10Июл

Настройка турбины с изменяемой геометрией: Турбина двигателя с изменяемой геометрией (VNT)

10 Июл 2023 alexxlab Комментировать

Настройка турбины на станке TurboTest

Станок TurboTest (ТТ) – это запатентованное оборудование нового поколения для настройки всех типов автотурбин.

Он укомплектован современными расходомерами, которые с высочайшей точностью измеряют расход воздуха в компрессоре. 

С помощью станка ТТнастраивают геометрию компрессора турбины,  с электронным или механическим актуатором, используя вращение вала турбокомпрессора. 

Пару слов об актуаторе. Этот элемент называют защитником турбины.  В конструкции турбин высокого давления предусмотрен клапан, который защищает агрегат от перегрузок, устраняя избыточное давление при высоких оборотах. Этот клапан называют по-разному: вестгейт, вакуумный регулятор или же актуатор. 

 

Регулировка турбины на станке TurboTest позволяет качественно настроить агрегат, при этом важно использовать только новые комплектующие, такие как крыльчатка, геометрия и вал.

Вторая версия станка TT Expert отличается уникальной особенностью – возможностью перепрограммирования электронных актуаторов.  

Какие функции выполняет станок

  1. Настраивает механизм изменяемой геометрии в ходе измерения давления наддува. Это выполняется следующими способами:
         — Регулировка длины штока пневматического или вакуумного актуатора;
         — Регулировка стопорного винта, расположенного на корпусе подшипников;
         — Регулировка углового положения корпуса турбины;
         — Изменение положения электронного актуатора на кронштейне.
  2. Измеряет производительность компрессорной части турбины, а также сравнивает показания производительности с оригинальным агрегатом.
  3. Проверяет компрессор на герметичность.

Преимущества настройки турбины на станке ТТ

В чем отличие станка TurboTest от других?

  • Это единственный в мире стенд, который служит для настройки восстановленных турбин с изменяемой геометрией (VNT, VGT). 
  • С его помощью проверяют производительность компрессорной части турбины. 
  • Калибровка изменяемой геометрии турбонагнетателя выполняется в три этапа – это тройная гарантия качественной настройки всех рабочих положений геометрии под параметры заводов-производителей.
     

Принцип работы станка

Устройство имитирует работу турбины в условиях эксплуатации. При этом масло подается в компрессор. Тогда как в других станках вал блокируется при помощи ключа. 

TurboTest сравнивает данные оригинальных турбокомпрессоров (в базовом варианте сохранены 200 единиц) с теми данными, которые получает от восстановленной турбины.

Интерфейс программного обеспечения достаточно прост, выполнен на русском языке, благодаря чему турбина настраивается в минимальные сроки. 

При желании оператор может прописать дополнительные данные, для этого нужно иметь в своем распоряжении оригинальный образец турбины. 

Оснащение станка: 

  • Наличие USB-портов;
  • TFT-активный монитор 17;
  • Microsoft Windows 7 Embedded;
  • Наличие встроенного принтера А4;
  • Wi-Fi, Ethernet;
  • Возможность удаленной диагностики при помощиTeamViewer.

Компания Turbo Magic использует в своей работе по ремонту и обслуживанию турбин данный станок, который имеет массу преимуществ перед аналогами. Это — многофункциональность, качество и скорость настройки, возможность восстанавливать самые разные типы турбин.

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Диагностика, регулировка, настройка турбины на стенде в нашем автосервисе в Санкт-Петербурге

Дата публикации: 30.07.2018

Турбина, будучи наиболее капризным компонентом двигателя, требует к себе особого отношения. Поэтому, кстати, многие автолюбители, зная о всех преимуществах, которые дает этот агрегат мотору (а с недавнего времени системами турбонаддува стали оснащаться и бензиновые двигатели), все-таки предпочитают традиционные атмосферные силовые агрегаты.

