Ресурс турбированного двигателя. Всё, что нужно знать о турбомоторе

Содержание

1. Что такое турбированный двигатель
2. Турбированный двигатель плюсы и минусы
3. Преимущества:
4. Недостатки:
5. Ресурс турбированных двигателей
6. Советы по уходу и эксплуатации турбированного двигателя
7. Видео: что убивает турбину двигателя
8. Заключение…

Какой ресурс турбированного двигателя того или иного автомобиля – вопрос, ответ на который ищут зачастую водители, желающие купить автомобиль на вторичном рынке. Ведь никто не хочет после покупки выкладывать солидную сумму за капитальный ремонт двигателя.

Срок службы турбированных дизельных и бензиновых моторов достаточно велик, но меньше чем у атмосферного. Да и турбина, как показывает практика, выходит из строя раньше мотора, требуя при этом максимально бережного ухода. В этой статье мы рассмотрим какой же ресурс турбомоторов у современных авто, и каким образом его максимально увеличить.

Содержание статьи:

• Что такое турбодвигатель
• Плюсы и минусы двигателя с турбиной
• Ресурс турбированного двигателя
• Советы по эксплуатации турбомотора
• Видео: что убивает турбину двигателя

Что такое турбированный двигатель

Турбированный мотор – силовой агрегат, который оснащен турбиной, основная задача его в заключается в нагнетании воздушной массы в цилиндры двигателя. В отличие от атмосферного, который самостоятельно нагнетает воздух. Большее количество приводит к лучшему сгоранию топлива, что и повышает мощность. Таким образом, за счет более высокого КПД, турбированный двигатель, по сравнению с атмосферным того же объема, будет значительно экономичнее.

На данный момент турбокомпрессоры встречаются практически у всех современных авто, начиная от бензиновых двигателей малого объема и заканчивая многолитровыми V12.

Турбированный двигатель плюсы и минусы

Преимущества:

1. Высокая мощность, по сравнению с атмосферным. Даже при меньшем объеме мотора достигается более высокая мощность из-за нагнетаемого воздуха турбиной.
2. Расход топлива меньше чем у атмосферного. Если выполнять сравнение по лошадиным силам, а не по объему силового агрегата.
3. Турбированные двигатели более компактные.
4. Существуют варианты 2-ух и 3-ех цилиндровых двигателей, которые по мощности будут не слабее атмосферного с 4 цилиндрами.

Недостатки:

1. Если смотреть на расход топлива относительно объема, то турбомотор будет «кушать» больше. Например, турбированный бензиновый двигатель объемом 1.4 л, будет расходовать бензина больше, чем атмосферник 1.4 л. Но в то же время будет мощнее.
2. Требователен к качеству топлива, из-за чего зачастую наблюдается сокращение ресурса турбированного двигателя.
3. Ресурс турбомотора также зависит от качества моторного масла. Залить минеральное или полусинтетику не получится, только синтетику.
4. Как показывает практика, ресурс турбины меньше двигателя, и составляет в среднем 120-150 тыс. км. И замена не из дешевых.
5. Зимой автомобиль с турбомотором требует обязательного прогрева.
6. Необходимость в охлаждении турбины. По этой причине, после поездки глушить сразу же мотор не рекомендуется, нужно дать ему поработать на холостом ходу.
7. Замена масла и фильтров чаще чем у атмосферного.

Ресурс турбированных двигателей

Ресурс турбины не сильно меньше ресурса двигателя, и то только при надлежащем и постоянном уходе. Ресурс турбированного двигателя снижается из-за игнорирования рекомендаций автопроизводителя по уходу и обслуживанию турбокомпрессора, либо из-за сбоя в работе силового агрегата.

• Некачественное моторное масло;
• Несвоевременная замена масла и фильтров;
• Повышенные нагрузки на холодном моторе;
• Масляное голодание.

Это четыре основные причины, из-за которых ресурс турбированного двигателя сокращается в несколько раз.

Необходимо понимать, что турбированный мотор, особенно, если он малого объема, регулярно работает на пределе своих возможностей. Ведь при меньшем объеме турбомотор имеет такую же мощность, как и атмосферный с большим объемом. Из-за того, что он берет на себя большие нагрузки, и ускоряется его износ.

