Передув и недодув турбины: что опаснее и как исправить

Передув и недодув турбины: что опаснее и как исправить

За одну секунду с конвейеров всех автомобильных заводов в мире выезжает приблизительно 2-3 автомобиля, а ежегодный прирост составляет более 70 миллионов новых машин. И 70% от общего количества составляют турбированные двигатели.

Двигатели с турбиной с каждым годом всё больше вытесняют обычные атмосферные моторы. В этом нет ничего удивительного, ведь они имеют ряд существенных преимуществ перед атмосферными ДВС:

• большая мощность и крутящий момент во всем диапазоне оборотов при том же объеме;
• более экономичный режим расхода топлива;
• более стабильная работа на холостом ходу.

Видео: Как устроена турбина

Но есть важное условие. Турбина обязательно должна выдавать необходимое давление воздуха.

Турбины в кулеростроении или шум против комфорта

Турбина! Как много в этом слове необычного, скоростного и относящегося к авиа и космической промышленности. Турбина одновременно проста и обладает большой мощностью, не даром турбореактивные двигатели используются в авиастроении и космической отрасли.

реклама

В компьютерной среде, на ряду с обычными кулерами, оснащенные радиатором и вентилятором, некоторые производители экспериментировали с турбинами и результаты таких экспериментов воплотились в серийные модели. О них мы и поговорим ниже. А пока стоит уточнить что же такое турбина.

Главный принцип работы турбины заключается в проталкивании огромного количества воздуха за короткий промежуток времени. Внутри каждого турбореактивного двигателя как правило находится компрессор и отсек сгорания топлива, который необходим для того, чтобы разогреть входящий поток воздуха начиная от 1500 и до 2000 градусов. Для того чтобы такая конструкция не расплавилась, используются специальные сплавы металлов, которые выдерживает подобные температуры.

реклама

В отличие от турбины в авиастроении, для процессорных кулеров главная задача не разогреть входящий поток, а наоборот мощным потоком воздуха охладить радиатор, который соприкасается с крышкой процессора. Такие кулеры производители начали производить достаточно давно, еще в начале 2000-х годов и ярким примером может служить модель Aero7 от Cooler Master.

Внешний вид кулера очень интересен и необычен. На стандартном радиаторе сверху установлена массивная пластиковая конструкция с турбиной голубоватого цвета, что наряду с медным основанием делает этот кулер неплохим декоративным элементом компьютера. Диапазон вращения данной турбины лежит в пределах от 1900 до 4500 оборотов в минуту. Шум от такого кулера находится на уровне 47.5 дБ.

реклама

Интересным решением также был кулер — Asus StarIce. Хотя он в классическом понимании не являлся турбинным кулером, но по своему строению и принципам работы его можно отнести к таковым.

Смотрелся такой кулер, установленный в материнскую плату монстроузно!

реклама

Скорость оборотов 80 мм крыльчатки лежит в диапазоне 2500 – 4500 об/мин. При низкой скорости вращения вентилятор работает на уровне шума — 47,9 дБ, а при максимальной скорости уровень шума уже поднимается до 62,8 дБ, который вряд ли уже можно назвать терпимым.

Еще CoolerMaster выпускала два кулера серии Jet, модель с индексом 7 и 4.

Обе модели кулера имеют оригинальный дизайн — они похожи на двигатель реактивного самолета. Это вполне объясняет название новой серии систем охлаждения, так как слово «jet» в переводе с английского означает «реактивный самолет». Скорость вращения турбины находится в пределах от 1900 до 3500 об/мин при заявленном уровне шума от 29,3 до 42,6 дБ.

Компания Thermaltake также не осталась в стороне и выпустил свой кулер с названием SpinQ, относящийся к турбинному типу. Данный кулер намного современнее, чем ранее рассмотренные выше.

Он совместим с Socket LGA1150, LGA775 и более ранними сокетам. Скорость вращения 80 мм. турбины не велика по отношению к предшествующим экземплярам и лежит в диапазон от 1000 до 1600 об/мин. На максимальных оборотах кулер издает шум на уровне 28 дБ. Это очень хороший показатель для такой конструкции.

