Турбина двигателя с изменяемой геометрией (VNT)

Турбина с изменяемой геометрией

Содержание:

• Принцип работы турбины
• Преимущества турбины
• Регулировка турбины
• Чистка турбины
• Как и где отремонтировать

 

Турбокомпрессор используется для увеличения мощности двигателя, которая напрямую зависит от объема воздуха и топлива, подаваемого в цилиндр. Ведущими частями любого турбокомпрессора являются турбина и насос, которые соединены между собой жесткой осью. Турбина двигателя с изменяемой геометрией необходима для образования оптимальной мощности двигателя, имеет свойство изменять сечение турбинных колес в зависимости от общей нагрузки. Если двигатель работает на низких оборотах, то турбина может увеличить скорость отвода выхлопных газов. Это позволяет турбине вращаться быстрее, при этом количество топлива остается небольшим.

   

Как устроена турбина и как она работает

Турбина с измененной геометрией отличается от классических турбокомпрессоров тем, что имеет в своей конструкции кольцо и специальные лопасти с аэродинамической формой, которая способствует увеличению эффективности наддува. В автомобилях с двигателями небольшой мощности сечение регулируется посредством изменения ориентации этих лопастей. В двигателях большой мощности лопасти не вращаются, а покрываются специальным кожухом или перемещаются вдоль оси камеры.

Особенностью VNT турбины являются поворотные лопасти, механизм управления и вакуумный привод. Принцип работы основывается на регулировке потока отработавших газов, которые направляются на колесо турбины. Точная регулировка позволяет настроить проходное сечение для потока газов под режим работы двигателя. Если автомобиль двигается на небольшой скорости, то и турбина крутится медленнее, но при этом лепестки устанавливаются в такое положение, чтобы расстояние между ними было минимальным. Газу в малом объеме сложно преодолеть небольшое отверстие, поэтому он будет передвигаться с большей скоростью, за счет чего обороты турбины увеличиваются, увеличивая при этом давление наддува.

При помощи данных лопастей можно существенно увеличить скорость вращения турбины, не меняя объемы поступающих газов. На большой скорости компрессор раздвигает лопасти – это обеспечивает поддержание безопасного давления внутри системы и исключает перегревы. Принцип изменяемой геометрии позволяет не использовать перепускной клапан, так как весь объём выхлопных газов выходит через горячую часть крыльчатки. Изменение положения поворотных предотвращает избыточный наддув.

Преимущества турбины с изменяемой геометрией

• Автомобили с такими турбинами развивают большую скорость с самых низких оборотов.
• Существенно снижается объем необходимого топлива, а также количество вредных выбросов в атмосферу.
• Улучшается прохождение газов через турбину из-за отсутствия клапана Wastegate и уменьшения количества разнонаправленных потоков газа.
• Улучшается эластичность двигателя.

Возможные неисправности

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией представляет собой сложный механизм, поэтому он больше подвержен различным поломкам. Однако, такие турбины сталкиваются лишь с несколькими проблемами:

• Подклинивание лопастей в движении. Такая ситуация может сложиться из-за сильного износа трущихся пар и образовании нагара. Масляные, а также углеродистые отложения мешают плавному движению регулировочного кольца.
• Заклинивание лопаток в одном положении. Это может происходить по причине критического нагарообразования, когда силы вакуума не хватает для движения регулировочного кольца.
• Поломки вакуумного привода поворотных лопастей или клапана управления давлением.

Симптомами поломок считаются подергивание при разгонах, потеря мощности двигателя, увеличение расхода топлива, а также срабатывание индикатора на приборной панели Check Engine.

Как настроить и отрегулировать турбину

Правильная регулировка турбины с изменяемой геометрией крайне важна для эффективной работы, и для того, чтобы предотвратить быстрый износ деталей и снизить потребление топлива. Если отрегулировать турбину неправильно, то в дальнейшем это повлияет на работу всего автомобиля и удобство его управления.