Дескать, при выходе этой системы из строя замучаешься ее ремонтировать и настраивать. Но после того, как в нашем автосервисе появился современный стенд, позволяющий выставлять рабочие параметры этого агрегата с идеальной точностью, ремонт турбины в СПб существенно упростился – он стал не только более качественным, но и занимает теперь значительно меньше времени.

Для чего нужен испытательный стенд: регулировка, настройка и проверка турбины

Стенд – это устройство, позволяющее имитировать для турбокмпрессора рабочие условия и в процессе ее калибровки менять их. То есть, наблюдать, как настраиваемый агрегат ведет себя на всех стадиях работы мотора, начиная от его запуска и заканчивая работой турбины на повышенных оборотах разогретого до максимальной температуры мотора. И, что немаловажно, регулировка турбины на стенде осуществляется посредством всего нескольких манипуляций мастера – результат каждой моментально высвечивается на электронном табло. Сам же стенд представляет собой весьма сложное электронно-механическое устройство, перед работой с которым мастер должен пройти курс обучения.

Заметки на полях. Турбине приходится работать в поистине экстремальных условиях: скорость вращения ее лопастей в разы превышает частоту вращения коленчатого и распределительного валов, к тому же с одного конца она раскаляется поступающими в нее выхлопными газами, с другого, наоборот, охлаждается потоком атмосферного воздуха. Так что ничего удивительного в том, что этот агрегат чаще прочих выходит из строя, нет. Поэтому от точности регулировок турбокомпрессора зависит не только КПД всего устройства в целом, но и его долговечность.

Но стенд необходим не только при отладке уже отремонтированного агрегата, он, в первую очередь, используется в качестве диагностического оборудования. Зачастую при визуальном осмотре не удается определить неисправность этого агрегата, а следить за качеством его работы непосредственно на двигателе невозможно. Тут-то и возникает необходимость в специальном оборудовании. Диагностика турбины на стенде позволяет в считанные минуты отыскать неисправный узел тестируемого агрегата, а порой даже эту неисправность устранить, не снимая компрессор со стенда – просто восстановив точность его регулировок.

Неисправности турбины

Справедливости ради, скажем, что все-таки большинство неисправностей этого механизма связаны с поломкой тех или иных его компонентов. Понять, что этот агрегат по тем или иным причинам работает не в полную силу, можно по возникновению следующих симптомов:

  • существенное снижение мощности мотора. Это первый признак того, что в камеры сгорания попадает недостаточное количество воздуха, стало быть, виной тому – низкая эффективность механизма турбонаддува;
  • изменение цвета выхлопа. Иссиня-черный дым говорит о попадании масла в цилиндры. В подавляющем большинстве случаев это происходит посредством турбины. Эта неисправность сопровождается повышенным расходом моторного масла. Густой черный дым свидетельствует о неполном сгорании топлива, то есть о низком уровне воздуха в топливовоздушной смеси, а белый, напротив, о чрезмерной активности системы турбонаддува;
  • наличие посторонних звуков, сопровождающих работу турбокомпрессора, равно как и чрезмерно шумная его работа – признаки механической поломки: либо так дает о себе знать износ подшипников, либо деформирована какая-то из деталей рассматриваемого нами агрегата.

Диагностика и ремонт турбины

Мастер, занимаясь ремонтом турбокомпрессора, выказавшего один или сразу несколько описанных выше признаков, первым делом проводит его визуальный осмотр – иногда неисправность удается определить сразу. Но так происходит далеко не всегда. Поэтому, демонтировав агрегат с двигателя, мастер нашего автосервиса не разбирает турбину, а отправляет ее на стенд. Проверка турбины на стенде занимает всего несколько минут – на электронном табло моментально высвечиваются все ее рабочие параметры. Если значение какого-либо из них не попадает в «зеленый сектор», значит, именно этот параметр и требует дополнительной регулировки.

Отдельно следует сказать о ремонте турбин с изменяемой геометрией. В этом вопросе обойтись без современного диагностического оборудования вообще невозможно. Потому как выставить все рабочие параметры этого агрегата с максимальной точностью возможно только непосредственно в процессе его работы, причем, не только определить параметры наддува турбокомпрессора, но и, в случае, если те не соответствуют норме, тут же их и выправить.