Многие производители автомобилей заверяют, что ресурс турбированного двигателя составляет примерно 150-200 тыс. км. После этого пробега нужно регулярно проверять компрессию, и при необходимости нужен ремонт двигателя.

Однако, это меньше 300 тыс. км, которые проходит без проблем атмосферник. А при не соблюдении всех правил и рекомендаций эксплуатации ресурс турбомотора может не достигать и 100 тыс. км.

Такой ресурс связан с тем, что атмосферный двигатель имеет более простую конструкцию и не так требователен к качеству моторного масла и топлива, что не скажешь о турбомоторе. К тому же, даже при поломке из-за некачественного топлива, восстановление атмосферного будет стоить значительно меньше, чем аналогичного мотора с турбиной.

Советы по уходу и эксплуатации турбированного двигателя

Если силовой агрегат спроектирован грамотно, то наличие турбонадува особо не сказывается на ресурсе турбированного двигателя. Автовладельцу необходимо только знать особенности эксплуатации турбомотора и помнить несколько важных правил.

Во-первых, соблюдайте рекомендованную периодичность замены моторного масла. А если эксплуатация автомобиля в основном по городским дорогам, где пыли и грязи в избытке, то следует интервал между обслуживанием сократить до 25%.

Вместо положенного интервала замены моторного масла в 10 тыс.км, выполняйте замену при пробеге 7.5 тыс. км. Даже при таком пробеге воздушный фильтр будет сильно загрязнен. А загрязненный фильтр только увеличивает сопротивление при всасывании воздуха, в результате чего производительность турбокомпрессора значительно уменьшается.

Во-вторых, не стоит экономить на качестве моторного масла. Заливайте в мотор то, что рекомендует производитель в соответствии с допусками.

Помните, скупой платит дважды. И экономия здесь неприемлема, иначе Вы рискуете сократить ресурс турбированного двигателя.

В-третьих, не перегружайте мотор без необходимости. Спокойная и умеренная езда – залог долговечности не только мотора, но автомобиля в целом.

В-четвертых, после остановки автомобиля, особенно после долгой поездки, не глушите турбированный двигатель. Ему нужно дать поработать 1-2 минуты на холостом ходу, чтобы остыла турбина. Т.к. если заглушить мотор сразу, то давление моторного масла пропадет моментально, и быстро вращающийся ротор на некоторое время будет без смазки. Таким образом, сильно сокращается ресурс работы турбины.

Чтобы данное явление предотвратить, на некоторых автомобилях установлен турботаймер, который глушит мотор через необходимое время после выключения зажигания.

И последнее, прогревайте мотор. Моторное масло, при первом запуске силового агрегата, имеет высокую вязкость, из-за этого затрудняется прокачка по зазорам. Поэтому при низкой температуре воздуха, зимой необходимо прогревать мотор, и это обязательное правило. Особенно, если у вас дизель, об этом читайте в статье – как правильно и нужно ли греть дизель зимой.

Видео: что убивает турбину двигателя

Заключение…

Если Вы собираетесь покупать поддержанный автомобиль, то не поскупитесь на диагностику. Так Вы будете иметь хоть какое-то представление о состоянии и ресурсе турбированного двигателя данного автомобиля.

Правда и мифы о турбомоторах: надежность, ресурс, особенности обслуживания

Двигатели с турбонаддувом давно и прочно заняли немалую долю на российском авторынке: среди работавших в РФ в докризисные времена автопроизводителей трудно было найти тех, кто не предлагал бы россиянам машины с турбомоторами. И все же многие по-прежнему опасаются покупать автомобили с двигателями подобного типа, считая их априори менее надежными по сравнению со старыми добрыми «атмосферниками». С вопросом о том, какие из самых распространенных предубеждений можно считать мифами, а какие имеют под собой основания, мы обратились к специалистам компании «БР Турбо», специализирующейся на продажах и ремонте турбокомпрессоров.

Турбина и ее влияние на надежность мотора

Когда-то было принято считать, что применение системы турбонаддува чуть ли не автоматически ведет к снижению ресурса двигателя на 30%.

Компоненты / Статьи

Как ремонтируют турбины: выясняем на примере реального автомобиля

Эксперты из «БР Турбо» это не подтверждают: по их словам, само по себе наличие турбины не влияет напрямую на надежность мотора.

