Пространства имён
Варианты
Действия

Турбокомпрессор

Материал из Энциклопедия журнала "За рулем"
Перейти к: навигация, поиск

Турбокомпрессор работает под воздействием потока горячих отработавших газов, вращающих его ротор с частотой 150–230 тысяч об/мин. В этих условиях даже небольшое нарушение работы приводит к его повреждению.

Содержание

Об­щие све­де­ния

Мощ­ность, раз­ви­ва­е­мая пор­ш­не­вым дви­га­те­лем вну­т­рен­не­го сго­ра­ния, за­ви­сит от на­пол­не­ния ци­лин­д­ров го­рю­чей сме­сью. С уве­ли­че­ни­ем ча­с­то­ты вра­ще­ния ко­лен­ча­то­го ва­ла мощ­ность до­сти­га­ет мак­си­маль­ной ве­ли­чи­ны1, а за­тем на­чи­на­ет па­дать. Это свя­за­но с тем, что с рос­том ско­ро­сти воз­душ­но­го по­то­ка на­пол­не­ние умень­ша­ет­ся из-за уве­ли­че­ния со­про­тив­ле­ния впу­ск­но­го тру­бо­про­во­да. Для улуч­ше­ния мощ­но­ст­ных ха­рак­те­ри­с­тик мо­то­ров ис­поль­зу­ют над­дув.
Над­дув — на­гне­та­ние воз­ду­ха в ци­лин­д­ры дви­га­те­ля для уве­ли­че­ния их на­пол­не­ния го­рю­чей сме­сью. Из­бы­точ­ное дав­ле­ние вы­ше ат­мо­сфер­но­го по­лу­ча­ют с по­мо­щью раз­лич­ных на­гне­та­те­лей (ком­прес­со­ров), что поз­во­ля­ет по­вы­сить мощ­ность мо­то­ра2 при тех же га­ба­ри­тах и мас­се. Ком­прес­со­ры с ме­ха­ни­че­с­ким при­во­дом от ко­лен­ча­то­го ва­ла дви­га­те­ля тре­бу­ют до­пол­ни­тель­ных за­трат топ­ли­ва и име­ют ог­ра­ни­чен­ное при­ме­не­ние.
Тур­бо­ком­прес­со­ры при­во­дят­ся в дей­ст­вие не­ис­поль­зу­е­мой энер­ги­ей от­ра­бо­тав­ших га­зов. Они по­лу­чи­ли в на­сто­я­щее вре­мя на­и­боль­шее рас­про­ст­ра­не­ние, так как не тре­бу­ют до­пол­ни­тель­но­го рас­хо­да топ­ли­ва в от­ли­чие от ком­прес­со­ров с ме­ха­ни­че­с­ким при­во­дом. Тур­бо­ком­прес­со­ры, как пра­ви­ло, снаб­жа­ют­ся ох­ла­ди­те­лем.
Ох­ла­ди­тель над­ду­воч­но­го воз­ду­ха ус­та­нав­ли­ва­ет­ся на вы­хо­де из тур­бо­ком­прес­со­ра для умень­ше­ния тем­пе­ра­ту­ры го­рю­чей сме­си и уве­ли­че­ния ее плот­но­с­ти. При этом по­вы­ша­ет­ся на­пол­не­ние ци­лин­д­ров, сни­жа­ет­ся теп­ло­вая на­груз­ка на де­та­ли дви­га­те­ля и умень­ша­ет­ся со­дер­жа­ние окис­лов азо­та в от­ра­бо­тав­ших га­зах3.

Турбокомпрессор 1.jpg

Ус­т­рой­ст­во тур­бо­ком­прес­со­ра вклю­ча­ет в се­бя три ос­нов­ные ча­с­ти — кор­пус тур­би­ны, кор­пус под­шип­ни­ков с ро­то­ром в сбо­ре и кор­пус ком­прес­со­ра.

