ГЕОМЕТРИЯ ТУРБИНЫ

Современная автомобильная турбина является сложным агрегатом, который повышает мощность двигателя. Более половины всей энергии от топлива рассеивается с выхлопными газами. Турбонаддув позволяет частично использовать этот ресурс и сделать силовую установку автомобиля более эффективной.

Особенность конструкции агрегата заключается в необходимости работы с быстрыми потоками газа. В таких условиях соблюдение правил аэродинамики сверхважно. Геометрия турбины является техническим компонентом, который повышает коэффициент полезного действия агрегата при любой скорости оборотов коленчатого вала.

Во время движения машина может ехать как с большим расходом топлива, так и на холостом ходу. Турбина с изменяемой геометрией эффективна, поскольку она подстраивается под режим работы двигателя. Такая модификация немного увеличивает стоимость устройства, но экономический эффект от увеличения мощности более привлекателен.

Что такое геометрия турбины

Турбокомпрессор состоит из двух частей: компрессора и турбины, которая вращается под давлением отработанных газов, поступающих на нее из выходных коллекторов двигателя внутреннего сгорания. Но он работает в разных режимах, а расход топлива у них отличается в несколько раз. Так, если холостой ход имеет показатель на уровне 800-1000 оборотов в минуту, то в режиме полной мощности этот показатель увеличивается до 5000-7000. Разработчики турбин модифицировали изначальную конструкцию для того, чтобы прибор работал эффективно при любом потоке газа. Это делает использование нагнетателя экономически целесообразным.

Режим, когда объем отработанных газов не позволяет как следует раскрутиться картриджу, называется турбоямой. Инженерные исследования стараются уменьшить такой рабочий диапазон до минимума. Геометрия лопаток компрессорного колеса не меняется при работе, и она настроена на достаточно узкий диапазон скорости вращения турбокомпрессора. В большей части случаев эффект от нагнетания воздуха имеет место при высоких оборотах или не менее 50% допустимой нагрузки.

Чтобы эффективно преодолеть такие негативные явления используют аэродинамические принципы. Если уменьшить выходную часть сопла, то утечка из него газов будет осуществляться быстрее. Таким образом достаточно установить заслонку, которая меняет положение, чтобы управлять процессом.

Для увеличения эффективности используется более сложная система. Используется 5-7, а иногда больше заслонок, которые размещены по условной окружности вокруг оси вращения компрессорного колеса. Они синхронно меняют свое положение по командам регулятора в зависимости от скорости оборотов двигателя.

Если мотор работает в режиме холостого хода, то лопатки поворачивают примерно вдоль потока. При этом физическое расстояние между ними сокращается, значит скорость газа растет. На максимальных оборотах они наоборот образуют большой угол относительно касательного вектора. Скорость потока, проходящего через увеличенные отверстия, не возрастает.

Почему ломается

Когда речь идет о поломке блока геометрии, то чаще всего подразумевают нарушение работы модуля управления положением лопаток. В таком случае они занимают позицию эффективной работы для повышенных оборотов двигателя.

Также распространенным типом поломки является заклинивание аэродинамических пластин. И тогда именно от их положения будет зависеть на каких оборотах двигатель будет работать с турбонаддувом.

Главной причиной поломок является чрезмерное загрязнение устройства. Это возможно в случае длительной эксплуатации без профилактических обслуживаний. Поломки из-за перегрева возможны вследствие выхода из строя других систем. Высокая температура приводит к чрезмерному расширению металла. Такая внештатная ситуация часто имеет тяжелые последствия для детали. Ремонт турбины требует выполнения работ с высоким уровнем точности. Самостоятельное восстановление в домашних условиях невозможно.