У цій статті мова піде про те, що ж таке турбонаддув, як з ним поводитися, щоб він якомога довше не доставляв клопоту, і що можна зробити, якщо ці клопоти виникнуть.
Принципових відмінностей в пристрої турбонаддува (далі по тексту - т / н) немає, є відмінності в розмірах, конструкції деяких вузлів, виконанні т / н. Розглянемо його роботу і пристрій на прикладі одного з наймасовіших, хоча і не найнадійнішого т / н Toyota СТ-20.
Термін "турбіна", часто застосовуваний для позначення т / н, не зовсім відповідає істині, оскільки турбіна є всього лише однією з складових частин т / н. Т / н складається з корпусу, валу з крильчатками, двох опорних і одного затятого підшипників ковзання, системи ущільнень, двох равликів, у яких обертаються крильчатки. На всю цю конструкцію навішені пневмопривід, що приводить в дію байпасний (перепускний) клапан (на деяких моделях він відсутній). Призначення байпасного клапана - регулювати обороти турбіни і, відповідно, продуктивність компресора. Коли тиск повітря на виході з компресора починає перевищувати оптимальне, спрацьовує пневмопривід, що відкриває клапан. В результаті частина вихлопних газів безпосередньо виходить у вихлопну систему, і обороти турбіни знижуються. Сама турбіна - це крильчатка, нероз'ємно насаджена на вал і приводить в обертання іншу крильчатку - компресор. Турбіна виготовлена з жаростійкого сплаву, компресор - алюмінієвий, вал - звичайна середньолегованих сталь. Відремонтувати ці деталі неможливо, їх можна тільки замінити. Виняток становить зношений вал, який іноді можна перешліфувати і під розмір виготовити нові підшипники.
Корпус т / н являє собою суцільну виливок з чавуну, в якій на підшипниках обертається вал. Зношуються зазвичай ліжко під підшипники і гніздо під кільце ущільнювача. Виправити можна розточенням під новий розмір. Равлик турбіни - чавунна деталь складної форми. Саме вона формує газовий потік, що обертає турбіну. Равлик компресора являє собою алюмінієву виливок з механічно обробленим місцем під компресор. Обертається компресор засмоктує повітря через центральний отвір, стискає його і по кільцевому каналу подає в двигун. На перший погляд, конструкція проста. Але висока точність виготовлення всіх без винятку деталей, складні поверхні, точне лиття можуть створити багато проблем навіть в умовах добре обладнаній майстерні. Тим більше що далеко не кожен конкретний т / н можна відремонтувати, часом простіше зібрати з наявних деталей інший.
Як же все це працює? Кажуть: "Турбіна включилася, і я попер." Це в корені неправильно, так як т / н починає свою роботу з першими оборотами двигуна і закінчує її вже після того, як двигун зупинився. При перших спалахах в циліндрах двигуна вихлопні гази з колектора відразу ж попадають в равлика турбіни і починають обертати вал з крильчатками. Поки обороти двигуна невеликі, тиск і швидкість вихлопних газів недостатні, тому компресор обертається на холостому ходу, не створюючи зайвого опору на всмоктуванні, просто перемішує повітря. Натискаємо на педаль газу. Обороти двигуна ростуть, на панелі загоряється зелена лампочка "TURBO" (якщо вона є), і ви відчуваєте відчутний поштовх в спину. Пам'ятайте: "Турбіна включилася." Вона просто вийшла на свої робочі обороти, до речі, дуже високі: 110-115 тисяч об / хв. Тепер компресор не просто місить повітря, а ефективно стискає його і посилає в двигун. При цьому спрацьовує відповідна сервісна система в карбюраторі (ТНВД чи, EFI, неважливо), двигун отримує в циліндри більший ваговий заряд паливної суміші, різко (на 50-70%) зростає його потужність і, відповідно, витрата палива.
Турбонаддуву доводиться працювати в далеко не легких умовах: висока температура, високі окружні швидкості (швидкість на кінцях лопаток, залежно від моделі т / н, приблизно така ж, як у пістолетної кулі - близько 300 м / сек). Швидкості обертання підшипників також близькі до гранично допустимим, щоб знизити їх, доводиться йти на різні хитрощі. Що ж дозволяє працювати т / н в таких умовах довго і надійно?
Як тільки ви завели двигун, починає працювати масляний насос. Масло по системі каналів під тиском надходить на підшипники т / н, і вал починає обертатися на масляному клині. При цьому свою порцію масла отримує і завзятий підшипник. Чим більше обертів двигуна, тим більше масла надходить на вал турбіни і його підшипники. Ці підшипники виготовлені зі спеціально підібраних матеріалів, для них обрані оптимальні зазори: при менших зазорах виникає небезпека підклинювання підшипників при тепловому розширенні, при великих - небезпека зриву масляного клина і роботи в умовах напіврідинного тертя, до того ж виникає перекіс вала і йде інтенсивний знос ущільнювача кільця. Оскільки зазори в парах вал - підшипник, підшипник - корпус дуже малі й порівнянні з розмірами вічок масляного фільтра, то слід пам'ятати про чистоту масла й стан масляного фільтра.
Довговічність підшипників ковзання, на відміну від підшипників кочення, не залежить такою мірою від частоти обертання. Коефіцієнт тертя в правильно розрахованих і працюючих в умовах рідинного змащення підшипників ковзання дорівнює 0,001-0,005. Однак, при несприятливих умовах роботи (висока в'язкість масла, високі окружні швидкості, малі зазори) коефіцієнт тертя досягає 0,1-0,2, що призводить до зниження оборотів т / н, а отже, і зниження його ефективності та підвищення нагарообразования з- за підвищення тепловідведення. Підшипники ковзання надійно працюють при температурі не більше 150 градусів С. При більш високих температурах виникає небезпека розриву масляного шару в результаті розрідження масла. Крім того, при високих температурах звичайні мінеральні масла швидко окислюються і втрачають свої мастильні властивості.
При напіврідинних мастилі безперервність масляного шару порушена, і поверхні вала і підшипника на ділянках більшої або меншої протяжності стикаються своїми мікронерівностями. При граничної системі змащення поверхні вала і підшипників стикаються повністю або на ділянках великої протяжності, розділовий масляний шар тут взагалі відсутній.
Поки двигун обертається, і масляний насос створює тиск, справний т / н працює нормально. Але рано чи пізно ви заглушите двигун, він зупиниться, зупиниться і масляний насос, тиск масла в системі миттєво впаде до нуля, а вал з крильчатками, який має пристойний вагу і обертається з дуже великою швидкістю, миттєво зупинитися не зможе. Але масляного клина вже немає. Виникає напіврідинне змащення, що переходить в граничну. У важко навантажених підшипниках виникає перегрів, розплавлювання, схоплювання й заїдання підшипника. Плюс брудне масло, і в результаті йде інтенсивний знос. А допустимий знос підшипників складає 0,03-0,06 мм в залежності від моделі т / н. Висновки робіть самі.
Пристрій турбонаддува на японських автомобілях. Частина 2