Только на стенде проверка изменяемой геометрии лопастей турбины может дать результат достаточно точный.

Заметки на полях. Особенность работы этого устройства состоит в том, что лопасти такой турбины имеют возможность изменять угол своего наклона, тем самым регулируя интенсивность воздушного потока, направляемого в камеры сгорания двигателя. Таким образом, регулируется уровень содержания кислорода в топливовоздушной смеси. От того, насколько четко этот механизм работает, зависит полнота сгорания топлива в цилиндрах. С этой целью на стенде осуществляется проверка изменяемой геометрии лопастей турбины, а при необходимости, и регулировка их угла поворота.

Не менее важна и точность настройки еще одного агрегата системы турбонаддува – актуатора. Он обеспечивает снижение давления в системе при работе мотора на высоких оборотах. В эти моменты двигатель и так испытывает наивысшее напряжение, так что высокая интенсивность наддува воздуха в его цилиндры не требуется. В противном случае это приведет к ускоренному износу всех компонентов цилиндро-поршневой группы.

Калибровка и настройка актуатора также осуществляется на диагностическом стенде. Задача мастера состоит в том, чтобы добиться своевременного перенаправления этим устройством отработанных газов в обход турбинного колеса.

Важно: наличие в автосервисе современного высокотехнологичного ремонтно-диагностического оборудования еще не обеспечивает качество оказываемых здесь услуг. Каким бы «навороченным» и дорогим ни было оборудование, а качество ремонта турбины обеспечивается мастерством и квалификацией работающих здесь специалистов. Наши мастера прошли курс обучения работы со стендом и имеют большой опыт в диагностике и ремонте турбокомпрессоров самых разных двигателей. Поэтому, обратившись к нам, вы можете быть уверены: ремонт системы турбонаддува вашего автомобиля будет выполнен максимально качественно, а настройки агрегата будут идеальными.

Tech Spotlight: Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией

С наступлением «зеленой революции» турбокомпрессоры наделали много шума. Независимо от того, служит ли это цели повышения производительности транспортных средств или просто делает наших повседневных водителей более эффективными. Автомобили с турбонаддувом часто испытывают «запаздывание» на более низких скоростях из-за времени, необходимого для достаточного давления выхлопных газов, чтобы создать и раскрутить турбонаддув. Это часто улучшалось за счет установки нескольких турбин, а также нескольких других новых технологий, таких как комбинированная установка двойного нагнетателя Volkswagen или турбины с электрическим приводом (часто используемые в гонках, но еще не на легковых автомобилях).

Другим вариантом, хотя и не часто используемым, является турбокомпрессор с изменяемой геометрией, который также известен под многими названиями, такими как регулируемая лопасть или регулируемое сопло. Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией работают по принципу регулировки соотношения сторон, существенно изменяя отношение ширины выхлопного патрубка к размеру турбины. Это может работать по-разному в различных конструкциях, но, по сути, они достигают одной и той же цели — изменяя соотношение сторон турбины в соответствии с уровнями оборотов и желаемым давлением наддува. Турбина с меньшим соотношением сторон сможет быстрее раскручиваться и обеспечивать большее давление наддува при более низких оборотах, когда давление выхлопных газов, вращающее турбину, уменьшается, но она не будет обеспечивать удовлетворительный объем воздушного потока при более высоких оборотах. Большее соотношение сторон турбонагнетателя обеспечит достаточный поток воздуха при более высоких оборотах, но значительно увеличит задержку из-за сложности его раскрутки при более низких оборотах. Именно по этой причине последовательная установка двойного турбонагнетателя или переменная последовательная установка двойного турбонагнетателя (битурбо) часто используется на двигателях с большей производительностью или на двигателях, где диапазон оборотов наддува должен быть как можно шире.

Технология Porsche VGT, используемая в его турбодизельном варианте Cayenne. Лопасти можно увидеть рядом с турбиной.