Турбокомпрессор
1 — Корпус подшипников;
2 — Турбинное колесо;
3 — Перепускной клапан;
4 — Корпус турбины;
5 — Масляные каналы;
6 — Вал ротора;
7 — подшипник скольжения;
8 — компрессорное колесо;
9 — корпус компрессора;
10 — пневмопривод перепускного клапана

  • Кор­пу­са тур­би­ны и ком­прес­со­ра в оби­хо­де на­зы­ва­ют “улит­ки”. Тур­бин­ный кор­пус свя­зан с вы­пу­ск­ным, а ком­прес­сор­ный — с впу­ск­ным тру­бо­про­во­да­ми.
  • В кор­пу­се под­шип­ни­ков ус­та­нов­лен ро­тор в сбо­ре, пред­став­ля­ю­щий со­бой вал, на ко­то­ром же­ст­ко за­креп­ле­ны тур­бин­ное и ком­прес­сор­ное ко­ле­са с ло­па­с­тя­ми. Ро­тор вра­ща­ет­ся на под­шип­ни­ках сколь­же­ния. Они сма­зы­ва­ют­ся и ох­лаж­да­ют­ся мо­тор­ным мас­лом, по­сту­па­ю­щим из си­с­те­мы смаз­ки дви­га­те­ля. Для сни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры кор­пу­са в нем мо­гут быть пре­ду­с­мо­т­ре­ны ка­на­лы по­да­чи ох­лаж­да­ю­щей жид­ко­с­ти.

Ог­ра­ни­че­ние дав­ле­ния над­ду­ва осу­ще­ств­ля­ют с це­лью за­щи­тить дви­га­тель от пе­ре­груз­ки.
Пе­ре­пу­ск­ной кла­пан, уп­рав­ля­е­мый пнев­ма­ти­че­с­ким при­во­дом, при оп­ре­де­лен­ной ве­ли­чи­не дав­ле­ния над­ду­ва на­прав­ля­ет часть от­ра­бо­тав­ших га­зов в об­ход тур­би­ны.

Турбокомпрессор 2.jpg

По­во­рот­ные ло­пат­ки, ус­та­нов­лен­ные в кор­пу­се тур­би­ны не­ко­то­рых ком­прес­со­ров, поз­во­ля­ют из­ме­нять ее про­ход­ное се­че­ние и со­от­вет­ст­вен­но дав­ле­ние над­ду­ва.

Турбокомпрессор с изменяемым проходным сечением корпуса турбины:
1 — турбинное колесо
2 — поворотные лопатки

Ра­бо­та тур­бо­ком­прес­со­ра про­ис­хо­дит под воз­дей­ст­ви­ем по­то­ка от­ра­бо­тав­ших га­зов, вра­ща­ю­щих тур­бин­ное ко­ле­со и вал ро­то­ра. Ус­та­нов­лен­ное на том же ва­лу ком­прес­сор­ное ко­ле­со на­гне­та­ет воз­дух во впу­ск­ной тру­бо­про­вод. На не­ко­то­рых ре­жи­мах ра­бо­ты мо­то­ра про­яв­ля­ют се­бя осо­бен­но­с­ти тур­бо­над­ду­ва.

Тур­бо­яма

"Тур­бо­яма” (тур­бо­лаг)” — за­держ­ка уве­ли­че­ния обо­ро­тов и мощ­но­с­ти дви­га­те­ля при рез­ком на­жа­тии на пе­даль ак­се­ле­ра­то­ра (“га­за”). Эф­фект свя­зан с инер­ци­он­но­с­тью си­с­те­мы — тре­бу­ет­ся вре­мя, что­бы ус­ко­рив­ший­ся по­ток вы­хлоп­ных га­зов рас­кру­тил тур­би­ну. Ос­нов­ной спо­соб ус­т­ра­не­ния — сни­же­ние раз­ме­ров и мас­сы вра­ща­ю­щих­ся де­та­лей для об­лег­че­ния их бы­ст­ро­го рас­кру­чи­ва­ния. Од­на­ко это ве­дет к сни­же­нию про­из­во­ди­тель­но­сти тур­бо­ком­прес­со­ра и для со­хра­не­ния не­об­хо­ди­мо­го да­в­ле­ния над­ду­ва при­хо­дит­ся уве­ли­чи­вать ча­с­то­ту вра­ще­ния ро­то­ра или при­ме­нять кор­пус тур­би­ны с из­ме­ня­е­мым про­ход­ным се­че­ни­ем.