И если раньше, когда производители двигателей просто ставили нагнетатели на изначально атмосферные моторы, турбины действительно пагубно влияли на их надежность, то сегодня уровень технологий таков, что моторостроителям удается увеличить КПД двигателей при сохранении их надежности именно благодаря турбинам.

«Современные двигатели с турбонаддувом разрабатываются с учетом нагрузок, свойственных именно турбомоторам, – рассказали „Движку“ в „БР Турбо“. – Вместе с тем ресурс всех современных двигателей из-за их сложности стал немного меньше, чем был раньше, вне зависимости от наличия турбины».

На вопрос же о том, сколько в среднем в состоянии «прожить» турбина в штатных условиях эксплуатации, однозначного ответа, по словам наших экспертов, нет. Однако можно выделить ряд факторов, существенно влияющих на ресурс турбонагнетателя. Один из главных – регулярность и качество технического обслуживания мотора. Не менее важно качество используемых при этом расходных материалов: фильтров и масла.

Что касается регулярности техобслуживания, то рекомендации автопроизводителей обычно созданы на основе усредненных данных. В России же, в связи с тяжелыми условиями эксплуатации и пробками, масло редко выдерживает положенный ресурс, вследствие чего ухудшаются его свойства, и далее начинает резко снижаться ресурс турбины и мотора в целом. Поэтому применительно к замене масла в турбомоторах в нашей стране вполне работает принцип «чем чаще, тем лучше» (это же, впрочем, относится и к «атмосферникам»).

Турбокомпрессоры Garrett серии VNT с изменяемой геометрией турбины для дизельных (слева) и бензиновых (справа) двигателей

При этом турбированный двигатель весьма чувствителен к качеству самого масла: имеет значение, есть ли у него допуски автопроизводителя и соответствует ли оно требуемым параметрам, поскольку и мотор, и турбина разрабатываются с учетом свойств определенного масла. Именно поэтому масла, которые подходят, например, для японских автомобилей, могут быть губительны для немецких. И наоборот.

Кроме того, следует учесть, что вал в турбине работает в «масляном клину», то есть при работе турбины он не касается подшипников, так как между трущимися деталями образуется клин из масла. Если в масле есть загрязнения или абразив, оно слишком разжижено или, наоборот, в моторе образовался шлак от высоких температур, то начинается резкий износ подшипников скольжения. Таким образом, некачественное или с большим пробегом масло резко снижает ресурс турбины.

В целом, по словам специалистов «БР Турбо», если обслуживать автомобиль согласно рекомендациям автопроизводителя, то для легковых автомобилей ресурс турбины – от 250 тыс. км, для грузовиков – от 1 млн км. Если обслуживать автомобиль чаще – ресурс турбины можно увеличить на 20–40%.

Как продлить жизнь турбине: рекомендации для автовладельцев

Чтобы продлить срок службы турбины, специалисты рекомендуют следовать следующим правилам:

• Регулярно обслуживать автомобиль и менять фильтры. Для легковых автомобилей рекомендуется менять масло и фильтры каждые 7–10 тыс. км пробега.
• Использовать качественные расходники и заливать масло согласно допускам автопроизводителя.
• Следить за состоянием двигателя: топливной системы (чтобы форсунки не «переливали»), системы ВКГ (вентиляции картерных газов), выхлопной системы (забитый катализатор создает излишнюю нагрузку на турбину).
• После активной езды рекомендуется дать мотору поработать какое-то время на холостых оборотах.

В отношении последнего пункта авторам «Движка» доводилось слышать разные мнения. Многие представители дилерских центров говорили, например, что для большинства современных машин это уже не актуально.

Специалисты же «БР Турбо» уточняют, что в процессе езды выпускной коллектор и турбина могут раскаляться до 300–500 °C. Пока масло циркулирует, оно охлаждает турбину и не застаивается в масляных каналах. Когда водитель глушит мотор, масло перестает циркулировать и из-за высокой температуры может начать выгорать и закоксовывать масляные каналы, что снижает уровень смазки турбины и влечет за собой ее весьма скорый износ. Даже три минуты простоя на холостых оборотах позволят снизить температуру в турбине и избежать закоксовывания масляных каналов.

