☣ что такое VGT и CRDi
На наших автомобилях установлен турбокомпрессор с изменяемой геометрией лопаток.
Часто, в разговорах о турбинах мы слышим такие высказывания:
— Что-то там поворачивается, а что- хз…
— Поворачивается крыльчатка.
— Поворачиваются какие то лопатки, как?, хз…
— Почему эти турбы меньше, а дуют больше? хз…
и т.д…
Производители разных авто *взяли на вооружение* VGT по той причине, что эти турбы небольшие по размерам и под электронным контролем выдают КПД на много больше, чем обычные турбины. Так же с использованием VGT удалось значимо сократить время *турбо лага*(турбоямы).
Дуют эти турбы больше и сильнее потому, что время на их раскрутку затрачивается на порядок меньше, чем в обычной турбине.
Конечно можно воткнуть в двигатель турбину размером с микроволновку и отдача у неё будет шокирующая, но турбояма будет такая, что неуспееш тронутся и опять загорится красный) Но ща не о этом…
Понятие *включения/выключения* у VG отсутствует т.к. турбокомпрессор работает начиная с первого оборота коленвала и заканчивая остановкой дизеля. Как?
Выхлопные газы, летят через улитку турбины к колесу турбы а на их пути перед колесом стоят лопатки, вращающиеся вокруг своей оси на несколько градусов и задающие потоку газов направление движения. Управление лопатками(поворот туда-сюда) осуществляется исполнительным пневмо актуатором.
Когда лопатки открыты полностью, например на ХХ, газы беспрепятственно попадают на колесо турбины с минимальной скоростью, чутка проворачивая колесо и улетают в катализатор… Мы даём газу и в этот момент электроника даёт команду на закрытие лопаток прямо пропорцаональное нагрузке. Благодаря этому скорость раскрутки турбы намного больше когда исчё газов нехватает, чем на обычной турбине, и намного точнее дозировка давления газа на колесе…
Наверняка многие помнят, как мыли машину на даче или поливали грядки из шланга. Стоит немного зажать пальцем выход из шланга и струя летит намного дальше…) Тоже самое и с VGT. Лопатки начинают закрываться( но не полностью!), проходное сечение между ними уменьшается- соответственно давление и скорость газов, попадающих на колесо турбы увеличивается. Т.к. деваться им некуда.
Дальше- как в обычной турбе- лопасти компрессора *засасывают воздух…бла бла бла…) Отпускаем газ, или выходим на давление, соответствующее *картам буста* прошивки ECU- лопатки замирают или начинают приоткрываться. Тем самым поддерживая или сбрасывая давление на впуске…Поэтому у VGT нет никаких аварийных клапанов избыточного давления. Вот небольшой пример-ого больше когда исчё газов нехватает, чем на обычной турбине, и намного точнее дозировка давления газа на колесе… Наверняка многие помнят, как мыли машину на даче или поливали грядки из шланга. Стоит немного зажать пальцем выход из шланга и струя летит намного дальше…) Тоже самое и с VGT. Лопатки начинают закрываться( но не полностью!), проходное сечение между ними уменьшается- соответственно давление и скорость газов, попадающих на колесо турбы увеличивается. Т.к. деваться им некуда. Дальше- как в обычной турбе- лопасти компрессора *засасывают воздух…бла бла бла…) Отпускаем газ, или выходим на давление, соответствующее *картам буста* прошивки ECU- лопатки замирают или начинают приоткрываться. Тем самым поддерживая или сбрасывая давление на впуске…
Поэтому у VGT нет никаких аварийных клапанов избыточного давления.
Устройство эксплуатация и особенность турбин VGT на наших двигателях 116 л.с.
После общения с соратниками по вопросам проблем с турбиной VGT на наших дизелях мощностью 116 л.с, решил обобщить общую информацию по устройству и особенности эксплуатации и возможных неисправностях, может кому пригодится.
Немного ликбеза:
В силу конструкции, любой турбонаддув имеет следующие принципиальные особенности в виде задержки увеличения мощности двигателя при резком нажатии на педаль газа.
«Турбояма» обусловлена инерцией турбины (для ее раскрутки при резком увеличении энергии выхлопных газов требуется некоторое время). Одно из решений данной проблемы реализована в нашей турбине- с изменяемой геометрией (VGT).
Турбононаддув начинает свою работу с первыми оборотами двигателя и заканчивает её уже после того, как двигатель остановился. При первых вспышках в цилиндрах выхлопные газы из коллектора сразу же попадают в улитку турбины и начинают вращать вал с крыльчатками. Пока обороты двигателя невелики, давление выхлопных газов недостаточно, и компрессор вращается на холостом ходу, не создавая излишнего сопротивления на всасывании (просто перемешивает воздух). При росте оборотов двигателя турбина выходит на свои рабочие обороты (110-115 тысяч об/мин). Теперь компрессор не просто месит воздух, а эффективно сжимает его и посылает в двигатель. При этом блок управления двигателем подает в цилиндры больше топливной смеси, резко (на 50-70%) возрастает мощность и, соответственно, расход топлива. Турбокомпрессор работает в условиях высоких температур и оборотов (скорость на концах лопаток приближается к звуковой). Поэтому сразу со стартом двигателя масляный насос подает масло по системе каналов под давлением на подшипники турбокомпрессора, и вал турбины начинает вращаться на масляном клине. Поскольку зазоры в парах вал — подшипник, подшипник — корпус очень малы и соизмеримы с размерами ячеек масляного фильтра, турбонаддув предъявляет особые требования к чистоте масла и состоянию масляного фильтра.