Любой современный автовладелец немного разбирается в устройстве своего автомобиля и даже может устранить определенные небольшие поломки. Однако, чтобы сделать серьезный ремонт автомобиля, необходим специальный инструмент и оборудование, которого у обычного потребителя может и не быть.

Поэтому, если вы хотите, чтобы работа турбины была эффективной и качественной – обращайтесь за помощью к специалистам, которые правильно настроят механизм и расскажут, как лучше всего за ним ухаживать. Также, не стоит забывать о своевременных диагностиках и профилактике.

Как почистить турбину своими руками

Устройство турбины постоянно сталкивается с непрерывной нагрузкой, подвергается воздействиям продуктов горения масла и топлива, поэтому нуждается в регулярной чистке для профилактики различных поломок, которые могут быть с этим связаны. Зачастую, достаточно обработать турбину специальным средством и прогнать его через механизм для качественной очистки. Однако, иногда придется приложить побольше усилий для того, чтобы удалить все загрязнения с устройства. Также стоит помнить о том, что турбина не требует частой чистки, поэтому если она сильно загрязняется за короткое время, значит есть неполадки в ее работе или настройке.

Причинами сильных загрязнений могут выступать:

• Увеличение нормы давления газов.
• Износ лопастей турбины.
• Превышение необходимого срока эксплуатации поршневого отсека.
• Засора сапуна.
• Износ прокладок.

Именно поэтому каждый автовладелец должен понимать, что сделать качественную чистку самостоятельно возможно, но далеко не всегда результат таких действий положительно влияет на работу механизма, а в некоторых случаях может и вовсе ухудшать ситуацию.

Отсутствие надлежащего опыта, проверенных чистящих средств, специальных инструментов – все это может негативно сказаться на результате вашей чистки, поэтому лучше всего обращаться в специализированные центры, где такой работой занимаются профессионалы.

Как сделать ремонт турбины?

Ремонт турбин гораздо проще предупредить посредством регулярного обслуживания и диагностики, чем потом пытаться исправить ситуацию самостоятельно. Процесс осложняется еще и тем, что многие автовладельцы боятся высоких цен на профессиональные услуги, забывая о том, что самостоятельное проведение ремонта отнимает также немало денег и времени. К тому же, не все получается с первого раза, и затраты на самостоятельный ремонт могут быть достаточно внушительными.

Поэтому мы настоятельно рекомендуем автовладельцам без опыта, знаний, навыков, а, самое главное, необходимого оборудования, не пытаться ремонтировать сложное устройство турбины самостоятельно, поскольку это может привести к еще более серьезным поломкам, устранить которые не сможет даже опытный специалист. При первых признаках поломки обращайтесь в наш сервисный центр, где наши мастера помогут вам восстановить картридж турбокомпрессора, а также устранить другие неисправности быстро и качественно.

Турбина двигателя с изменяемой геометрией (VNT)

Турбина с изменяемой геометрией

Содержание:

• Принцип работы турбины
• Преимущества турбины
• Регулировка турбины
• Чистка турбины
• Как и где отремонтировать

 

Турбокомпрессор используется для увеличения мощности двигателя, которая напрямую зависит от объема воздуха и топлива, подаваемого в цилиндр. Ведущими частями любого турбокомпрессора являются турбина и насос, которые соединены между собой жесткой осью. Турбина двигателя с изменяемой геометрией необходима для образования оптимальной мощности двигателя, имеет свойство изменять сечение турбинных колес в зависимости от общей нагрузки. Если двигатель работает на низких оборотах, то турбина может увеличить скорость отвода выхлопных газов. Это позволяет турбине вращаться быстрее, при этом количество топлива остается небольшим.