Тур­бо­под­хват

“Тур­бо­под­хват” воз­ни­ка­ет при уве­ли­че­нии обо­ро­тов и ско­ро­сти дви­же­ния вы­хлоп­ных га­зов по­сле пре­одо­ле­ния “тур­бо­ямы”. Вслед­ст­вие это­го рез­ко уве­ли­чи­ва­ет­ся дав­ле­ние над­ду­ва, со­зда­ва­е­мо­го тур­бо­ком­прес­со­ром и, со­от­вет­ст­вен­но, мощ­ность дви­га­те­ля. Что­бы ис­клю­чить пе­ре­груз­ку де­та­лей кри­во­шип­но-ша­тун­но­го ме­ха­низ­ма и де­то­на­цию4 (в бен­зи­но­вых дви­га­те­лях), не­об­хо­ди­мо та­кое же рез­кое ог­ра­ни­че­ние дав­ле­ния над­ду­ва.
На­и­бо­лее эф­фек­тив­ный спо­соб ус­т­ра­не­ния этих не­до­стат­ков — ос­на­ще­ние со­вре­мен­ных тур­бо­ком­прес­со­ров эле­к­трон­ной си­с­те­мой уп­рав­ле­ния.

Над­дув Ох­ла­ди­тель над­ду­воч­но­го воз­ду­ха

Над­дув — на­гне­та­ние воз­ду­ха в ци­лин­д­ры дви­га­те­ля для уве­ли­че­ния их на­пол­не­ния го­рю­чей сме­сью. Из­бы­точ­ное дав­ле­ние вы­ше ат­мо­сфер­но­го по­лу­ча­ют с по­мо­щью раз­лич­ных на­гне­та­те­лей (ком­прес­со­ров), что поз­во­ля­ет по­вы­сить мощ­ность мо­то­ра2 при тех же га­ба­ри­тах и мас­се.

Ох­ла­ди­тель над­ду­воч­но­го воз­ду­ха ус­та­нав­ли­ва­ет­ся на вы­хо­де из тур­бо­ком­прес­со­ра для умень­ше­ния тем­пе­ра­ту­ры го­рю­чей сме­си и уве­ли­че­ния ее плот­но­с­ти. При этом по­вы­ша­ет­ся на­пол­не­ние ци­лин­д­ров, сни­жа­ет­ся теп­ло­вая на­груз­ка на де­та­ли дви­га­те­ля и умень­ша­ет­ся со­дер­жа­ние окис­лов азо­та в от­ра­бо­тав­ших га­зах.

Назад

Не­ис­прав­но­с­ти и ре­монт тур­бо­ком­прес­со­ров

Основные при­чи­ны преж­де­вре­мен­но­го вы­хо­да из строя тур­бо­ком­прес­со­ра свя­за­ны с ухуд­ше­ни­ем смаз­ки под­шип­ни­ков ро­то­ра, за­гряз­не­ни­ем мас­ла и по­па­да­ни­ем в ло­па­с­ти ко­лес по­сто­рон­них пред­ме­тов.

  • Не­до­ста­ток мас­ла, сма­зы­ва­ю­ще­го под­шип­ни­ки, вы­зы­ва­ет его пе­ре­грев и кок­со­ва­ние на тру­щих­ся по­верх­но­с­тях, на­во­ла­ки­ва­ние ме­тал­ла на ось ро­то­ра, ин­тен­сив­ный из­нос со­пря­га­е­мых де­та­лей. Про­ис­хо­дит уве­ли­че­ние осе­во­го и ра­ди­аль­но­го за­зо­ров ро­то­ра и за­де­ва­ние ло­па­с­тей ко­лес за кор­пус. По­вы­шен­ная тем­пе­ра­ту­ра от­ра­бо­тав­ших га­зов, на­при­мер при не­пра­виль­но ус­та­нов­лен­ных мо­мен­тах за­жи­га­ния и впры­с­ка, ус­ко­ря­ет этот про­цесс.
  • За­гряз­не­ние по­сту­па­ю­ще­го мас­ла про­дук­та­ми из­но­са дви­га­те­ля и пло­хая его филь­т­ра­ция вы­зы­ва­ют об­ра­зо­ва­ние за­ди­ров на ра­бо­чих по­верх­но­с­тях под­шип­ни­ков и ротора и их ус­ко­рен­ный вы­ход из строя. По­след­ст­вия ана­ло­гич­ны опи­сан­ным вы­ше.