Конструкция турбокомпрессора Garrett GTD22 VNT, предназначенного для дизельных двигателей

На работу турбомотора (и на турбину в отдельности), по словам специалистов «БР Турбо», влияет также качество топлива. Из-за плохого горючего в выхлопной системе и, соответственно, в корпусе турбины и на роторе образуются отложения, которые затрудняют поток газов, увеличивают дисбаланс турбины и снижают ее ресурс. Кроме того, из-за некачественного топлива может быть нарушен температурный режим выхлопных газов, в том числе плохое горючее может не успевать догореть в цилиндрах и в таком случае продолжает гореть уже в турбине.

Весьма чувствительна турбина и к частой езде в режиме «педаль в пол», так как в этом случае она работает на пределе возможностей под максимальной нагрузкой. А вот частые пробки и заторы для турбин не столь критичны: в таких режимах обороты двигателя в основном холостые, а турбина вращается с минимальной скоростью, без нагрузки и перегрева. При исправном масляном насосе на холостых оборотах создается необходимое давление масла, и ресурс турбины не тратится.

Неполадки в работе турбокомпрессора: первые симптомы

Можно ли выявить проблемы в работе системы турбонаддува на ранней стадии, пока мощность двигателя не упала критически, а сама машина еще на ходу?

Первое и самое очевидное, как рассказали нам в «БР Турбо», – это расход масла. Если воздушные патрубки – с масляным налетом, а в интеркулере скапливается масло, не следует затягивать с диагностикой и надо начать искать причину. Поломка турбины раньше срока службы – это, как правило, следствие некорректной работы двигателя. Устранение причины позволит избежать более серьезных проблем и, соответственно, дорогостоящего ремонта турбокомпрессора.

Второй симптом – посторонние звуки из турбины. Если она начинает издавать явный свист – возможно, превышен люфт вала и он касается корпусов. Звон из турбины говорит об износе перепускного клапана (калитки вестгейта).

Третий симптом – запах выхлопных газов из-под капота. Он появляется, когда образуются трещины на коллекторе или превышен люфт калитки, через которую появляются просечки выхлопных газов.

На фото слева: сажа на горячей части узла турбокомпрессора – признак того, что либо «переливают» форсунки, либо имеет место неправильное смесеобразование (недостаток воздуха – «недодув» – и излишек топлива), либо масло просачивается через турбину в горячую часть.

На фото справа – последствия попадания постороннего предмета в холодную (компрессорную) часть. Наиболее популярные причины: отрываются куски от воздушного фильтра (причем на грузовиках эти фильтры – в металлической сетке, соответственно, она отрывается и повреждает крыльчатку). Даже мелкого кусочка достаточно, чтобы сначала погнуть какую-нибудь лопасть. Далее при скорости вращения 130 тыс об/мин этот погнутый кусок отрывается и начинает «перемалывать» крыльчатку, повреждая остальные лопасти. Вторая причина – негерметичные соединения патрубков.

На фото слева: трещина внутри чугунного корпуса турбины для мотора EP6, образовавшаяся вследствие перегрева. Возможные причины – агрессивная езда или последствия чип-тюнинга.

На фото справа: картридж турбины для мотора EP6 совместной разработки PSA Group (ныне – альянс Stellantis) и BMW Group. Система начала гнать масло в сторону горячей части. Масло догорало и закокосовывалось на крыльчатке, поэтому образовался такой сильный нагар.

Покупка машины с турбомотором на вторичном рынке: на что обращать внимание

Помимо стандартных проверок (отсутствие индикации Check Engine и ошибок в блоках управления), необходимо проверить турбину визуально, рекомендуют специалисты «БР Турбо». Для этого надо снять патрубки с турбины и визуально проверить крыльчатку на отсутствие масла, повреждений и пескоструя; пальцами попробовать подвигать вал вбок (радиальный люфт) – должен быть еле заметный люфт (допуск примерно 0,2 мм), при этом крыльчатка не должна касаться корпусов. Люфт внутрь и наружу (осевой) должен отсутствовать (допуск 0,02 мм). Далее необходимо провести осмотр интеркулера. Снаружи он не должен быть забит грязью, соты — не замяты, иначе охлаждение наддувочного воздуха будет затруднено.