   

Как устроена турбина и как она работает

Турбина с измененной геометрией отличается от классических турбокомпрессоров тем, что имеет в своей конструкции кольцо и специальные лопасти с аэродинамической формой, которая способствует увеличению эффективности наддува. В автомобилях с двигателями небольшой мощности сечение регулируется посредством изменения ориентации этих лопастей. В двигателях большой мощности лопасти не вращаются, а покрываются специальным кожухом или перемещаются вдоль оси камеры.

Особенностью VNT турбины являются поворотные лопасти, механизм управления и вакуумный привод. Принцип работы основывается на регулировке потока отработавших газов, которые направляются на колесо турбины. Точная регулировка позволяет настроить проходное сечение для потока газов под режим работы двигателя. Если автомобиль двигается на небольшой скорости, то и турбина крутится медленнее, но при этом лепестки устанавливаются в такое положение, чтобы расстояние между ними было минимальным. Газу в малом объеме сложно преодолеть небольшое отверстие, поэтому он будет передвигаться с большей скоростью, за счет чего обороты турбины увеличиваются, увеличивая при этом давление наддува.

При помощи данных лопастей можно существенно увеличить скорость вращения турбины, не меняя объемы поступающих газов. На большой скорости компрессор раздвигает лопасти – это обеспечивает поддержание безопасного давления внутри системы и исключает перегревы. Принцип изменяемой геометрии позволяет не использовать перепускной клапан, так как весь объём выхлопных газов выходит через горячую часть крыльчатки. Изменение положения поворотных предотвращает избыточный наддув.

Преимущества турбины с изменяемой геометрией

• Автомобили с такими турбинами развивают большую скорость с самых низких оборотов.
• Существенно снижается объем необходимого топлива, а также количество вредных выбросов в атмосферу.
• Улучшается прохождение газов через турбину из-за отсутствия клапана Wastegate и уменьшения количества разнонаправленных потоков газа.
• Улучшается эластичность двигателя.

Возможные неисправности

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией представляет собой сложный механизм, поэтому он больше подвержен различным поломкам. Однако, такие турбины сталкиваются лишь с несколькими проблемами:

• Подклинивание лопастей в движении. Такая ситуация может сложиться из-за сильного износа трущихся пар и образовании нагара. Масляные, а также углеродистые отложения мешают плавному движению регулировочного кольца.
• Заклинивание лопаток в одном положении. Это может происходить по причине критического нагарообразования, когда силы вакуума не хватает для движения регулировочного кольца.
• Поломки вакуумного привода поворотных лопастей или клапана управления давлением.

Симптомами поломок считаются подергивание при разгонах, потеря мощности двигателя, увеличение расхода топлива, а также срабатывание индикатора на приборной панели Check Engine.

Как настроить и отрегулировать турбину

Правильная регулировка турбины с изменяемой геометрией крайне важна для эффективной работы, и для того, чтобы предотвратить быстрый износ деталей и снизить потребление топлива. Если отрегулировать турбину неправильно, то в дальнейшем это повлияет на работу всего автомобиля и удобство его управления.

Любой современный автовладелец немного разбирается в устройстве своего автомобиля и даже может устранить определенные небольшие поломки. Однако, чтобы сделать серьезный ремонт автомобиля, необходим специальный инструмент и оборудование, которого у обычного потребителя может и не быть.

Поэтому, если вы хотите, чтобы работа турбины была эффективной и качественной – обращайтесь за помощью к специалистам, которые правильно настроят механизм и расскажут, как лучше всего за ним ухаживать. Также, не стоит забывать о своевременных диагностиках и профилактике.

Как почистить турбину своими руками

Устройство турбины постоянно сталкивается с непрерывной нагрузкой, подвергается воздействиям продуктов горения масла и топлива, поэтому нуждается в регулярной чистке для профилактики различных поломок, которые могут быть с этим связаны. Зачастую, достаточно обработать турбину специальным средством и прогнать его через механизм для качественной очистки. Однако, иногда придется приложить побольше усилий для того, чтобы удалить все загрязнения с устройства. Также стоит помнить о том, что турбина не требует частой чистки, поэтому если она сильно загрязняется за короткое время, значит есть неполадки в ее работе или настройке.