По­вреж­дение ком­прес­сор­ного ко­ле­са возможно при по­па­да­нии по­сто­рон­них пред­ме­тов на его ло­па­с­ти в слу­чае раз­гер­ме­ти­за­ции тру­бо­про­во­да меж­ду воз­душ­ным филь­т­ром и тур­бо­ком­прес­со­ром.

  • Пов­ре­ж­де­ние тур­бин­но­го ко­ле­са про­ис­хо­дит при по­па­да­нии ку­соч­ков ока­ли­ны со сте­нок вы­пу­ск­но­го тру­бо­про­во­да или мел­ки­х об­лом­ков кла­па­нов, порш­не­вых ко­лец и порш­ней дви­га­те­ля.

В свя­зи с тем, что ча­с­то­та вра­ще­ния ро­то­ра очень ве­ли­ка, ма­лей­шее на­ру­ше­ние ди­на­ми­че­с­кой ба­лан­си­ров­ки при де­фор­ма­ции ло­па­с­тей ко­лес вы­зы­ва­ет би­е­ния и вы­ход уз­ла из строя.

При­зна­ки не­ис­прав­но­с­ти тур­бо­ком­прес­со­ров пред­став­ле­ны в таб­ли­це.

Турбокомпрессор 3.jpg


На­и­бо­лее рас­про­ст­ра­нен­ные ре­монт­ные опе­ра­ции:

  • Внеш­ний ос­мотр кор­пус­ных де­та­лей на на­ли­чие тре­щин и дру­гих по­вреж­де­ний.
  • Ча­с­тич­ная раз­бор­ка (сня­тие тур­бин­но­го и ком­прес­сор­но­го кор­пу­сов) для оцен­ки со­сто­я­ния и сте­пе­ни по­вреж­де­ния ло­па­ток и оп­ре­де­ле­ние ра­ди­аль­но­го люф­та ро­то­ра в под­шип­ни­ках сред­не­го кор­пу­са.
  • При об­на­ру­же­нии се­рь­ез­ных по­вреж­де­ний ло­па­ток или повышенного люф­та ро­то­ра тур­бо­ком­прес­сор пол­но­стью раз­би­ра­ет­ся, де­та­ли тща­тель­но очи­ща­ют­ся от за­гряз­не­ний, де­фек­ту­ют­ся.
  • Кор­пус тур­би­ны под­вер­га­ет­ся пе­с­ко­ст­руй­ной об­ра­бот­ке, вос­ста­нав­ли­ва­ют­ся резь­бо­вые от­вер­стия и на­но­сит­ся за­щит­ное по­кры­тие.
  • Кор­пус ком­прес­со­ра под­вер­га­ет­ся пе­с­ко­ст­руй­ной об­ра­бот­ке и вос­ста­нав­ли­ва­ют­ся резь­бо­вые от­вер­стия.
  • Кор­пус подшипников под­вер­га­ет­ся пе­с­ко­ст­руй­ной об­ра­бот­ке и вос­ста­но­в­ле­нию по­са­доч­ных мест под под­шип­ни­ки сколь­же­ния и уп­лот­ни­тель­ные коль­ца.
  • Вал ро­то­ра шли­фу­ет­ся по на­руж­ной по­верх­но­с­ти и про­та­чи­ва­ет­ся ка­нав­ка под ре­монт­ное уп­лот­ни­тель­ное коль­цо.
  • Тур­бин­ное и ком­прес­сор­ное ко­ле­са под­вер­га­ют­ся пе­с­ко­ст­руй­ной об­ра­бот­ке. За­тем про­из­во­дит­ся ба­лан­си­ров­ка на спе­ци­аль­ном стен­де в со­от­вет­ст­вии с тре­бо­ва­ни­я­ми из­го­то­ви­те­ля.
  • Все под­шип­ни­ки и уп­лот­не­ния ме­ня­ют­ся на но­вые.
  • Тур­бо­ком­прес­сор со­би­ра­ет­ся, окон­ча­тель­но ба­лан­си­ру­ет­ся и про­ве­ря­ет­ся на от­сут­ст­вие уте­чек мас­ла с по­мо­щью спе­ци­аль­но­го “го­ря­че­го” стен­да, на ко­то­ром со­зда­ют­ся ус­ло­вия ра­бо­ты, как на дви­га­те­ле.