Стоит ли опасаться на вторичном рынке моторов, подвергнутых чип-тюнингу? В «БР Турбо» отмечают, что любая подобная доводка двигателя не проходит бесследно для автомобиля. Как правило, при тюнинге увеличивается интенсивность наддува, вследствие чего увеличивается и количество подаваемого топлива, изменяется тепловая нагрузка на мотор и экологичность выхлопа, растет нагрузка на смежные узлы. И вовсе недаром на автомобили с двигателями разной мощности устанавливаются разные радиаторы, тормоза, коробки передач, приводные валы и т. д. Таким образом, по мнению наших экспертов, «чипованные» моторы требуют более внимательного и частого обслуживания.

Турбины BorgWarner. На фото слева на переднем плане – регулируемый двухступенчатый турбокомпрессор R2S. Справа – турбина с вестгейтом

Каков итог?

Судя по тому, что рассказали нам специалисты, современные турбомоторы вполне надежны конструктивно и способны отработать отнюдь не только гарантийный срок и послужить верой и правдой не только первому владельцу автомобиля. По крайней мере пресловутые «минус 30% ресурса» можно смело считать мифом.

Тем не менее определенного внимания к себе такие двигатели требуют. Прежде всего, не стоит экономить на обслуживании и необходимых расходных материалах, а также на качестве топлива. В случае с пострагантийным автомобилем нелишним будет несколько сократить рекомендованный межсервисный пробег и менять масло чаще, чем предписано производителем. Кроме того, не стоит увлекаться чип-тюнингом, а автомобили, подвергшиеся ему, следует проверять перед покупкой вдвойне внимательно.

Фото: компании – производители автомобилей и турбокомпрессоров, компания «БР Турбо, журнал «Движок»; инфографика: журнал «Движок»

Прямой впрыск и турбокомпрессоры

Во многих последних моделях автомобилей и внедорожников базовый двигатель объемом 1,4 л способен развивать мощность на 20 % больше при уменьшении рабочего объема на 20 % по сравнению с более крупными двигателями десятилетней давности. Прирост мощности и экономии топлива достигается за счет прямого впрыска и турбонаддува.

Но увеличение мощности при меньшем рабочем объеме создает дополнительную нагрузку на двигатель, из-за чего в двигателях возникают такие проблемы, как нагар.

Масло в картере двигателя с непосредственным впрыском топлива или двигателем с турбонаддувом может существенно повлиять на состояние и производительность двигателя. Правильно подобранное масло может уменьшить нагар. Не тот? Ну…

В последние годы многие производители рекомендуют специальные марки масел, отвечающие требованиям патентованных производителей. Их нельзя игнорировать, если вы меняете масло в двигателе с непосредственным впрыском или с турбонаддувом. Масло не волшебное. Масло представляет собой смесь присадок и базового масла, компонентов, настроенных на определенные характеристики. Для современных двигателей две важнейшие характеристики — испаряемость в картере и что будет, если масло сгорит в камере сгорания.

Испаряемость масла

Одним из первых тестов масла был тест NOACK, который включает нагревание образца масла и измерение того, что осталось. Чем больше шлама или углерода осталось, тем выше число летучести.

Большинство обычных масел имеют высокие показатели летучести, что означает, что они испаряются быстрее при воздействии тепла. Большое число означает, что масло со временем может стать гуще и не будет смазывать. Это также означает, что системе PCV приходится перерабатывать больший объем паров масла.

Эти пары могут быть насыщены углеводородами и прилипать к впускным клапанам, вызывая проблемы с нагаром. Синтетические масла имеют гораздо более низкую летучесть масла, уменьшая количество масляного пара и вероятность образования углеродистых отложений на впускных клапанах, днище поршня или впускной коллектор.

Что в масле?

Когда поршень движется вверх и вниз в цилиндре, масло разбрызгивается на стенки цилиндра. Хотя большая часть масла соскребается со стенок маслосъемным поршневым кольцом, некоторое количество масла остается в небольшой поперечной штриховке стенок. Кроме того, масло может попасть в компрессионные кольца.

Масло может сжигаться в камере сгорания или каталитическом нейтрализаторе. Чем меньше капля масла, тем больше шанс, что она сгорит. Чем больше капля или объем масла, тем выше вероятность того, что масло может добавить энергии процессам горения, которые загораются в неподходящее время. Масло также может вызывать нагар.