Причинами сильных загрязнений могут выступать:

• Увеличение нормы давления газов.
• Износ лопастей турбины.
• Превышение необходимого срока эксплуатации поршневого отсека.
• Засора сапуна.
• Износ прокладок.

Именно поэтому каждый автовладелец должен понимать, что сделать качественную чистку самостоятельно возможно, но далеко не всегда результат таких действий положительно влияет на работу механизма, а в некоторых случаях может и вовсе ухудшать ситуацию.

Отсутствие надлежащего опыта, проверенных чистящих средств, специальных инструментов – все это может негативно сказаться на результате вашей чистки, поэтому лучше всего обращаться в специализированные центры, где такой работой занимаются профессионалы.

Как сделать ремонт турбины?

Ремонт турбин гораздо проще предупредить посредством регулярного обслуживания и диагностики, чем потом пытаться исправить ситуацию самостоятельно. Процесс осложняется еще и тем, что многие автовладельцы боятся высоких цен на профессиональные услуги, забывая о том, что самостоятельное проведение ремонта отнимает также немало денег и времени. К тому же, не все получается с первого раза, и затраты на самостоятельный ремонт могут быть достаточно внушительными.

Поэтому мы настоятельно рекомендуем автовладельцам без опыта, знаний, навыков, а, самое главное, необходимого оборудования, не пытаться ремонтировать сложное устройство турбины самостоятельно, поскольку это может привести к еще более серьезным поломкам, устранить которые не сможет даже опытный специалист. При первых признаках поломки обращайтесь в наш сервисный центр, где наши мастера помогут вам восстановить картридж турбокомпрессора, а также устранить другие неисправности быстро и качественно.

Узнайте, как работают турбины с изменяемой геометрией, с помощью этого 6-секундного видео

Мы можем получать доход от продуктов, доступных на этой странице, и участвовать в партнерских программах. Узнать больше ›

Турбокомпрессоры — замечательная штука, которая поглощает лишнюю энергию и использует ее для увеличения мощности двигателя. Турбокомпрессор с изменяемой геометрией представляет собой усовершенствованную версию этой технологии, которая дает ряд преимуществ наряду с увеличением сложности. Благодаря видео, снятому KF Turbo в Instagram, мы можем поближе взглянуть на то, что делает турбо с изменяемой геометрией таким особенным.

Видео показывает нам внутри типичного турбокомпрессора с изменяемой геометрией с подвижными лопастями. Он состоит из набора лопастей, расположенных вокруг выхлопной турбины, угол наклона которых контролируется приводом. Существуют и другие конструкции, например, с лопастями, которые движутся вверх и вниз; они чаще встречаются в тяжелых условиях эксплуатации, таких как грузовики или другие крупные транспортные средства.

В обычном турбонагнетателе с фиксированной геометрией выхлопные газы пропускаются через турбину, чтобы раскрутить ее, таким образом вращая присоединенный компрессор, который создает наддув для двигателя. На низких оборотах двигатель не генерирует достаточного потока выхлопных газов, чтобы раскрутить турбину и создать значительный уровень наддува. В этот момент говорят, что система находится ниже порог повышения.

Когда двигатель достигает достаточно высоких оборотов для создания наддува, все еще требуется некоторое время, чтобы раскрутить турбину до нужной скорости; это известно как турбо лаг . Турбо-задержка и порог наддува выше для больших турбин, которым требуется больше энергии для раскрутки. Однако эти турбины с более высоким потоком способны генерировать больше энергии. Это компромисс, как и многое другое в технике.