Данный кулер имеет красивую голубую подсветку. Интересным с точки зрения дизайна, является турбинное изделие от Gigabyte с необычным названием — 3D Cooler Ultra GT.

Турбина кулера раскручивает от 2000 до 4500 об/мин, создавая шум на уровне от 20 до 45 дБ, что немного шумновато. Кулер также имеет 4 синих светодиода по периметру пластикового кожуха.

Компания Asus, помимо своего кулера для процессоров StarIce, также оснащала свои материнские платы мини-турбинными системами для охлаждения VRM и чипсета в некоторых своих премиальных линейках. Смотрелись такие решения инновационно, но шума издавали много.

Были также и другие реализации данного типа охлаждения у других производителей, но общий принцип работы оставался прежний. Для охлаждения процессоров у турбинных кулеров есть один значимый минус – они сильно шумят, в остальном же они ни чем не уступают обычным вентиляторам с крыльчаткой. А в плане дизайна, так и вовсе смотрятся необычно, вызывая не поддельный интерес, у тех, кто ранее таких кулеров не видел.

Есть сферы применения, где без турбинных кулеров не обойтись, это, прежде всего ноутбуки. Разместить в небольшом по высоте корпусе систему охлаждения не возможно и именно турбины здесь приходят на помощь. Бывает даже внешние решения для такого рода охлаждения.

Турбины для видеокарт начали появляться со времен 800-й серии NVidia GeForce GTX. И до настоящего времени такие решения были вполне оправданы. Если смириться с шумом, а в наушниках во время игры шум турбины будет не слышен, то из значимых плюсов такого решения можно отнести выдув всего горячего воздуха наружу из корпуса. Тем самым, лишние 100-250 Вт тепла не будут нагревать остальные компоненты системы.

(Nvidia GeForce 8800 GTX )

Совсем недавно на современных флагманах GeForce RTX 3090 можно было встретить турбо-кулеры, но в новостях промелькнуло, что ряд производителей сняли такие модели из производства. Так что, возможно, это было последнее семейство видеокарт с таким типом охлаждения.

Итого к плюсам разнообразных турбин можно отнести: инновационный и необычный дизайн, выдув горячего воздуха наружу (для видеокарт), плотное размещение нескольких видеокарт в системном бло. К минусам можно отнести разве что только повышенный уровень шума. К сожалению, на данном этапе времени производители перестали уделять свое внимание турбинным системам, мне хотелось бы увидеть такой кулер например от Noctua.

Если у вас были такие турбинные системы расскажите о своих плюсах и минусах. Ну а пока все ждут победы здравого смысла над майнингом и доступности видеокарт по рекомендованным ценам, посмотрите за окно, там лето!

Чем грозит перенаддув турбины?

Как показывает практика, все мелкие неисправности, которые возникают с автомобилем необходимо сразу же устранять, в противном случае они попросту перерастают в большие поломки. А это уже другой объем работы и времени потраченного на него. Недодув и перенаддув турбины опасен для машины и двигателя. Передув провоцирует повышение давления воздуха, что может привести к детонации, особенно, если турбина довольно маленькая.

В современном автомобиле предусмотрен вестгейт. Он расположен в области крыльчатки турбины. Основная ее задача — сброс лишнего давления. Но следует учитывать, что его использование приведет также к падению мощности двигателя.

Как проверить снятую турбину?

Особенности диагностики снятой турбины:

1. Наличие трещин в коллекторе горячей крыльчатки можно определить после разбора агрегата.
2. На ощупь можно определить выработку подшипниковых элементов скольжения, а также втулок вала. Для этого агрегат надо пошевелить в разные стороны, но данный метод диагностики неточен, поскольку люфт может иметься на новом устройстве. Точно определить этот нюанс сможет только опытный специалист, рядовому автомобилисту это сделать проблематично.
3. Обращается внимание на продольные и осевые люфты. В идеале люфт должен быть не более 1-2 мм. Если он больше, агрегат подлежит ремонту.
4. Вращение элементов турбины должно быть плавным, заедания не допускаются.
5. Если демонтированный агрегат сухой, то люфт будет большим. Когда устройство наполнится моторной жидкостью, смазка создаст давление, поэтому зазор должен быть практически незаметен. Если агрегат в смазочной жидкости, то турбина подлежит замене.
6. Выполняется диагностика внутренних поверхностей турбины. Если на стенках имеются повреждения, это говорит о том, что поверхности царапаются крыльчаткой.
7. Наиболее точный результат позволит дать диагностика геометрии агрегата с помощью специального стенда.