Ус­та­нов­ку на ав­то­мо­биль от­ре­мон­ти­ро­ван­но­го тур­бо­ком­прес­со­ра на­до до­ве­рять спе­ци­а­ли­с­там, так как га­ран­тия на ра­бо­то­спо­соб­ность вос­ста­нов­лен­ного уз­ла со­хра­ня­ет­ся толь­ко при обя­за­тель­ном вы­пол­не­нии сле­ду­ю­щих опе­ра­ций:

  • уда­ля­ют все за­гряз­не­ния из впу­ск­но­го и вы­пу­ск­но­го тру­бо­про­во­дов;
  • про­чи­ща­ют труб­ки под­во­да и от­во­да мас­ла к тур­бо­ком­прес­со­ру или при не­об­хо­ди­мо­с­ти за­ме­ня­ют их на но­вые;
  • про­ве­ря­ют на на­ли­чие тре­щин фла­нец вы­пу­ск­но­го кол­лек­то­ра для при­со­е­ди­не­ния тур­бо­ком­прес­со­ра;
  • за­ме­ня­ют мо­тор­ное мас­ло в дви­га­те­ле, мас­ля­ный фильтр и при не­об­хо­ди­мо­с­ти воз­душ­ный.
  • Кро­ме то­го, при сбор­ке со­еди­не­ний тру­бо­про­во­дов не до­пу­с­ка­ет­ся ис­поль­зо­ва­ние лю­бых гер­ме­ти­ков, так как их за­твер­дев­шие ку­с­ки мо­гут по­пасть в ло­па­с­ти ко­лес или в систему смазки и пол­но­стью вы­ве­с­ти узел из строя.

Ре­ко­мен­да­ции

Экс­плу­а­ти­руя ав­то­мо­биль с тур­бо­ком­прес­со­ром, же­ла­тель­но ори­ен­ти­ро­вать­ся на сле­ду­ю­щие пра­ви­ла.

  • Нель­зя глу­шить дви­га­тель на по­вы­шен­ных обо­ро­тах, сна­ча­ла сле­ду­ет пе­рей­ти на хо­ло­с­той ход на 3–5 ми­нут, и толь­ко по­сле это­го ос­та­но­вить мо­тор.
  • Пе­ред тем как тро­нуть­ся с ме­с­та, обя­за­тель­но дать дви­га­те­лю по­ра­бо­тать на хо­ло­с­том хо­ду ми­ни­мум 30 се­кунд.
  • Не­об­хо­ди­мо свое­вре­мен­но ме­нять мо­тор­ное мас­ло, мас­ля­ный и воз­душ­ный филь­т­ры, ис­поль­зуя толь­ко ре­ко­мен­до­ван­ные ав­то­за­во­дом для дан­но­го дви­га­те­ля с тур­бо­над­ду­вом. У ав­то­мо­би­лей с про­бе­гом свы­ше 150 тыс. км та­кая за­ме­на ре­ко­мен­ду­ет­ся че­рез 5–7 тыс.км.
  • Сле­ду­ет пе­ри­о­ди­че­с­ки про­во­дить ди­а­гно­с­ти­ку дви­га­те­ля. При этом спе­ци­а­ли­с­ты осо­бое вни­ма­ние об­ра­ща­ют на ре­гу­ли­ров­ку топ­лив­ной ап­па­ра­ту­ры, си­с­те­мы за­жи­га­ния в бен­зи­но­вых мо­то­рах и ис­прав­ность вен­ти­ля­ции кар­те­ра.

1 Двигатель развивает максимальную мощность при определенной частоте вращения, именуемой “обороты максимальной мощности”.
2 В отличие от “наддувных”, двигатели без наддува иногда называют “атмосферные”.
3 Некоторые из окислов азота являются токсичными и даже канцерогенными.

Назад

-->
Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.
-->