Турбокомпрессор с изменяемой геометрией пытается изменить это за счет добавления лопастей или других элементов, которые функционально изменяют геометрию системы турбины. В турбокомпрессоре с вращающимися лопастями, как мы видим здесь, лопасти остаются в значительной степени закрытыми на низких оборотах двигателя, ограничивая поток выхлопных газов к лопастям. Это ограничение увеличивает скорость потока, помогая выхлопным газам быстрее разгонять турбину. Это снижает порог наддува и уменьшает турбо-лаг.

Однако наличие такого ограничения будет серьезным штрафом при более высоких оборотах, когда двигателю необходимо выбрасывать больше выхлопных газов для создания мощности. В этом состоянии лопасти открыты, чтобы позволить как можно большему количеству выхлопных газов пройти через турбокомпрессор, избегая ограничения, которое могло бы увеличить противодавление и снизить мощность.

Таким образом, турбодвигатель с изменяемой геометрией действительно является лучшим из обоих миров. VGT может генерировать большую мощность без обычного компромисса в виде высокого порога наддува и турбо-запаздывания, который обычно возникает при установке большого турбонаддува. Общая эффективность также повышается, и в некоторых случаях лопасти можно даже использовать в качестве моторного тормоза. В приведенном ниже видеоролике из журнала «Объяснение инженерного дела» показано, как работает эта технология, с помощью полезной диаграммы на доске.

Компромисс здесь заключается в сложности. Выбор материала имеет первостепенное значение, так как подвижные лопасти должны выдерживать высокие температуры выхлопных газов без заедания из-за теплового расширения. Для управления лопастями должен быть установлен привод, а лопасти должны управляться, как правило, блоком управления двигателем, чтобы обеспечить идеальное положение лопастей для условий работы двигателя.

Такая сложность традиционно удерживала турбины с изменяемой геометрией в мире производителей оригинального оборудования, а не в сфере тюнинга. Тем не менее, послепродажные контроллеры существуют, и ничто не мешает бесстрашным тюнерам или производителям двигателей заняться сборкой VGT. Если вам нужна большая отзывчивость вашего турбодвигателя без ущерба для пиковой мощности, турбонаддув с изменяемой геометрией может быть именно тем, что вам нужно.

Есть совет? Сообщите автору: [email protected]

Турбокомпрессор и его основные типы

С годами автомобильные технологии достигают новых высот. Двигатели внутреннего сгорания становятся все более мощными, эффективными, надежными и еще менее вредными для окружающей среды. В этой суете и суете появилась маленькая штучка под названием «турбо», которая изменила мир. Турбокомпрессоры, как известно, до сих пор используются в современных автомобилях.

В последнее время в автомобильной промышленности Индии наблюдается растущая тенденция к использованию бензиновых двигателей с турбонаддувом. Но почему в автомобилях внедряют турбонаддув? что в нем такого особенного? это действительно имеет значение? Ну короче да! Но что делает этот турбо, что заставляет маленький двигатель делать большие вещи? Давай выясним.

Разрез турбокомпрессора | Источник изображения: (1)

Турбокомпрессор

Проще говоря, турбонагнетатель или турбонагнетатель — это тип нагнетателя, который заставляет ваш автомобиль ехать ура! Это механическое устройство работает по довольно простому принципу и работает синхронно с двигателем. Прежде чем объяснять его работу, давайте посмотрим, каковы основные компоненты турбокомпрессора. Турбокомпрессор включает:

Турбокомпрессор

• Турбинное колесо и
• Колесо компрессора
• А вал, соединяющий турбину и компрессор

Все детали заключены в кожух для защиты от внешней среды.

Турбокомпрессор в рабочем состоянии

Если основные детали понятны, работа довольно проста для понимания. По сути, выхлопные газы с высоким потоком от выхлопа приводят в действие турбину.