Таким образом, турбокомпрессоры с изменяемой геометрией сочетают в себе лучшие характеристики установки битурбо в одном турбокомпрессоре и обеспечивают еще большую степень контроля. Чтобы проиллюстрировать механику этой технологии, визуализируйте турбину в центре, окруженную радиально серией лопастей или створок, которые будут открываться или закрываться. Когда лопасти почти закрыты, выхлопные газы текут к турбине с более высокой скоростью из-за уменьшенной площади проходного сечения и, таким образом, могут быстрее вращать турбину по сравнению с открытыми лопастями, которые обеспечивают более широкие впускные отверстия и снижают скорость выхлопных газов. , таким образом, не воздействуя на турбину с достаточной силой. По сути, регулируемые лопасти в этом случае снижают порог наддува, обеспечивая гораздо большую функциональность турбины при пониженных оборотах. По мере роста оборотов и увеличения давления выхлопных газов лопасти открываются, чтобы все выхлопные газы соприкасались с турбиной; если лопасти останутся закрытыми или почти закрытыми, будет недостаточно места, и не весь воздух сможет достичь турбины. Лопасти соединены стержнями с диском, который вращается на подшипнике, чтобы регулировать их положение как единое целое. Система диска/подшипника управляется рычажным механизмом и приводом, который синхронизируется отдельным ЭБУ турбонагнетателя.

Автомобили, оснащенные турбокомпрессорами с изменяемой геометрией (VGT), обеспечивают резкое увеличение давления наддува в гораздо более широком диапазоне оборотов. Графически график зависимости оборотов от давления наддува для двигателя с VGT намного более плоский, с более высокими конечными точками диапазона, чем соответствующий график для традиционного турбонагнетателя. Общий результат технологии VGT — гораздо более низкий порог наддува на нехарактерно большом турбонагнетателе.

До сих пор технология турбины с изменяемой геометрией нашла применение в крупных коммерческих дизельных двигателях. Это связано с тем, что в настоящее время эта технология гораздо более применима к дизельной технологии из-за того, что дизельные двигатели производят гораздо более низкие температуры выхлопных газов. VGT очень ограниченно использовались в бензиновых двигателях, но они столкнулись с проблемами, возникающими из-за того, что лопасти и система манипулирования лопастями очень уязвимы к повреждениям, вызванным чрезмерной теплотой выхлопных газов. Достижения в области инженерии и материаловедения позволили лучше применять технологию VGT в бензиновых двигателях, хотя она все еще находится в зачаточном состоянии.

Honda оснащала Legend системой VGT, начиная с 1988 года, но она производилась всего два года. Chrysler оснастил Dodge Shelby SCX VGT примерно в 1989 году, но это был очень ограниченный тираж. Совсем недавно, начиная с 2007 года, в Porsche 911 Turbo использовалась технология VGT. Несколько избранных производителей действительно предлагают системы VGT, доступные для вторичного рынка бензиновых двигателей. Тем не менее, они имеют мало гарантий и иногда приводят к ужасным историям , связанным с тепловым повреждением.

По мере того, как тенденция к турбонаддуву сохраняется, и эти устройства получают все большее преобладание в легковых автомобилях, ожидайте, что технология турбокомпрессора с изменяемой геометрией будет развиваться все больше и больше. Возможно, технология VGT станет более привычной на арене производительности, но она все еще может быть полезна в легковых автомобилях начального уровня. Похоже, что Porsche лидирует в области VGT для автомобилей с бензиновым двигателем, поэтому следите за будущими разработками в Штутгарте.

Как турбокомпрессоры VVT/VGT работают на вашем дизеле

В дизельных двигателях с турбонаддувом нет ничего нового. Самая основная предпосылка дизельного двигателя заключается в том, что чем больше топлива и воздуха вы смешиваете во время сжатия, тем больше мощности вы получаете.

