется в 10 000 рублей. К счастью, кузовное железо к коррозии не склонно. Рыжие пятна спустя 3-5 лет можно найти лишь на задней двери – под остеклением.

А вот трубки под днищем коррозируют активно. Их замена может понадобиться уже через 3-5 лет. За комплект трубок заднего отопителя придется выложить около 6 000 рублей, а заднего кондиционера – около 12 000 рублей.

Для удобства посадки и погрузки предусмотрены две практичные боковые двери сдвижного типа. После 150-200 тыс. км изнашиваются ролики – появляется стук на неровностях.