Турбокомпрессор в рабочем состоянии | Источник изображения: (1)

• Турбина приводит в действие компрессор, так как оба они установлены на одном валу.
• Компрессор всасывает воздух из атмосферы, сжимает его и нагнетает сжатый воздух в двигатель.
• Один конец воздухозаборника турбины соединен с воздушным фильтром, который всасывает воздух.
• Итак, этот воздух проходит через компрессор и вуаля! турбо сжимает атмосферный воздух. (в среднем двигатель с турбонаддувом с завода сжимает воздух до 4-5 фунтов на квадратный дюйм).
• Здесь температура атмосферного воздуха повышается из-за сжатия и температуры выхлопных газов.
• Теперь воздух проходит через промежуточный охладитель для его охлаждения. Что ж, горячий воздух может привести к преждевременному воспламенению или детонации в двигателе.
• Из интеркулера воздух теперь поступает во впускной коллектор и далее в двигатель.
• При впрыске топлива сгорание происходит в рабочем такте.
• А затем, во время такта выпуска, выхлопные газы заставляют турбину вращаться, и цикл повторяется снова.

ПС. Чем больше выхлопных газов, тем больше атмосферного воздуха нагнетается в двигатель, производя больше мощности. (до определенного предела)

Загрузите приложение GoMechanic прямо сейчас!

Как это поможет?

Процесс сгорания в двигателе требует кислорода. И если мы добавим больше кислорода, двигатель сможет генерировать больше энергии, следовательно, в двигатель будет добавлено больше топлива, что, в свою очередь, даст больше энергии. Турбина делает именно это, сжимая атмосферный воздух и подавая его во впускной коллектор.

Отличаются ли безнаддувные двигатели от двигателей с турбонаддувом?

Да, действительно атмосферный двигатель отличается от тех, что имеют турбонаддув.

• Во-первых, двигатели с турбонаддувом обычно используют непосредственный впрыск вместо MPFI (многоточечный впрыск топлива) или любой другой тип впрыска во впускные отверстия. Это связано с тем, что принудительная аспирация проходит при более высоком давлении по сравнению с другим аналогом.
• Тогда как топливо в двигателе без наддува подается через MPFI. Поскольку безнаддувный двигатель работает при довольно низком давлении, лучше использовать обычный впрыск через порт.

2 основных типа турбокомпрессоров

Вы можете подумать, какая турбина установлена ​​на вашем автомобиле. Ну, есть два основных турбокомпрессора, через которые двигатель дышит. Турбо с фиксированной геометрией (FGT) или Турбо с изменяемой геометрией (VGT).

• Турбо с изменяемой геометрией (VGT)
  Турбокомпрессор с изменяемой геометрией | Источник изображения: (1)

  Не вдаваясь в подробности, коротко говоря, VGT может работать в более широком диапазоне оборотов. Самая распространенная проблема с турбокомпрессором — турбояма. С помощью VGT его можно до некоторой степени контролировать.

  • Как следует из названия, лопасти с изменяемой геометрией используются для управления количеством воздуха, поступающего в турбину.
  • Эти лопасти соединены с приводом, который либо открывает, либо закрывает их.
  • Закрытые лопасти будут подавать меньше воздуха, но с большим давлением на турбинное колесо. Это уменьшает турбо-задержку на низких скоростях, поскольку выхлопные газы находятся под давлением.
  • Открытые лопасти подают большее количество воздуха к колесу турбины, быстрее раскручивая турбину, что, в свою очередь, приводит к большему наддуву или сжатию. Ну, давление не проблема, так как выхлопные газы на высоких оборотах выбрасываются с силой.

Таким образом, VGT обеспечивает удобство обоих миров, контролируемое отставание при низких оборотах и ​​бескомпромиссную производительность при высоких оборотах.

• Турбина с фиксированной геометрией (FGT)
  

  Противоположностью VGT является FGT. В отличие от VGT, фиксированная геометрия имеет определенное число оборотов в минуту, при котором она работает эффективно.

  • Вот где возникает проблема, так как этот тип работает в фиксированном диапазоне оборотов.