Типы систем турбонагнетателя:

  • Турбокомпрессор с перепускным клапаном
  • Турбокомпрессор с неподвижными лопастями
  • Турбокомпрессор VVT/VGT
  • Составной турбонагнетатель
  • Двойной турбонагнетатель
  • Двойной спиральный турбонагнетатель

Между 1885 и 19 годами16 было подано несколько патентных заявок на продукты, отвечающие общей концепции турбонаддува, но именно в 1925 году швейцарский инженер Альфред Бучи установил первую коммерчески доступную турбину на 10-цилиндровый дизельный двигатель. Турбокомпрессоры используют давление выхлопных газов для привода турбинного колеса, которое соединено с компрессорным колесом. Колесо компрессора нагнетает холодный воздух в двигатель. Вы используете давление выхлопа для создания давления наддува.

По мере того, как за последнее столетие развивались OEM-технологии, росли и предложения по пиковой мощности и крутящему моменту. Прямо сейчас, в 2021 году, Ford, Ram и GM предлагают дизельные грузовики с крутящим моментом около 1000 футофунтов прямо из выставочного зала. Все 3 также поставляются с усовершенствованными системами выбросов, автоматическими коробками передач, системой впрыска топлива Common Rail высокого давления и турбокомпрессором VVT/VGT.

VVT: Турбокомпрессор с изменяемой геометрией

VGT: Турбокомпрессор с изменяемой геометрией

Производительность дизельных двигателей на уровне производителей комплектного оборудования определяется тремя факторами.

  1. Требования потребителей к большей мощности и производительности
  2. Стандарты выбросов, установленные федеральными органами и органами штата (EPA & CARB)
  3. Повышение надежности (стоимость претензий по гарантии $)

Мы не можем быть уверены, что Torque Wars , которые происходили в течение последних 2 десятилетий, являются очень публичным спором между производителями, или если потребителям действительно нужно резко возрастающее количество энергии, доступной в серийных дизельных грузовиках. В любом случае, такие энтузиасты дизельных двигателей, как мы, — явные победители.

Одной из причин, по которой возможны такие огромные значения мощности (при соблюдении стандартов по выбросам и надежности), является стремительное развитие технологии турбокомпрессоров. Как указывалось ранее, 6,7-литровый Cummins, 6,7-литровый Power Stroke и 6,6-литровый Duramax, предлагаемые в 2021 году, включают турбонаддув с изменяемой геометрией.

Как работает VVT/VGT!

Когда выхлопные газы попадают в заднюю часть турбины в корпусе турбины, они толкают турбинное колесо. В течение многих лет ребята играли с тем, сколько места должно быть между турбинным колесом и корпусом турбины. Как правило, это соотношение выражается в коэффициенте удлинения (

Отношение удлинения (AR) — это отношение площади входного отверстия выхлопной турбины к радиусу от центра рабочего колеса турбины). Что вам действительно нужно знать, так это то, что меньшее пространство между турбинным колесом и корпусом турбины приводит к меньшему количеству времени и энергии, которые требуются для того, чтобы колесо начало двигаться. Это напрямую влияет на раскрутку и способность турбонаддува управлять соотношением привод: давление наддува.

Турбина с регулируемой лопастью использует «лопасти» для более точного направления выхлопных газов, поступающих в корпус турбины, вокруг турбинного колеса. Думайте об этом как о том, как вы кладете большой палец на садовый шланг, чтобы разбрызгать воду. Существует взаимосвязь между тем, какую часть шланга вы покрываете, и тем, насколько сильно разбрызгивается вода. Технология VVT работает так же. Лопасти можно перемещать и наклонять под разными углами, чтобы изменить направление потока выхлопных газов вокруг турбинного колеса. Когда лопасти «сжимаются», давление выхлопных газов, воздействующее на турбинное колесо, увеличивается. Эта функция расширяет эффективный рабочий диапазон турбокомпрессора.

Способность VVT/VGT динамически изменять соотношение сторон приводит к тому, что турбонаддув может быстро раскручиваться, приспосабливаться к любым условиям вождения и максимально увеличивать расход топлива.