Масло, попавшее в кольца и на стенки, может действовать как дизельное топливо, которое воспламеняется при сжатии. Кроме того, подумайте о горячих точках в камере сгорания как о свечах накаливания. При наличии правильных условий сгорание масла может произойти задолго до верхней мертвой точки. Это явление называется преждевременным зажиганием и может привести к скачкам давления в цилиндрах. Преждевременное зажигание и вызванный им всплеск могут вызвать пропуски зажигания и даже повредить поршень, шатун и коленчатый вал.

Двигатель с непосредственным впрыском увеличивает вероятность преждевременного зажигания из-за повышенной степени сжатия и более обедненного соотношения воздух/топливо, что приводит к более высоким температурам сгорания. Другим фактором является то, как двигатели последних моделей управляются или настраиваются. Современные двигатели спроектированы так, чтобы максимально использовать свою мощность при более низких оборотах двигателя. При этих более низких оборотах коленчатого вала двигатель использует меньше воздуха и требует меньше топлива. Но это также лучшее место для предварительного зажигания. GM называет это низкоскоростным предварительным зажиганием или LSPI.

Присадки в масле могут вызвать преждевременное зажигание или, по крайней мере, увеличить вероятность события. Некоторые нефтяные компании сообщают, что масла с высоким содержанием детергентов, вероятно, способствуют LSPI. Моющие средства и модификаторы трения могут помочь предотвратить LSPI. Масла GF-6 помогают решить эту проблему. Многие автопроизводители, включая GM, ввели новые стандарты масла.

Сажа

В некоторых бензиновых двигателях с непосредственным впрыском количество сажи, образующейся в процессе сгорания, больше, чем в двигателях с впрыском во впускной канал. Это связано с тем, как капли топлива сгорают внутри камеры сгорания.

Эти частицы сажи могут попасть в моторное масло. В то время как одна частица сажи не вызывает износа, комки частиц сажи вызывают абразивный износ. Присадки в масле могут удерживать частицы сажи во взвешенном состоянии, поэтому они не могут слипаться. Сажа также может стать причиной образования шлама в масле.

Скоро в вашем магазине появятся передовые технологии двигателей. Переменный рабочий объем, комбинированные турбонагнетатели и гибридные портовые/прямые топливные системы уже на дорогах. Новые технологии позволяют получать больше энергии из точно отмеренного количества топлива и воздуха. Эти изменения означают большую нагрузку и возможность образования нагара и повреждения двигателя.

Турбокомпрессоры для повышения эффективности двигателя

Инженеры mtu разрабатывают турбокомпрессоры уже шестьдесят лет, и у них все еще есть много новых идей. Использование турбокомпрессоров для топливных элементов и водородных двигателей — лишь два из них.

Мы часто говорим о «зажигании турбокомпрессора», но знаете ли вы, что это совсем не так? На самом деле все происходит наоборот: работа турбокомпрессора заключается в том, чтобы двигатель развивает достаточную мощность при воспламенении, так что в этом отношении можно сказать, что это легкие двигателя. Именно турбокомпрессор обеспечивает подачу в двигатель необходимого количества воздуха и увеличивает выходную мощность по отношению к заданному объему цилиндров. Работа турбокомпрессора заключается в нагнетании воздуха в камеру сгорания. Чем эффективнее это происходит, тем больше кислорода доступно. И чем больше кислорода, тем больше топлива будет сожжено. Чем больше топлива сгорает, тем выше мощность двигателя. Короче говоря, основная задача турбокомпрессора — всасывать как можно больше воздуха, сжимать его и доставлять туда, где он необходим. Однако самое замечательное в турбокомпрессоре то, что он использует то, что в основном является отходами. 30% потенциальной энергии, которую несет топливо, без турбонагнетателя просто выбрасывалось бы обратно в атмосферу в виде выхлопных газов после сгорания. Вот почему имеет смысл использовать этот газ для турбонаддува.

Основными компонентами турбокомпрессора являются турбина и рабочее колесо. Они установлены на противоположных концах общего вала. Турбина приводится в действие тепловой и кинетической энергией выхлопных газов двигателя. На противоположной стороне турбокомпрессора лопасти крыльчатки аэродинамической формы всасывают воздух и под давлением нагнетают его через промежуточный охладитель в цилиндры.