VLADIMIR PROKUDIN подробно рассказал о диагностике турбокомпрессора в гаражных условиях без геометрии.

Особенности эксплуатации турбин

В сравнении с механическим нагнетателем, работающим от привода коленчатого вала, достоинствами турбины является то, что она не отнимает мощность у двигателя, а использует энергию побочных продуктов его работы. Она дешевле в изготовлении и экономичнее в эксплуатации.

Хотя технически устройство турбины дизельного двигателя практически не отличается от систем для бензиновых моторов, на дизеле она встречается чаще. Основная особенность заключается в режимах работы. Так для дизеля могут применяться менее жаропрочные материалы, поскольку температура отработавших газов в среднем составляет от 700 °С в дизельных двигателях и от 1000°С в бензиновых моторах. Это значит, что устанавливать дизельную турбину на бензиновый двигатель нельзя.

С другой стороны, для этих систем характерны и разные уровни давления наддува. При этом стоит учитывать, что производительность турбины зависит от ее геометрических размеров. Давление нагнетаемого в цилиндры воздуха складывается из двух частей: 1 атмосфера давления окружающей среды плюс избыточное, создаваемое турбокомпрессором. Оно может варьироваться от 0,4 до 2,2 и более атмосфер. Если учесть, что принцип работы турбины на дизельном двигателе предусматривает поступление большего объема выхлопных газов, конструкция для бензинового мотора также не может устанавливаться на дизелях.

Как работает турбокомпрессор КамАЗ

В составе топливной горючей смеси, подающейся в двигатель внутреннего сгорания, находится воздух, который проникает туда при помощи работы клапана. Но этого недостаточно для полного сгорания топлива, и двигатель автомобиля не работает в полную силу. Поэтому конструкторам пришла в голову идея принудительной подачи воздуха под давлением в камеру сгорания мотора с помощью специального устройства, называемого турбонаддув или турбокомпрессор.

За счет использования турбокомпрессоров мощность двигателей машин КамАЗ возрастает на величину от 20 до 40%. При этом повышаются экологические показатели автомобиля, так как полное сгорание позволяет снизить вредные для здоровья выхлопы и понизить количество выделяемой при сгорании топлива сажи.

Двигатель с турбонаддувом потребляет больше топлива в количественном эквиваленте, но по сравнению с возрастанием мощности двигателя в целом расход топлива, наоборот, уменьшается.

Турбокомпрессор работает по довольно простому принципу. Выхлопной поток поступает через коллектор на турбину и оказывает давление на лопасти колеса, вращая его с большой скоростью. Вращение передается компрессорному валу, который нагнетает воздушный поток в коллектор впуска, повышая тем самым объем входящего в камеру сгорания воздуха, что способствует полноценному сгоранию топливной смеси в камере двигателя.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

На дворе двадцать первый век, и никто уже не гонится за тем, чтобы название его легкового автомобиля было с модной в веке ХХ-м приставкой «турбо». Никто и не верит более в «магическую силу турбины» для резкого ускорения автомобиля. Смысл применения и эффективность работы системы турбонаддува всё-таки не в этом.

Разумеется, наиболее эффективен турбонаддув при его использовании на двигателях тракторов и тяжёлых грузовиков. Он позволяет добавить мощности и крутящего момента без возникновения перерасхода топлива, что очень важно для экономических показателей эксплуатации техники. Там он и используется. Нашли своё широкое применение турбосистемы также на тепловозных и судовых дизелях. И это наиболее мощные из созданных человеком турбин для дизельного двигателя.