Двухступенчатый турбонаддув снижает выбросы загрязняющих веществ

Однако важно не просто рассматривать турбокомпрессор как «силовой агрегат». Турбокомпрессор также помогает снизить расход топлива и выбросы загрязняющих веществ. Специальная технология турбонаддува, называемая двухступенчатым турбонаддувом, была установлена ​​на многих МТУ двигатели серийного производства за последние десять лет. Здесь воздух не просто сжимается одним турбокомпрессором перед подачей в камеру сгорания — используются две ступени турбокомпрессора. Это особенно важно для двигателей, в которых используются другие технологии для снижения образования и выбросов загрязняющих веществ: например, процесс Миллера, системы рециркуляции выхлопных газов или дизельный сажевый фильтр. Это связано с тем, что эти системы создают противодавление, которое требует компенсации. Благодаря двухступенчатому турбонаддуву можно обеспечить подачу в двигатель достаточного количества воздуха.

mtu Специалисты Rolls-Royce в настоящее время разрабатывают сверхкомпактную двухступенчатую систему турбонаддува. Здесь воздух поступает на турбины в осевом направлении, что позволяет сделать конструкцию турбокомпрессора более компактной. «Это особенно важно в случае судовых двигателей», — пояснил д-р Йоханнес Кех, руководитель отдела разработки турбокомпрессоров mtu компании Rolls-Royce.

Электрический турбонаддув повышает маневренность двигателей

Электрический турбонаддув также можно использовать для повышения маневренности двигателей, а также для экономии топлива и повышения их экологичности. При электрическом турбонаддуве компенсируется конструктивная слабость, присущая турбонагнетателю — на низких скоростях количество выхлопных газов, поступающих на турбину, недостаточно для достаточного привода компрессора. Эта недостаточность известна как турбо-задержка и восполняется за счет использования электроэнергии. Это работает так:   Классический mtu Турбокомпрессор соединен с электроприводом. При использовании электропривода рабочая точка турбонагнетателя может быть сделана почти полностью независимой от частоты вращения дизельного двигателя. Значительные задержки в наборе мощности, т. е. турболаг, уходят в прошлое, и турбонаддув может оптимально происходить практически в любом режиме работы. «Мы уже опробовали эту технологию в тестах и ​​вскоре ожидаем первые заказы», ​​— сказал Кех. Турбокомпрессоры с электрическим приводом в первую очередь предназначены для приложений, в которых ожидается, что двигатель очень быстро выдает полную мощность: например, военные применения, яхты и газовые двигатели с быстрым запуском, используемые в качестве резервного источника питания.

mtu инженеры разработали новое семейство классических турбонагнетателей для стационарных газовых двигателей, в которых упор был сделан исключительно на эффективность. В отличие от дизельных двигателей, используемых в мобильных устройствах, удельная мощность не имеет решающего значения для стационарного газового двигателя. Это означало, что компактный дизайн не был целью при разработке. «Газовые двигатели нарабатывают огромное количество часов. Если нам удастся повысить эффективность этих двигателей за счет высокоэффективного турбонаддува, наши клиенты смогут сэкономить много топлива», — пояснил Кех. Новое семейство турбокомпрессоров будет испытано в стационарных условиях mtu газовые двигатели очень скоро, чтобы продемонстрировать, что турбокомпрессоры действительно могут значительно повысить эффективность.

98000 раз в минуту турбина и колеса турбины и компрессора некоторых турбокомпрессоров mtu вращаются вокруг своей оси.

Турбокомпрессор на топливных элементах

Еще не разработан, но очень сильно формируется в воображении наших mtu инженеров турбонаддув на топливных элементах. Турбокомпрессоры на топливных элементах увеличат удельную мощность и снизят потребление водорода. Однако отработанный воздух из топливного элемента не такой горячий, как воздух, поступающий из двигателя внутреннего сгорания, и не течет так быстро. Это означает, что энергии, которую можно получить от него, будет недостаточно для привода турбонагнетателя. Так что и здесь имеет смысл внедрить электрический турбонаддув. Однако, в отличие от турбонаддува с электрической поддержкой на дизельном двигателе, где электродвигатель используется более или менее в качестве бустера в нижней части диапазона скоростей, он всегда будет работать на топливном элементе, чтобы поддерживать мощность.

Многообещающие mtu водородные двигатели также потребуют турбонаддува. «Но мы все еще находимся на концептуальной стадии, — заметил Кех. Что он может нам сказать: водород по сравнению с дизельным топливом — очень дорогое топливо. Это означает, что при разработке основное внимание будет уделяться эффективности.