Самые тяжелые моменты для турбонаддува — это запуск двигателя и его остановка. При запуске холодного двигателя масло в нём имеет высокую вязкость, оно с трудом прокачивается по зазорам, нагрев разных деталей турбонаддува и их тепловое расширение идут с разной скоростью, и тепловые зазоры еще не установились. Поэтому необходимо дать двигателю и турбонаддуву прогреться.
VGT, Variable-geometry turbocharger, — обеспечивает оптимизацию потока отработавших газов за счет изменения сечения входного канала. Необходимость такого изменения обусловлена тем, что оптимальное сечение при низких и при высоких оборотах существенно разное. При большом сечении турбокомпрессор плохо работает на низких оборотах, при маленьком — на высоких. Таким образом, изменение сечения позволяет турбине подстраиваться под нагрузку с максимальной эффективностью.
Как это работает:
Чтобы турбина не подвела:
:•Использование исключительно качественных масел .
•Категорический отказ от промывок-«пятиминуток»: они способны за один раз убить турбину практически без возможности восстановления.
•Наличие турботаймера – залог долгой, здоровой и счастливой жизни движка с турбонаддувом;
•Поддержание нормированного уровня масла. Если вы обнаружили, что масло уходит не по расписанию – бросайте якорь- до выяснения причин))
•Прогрев движка до рабочей температуры до начала движения. Частая работа на холодную процентов на 30 сокращает срок жизни турбины.
Никогда не глушите турбодвигатель сразу( не забывайте, что при заглушенном двигателе масло не поступает в турбину но крыльчатка еще вращается и вращается практически на сухую) . В зависимости от режима езды дайте ему поработать на холостом ходу 2-5 минут (зимой можно дольше). За это время вал турбины снизит обороты до минимальных, а детали, непосредственно соприкасающиеся с выхлопными газами, плавно остынут.
Возможные неисправности или предпосылки для осмотра турбины:
Если у вашей машины пошёл интенсивный белый дым из глушителя и упала мощность — турбонаддув то готовьтесь господа, скорее всего вы попали на деньги)), из за износа подшипников и уплотнительного кольца около крыльчатки турбины. В результате масло под давлением устремляется в выхлопную трубу, где испаряется и вылетает наружу, создавая дымовую завесу. Расход масла может возрасти до 2-3 литров на 100 км пробега.
Бывает и так, что дымовой завесы нет, но автомобиль не может развить мощность, у дизельных двигателей появляется постоянный чёрный дым под нагрузкой — всё это говорит о том, что скорее всего турбонаддув тоже изношен, и к тому же основательно забит нагаром, поэтому компрессор из-за повышенного сопротивления вращению не развивает рабочих оборотов, а двигателю не хватает воздуха.
Что может повлиять на потерю мощности или вялый разгон (турбояма) на оборотах от 0 до 2000 у наших-116 сил?
1.Заедает из за износа ось привода лопаток в теле турбины.
2.Не исправен вакуумный привод оси лопаток (встречается кране редко)
3.Не корректная работа электроклапана отвечающего за управление вакуумного привода.
Кто сталкивался с проблемами и их решением на наших турбинах, предлагаю дополнить данную тему.
Турбина с изменяемой геометрией
Турбина с изменяемой геометрией ⇐ H-1 Grand Starex. FAQ-ЧаВо
Сообщение uragobelkov » 19 апр 2011, 11:19
Конструкция классической турбины
Упрощенно конструкцию классического турбонагнетателя можно представить в виде двух крыльчаток, соединенных вместе одной осью. Находятся эти крыльчатки в отдельных герметично разделенных камерах. На одну из крыльчаток подводятся выпускные газы работающего двигателя и заставляют ее вращаться. Это вращение передается через совместную ось на вторую крыльчатку, соединенную с подводом атмосферного воздуха. Захваченный крыльчаткой свежий воздух направляется к цилиндрам двигателя для сгорания.
Турбина увеличивает мощность двигателя
Дело в том, что мощность дизельного двигателя увеличивается за счет подачи большего количества топлива. Но в этом случае мы очень быстро столкнемся с проблемой: увеличив порцию топлива в очередной раз, мы определим, что все оно не сгорает — для его горения не хватает кислорода. Помните школьные уроки, на которых нам утверждали, что горение — это химическая реакция? Это правда. Окисление происходит с помощью кислорода и, если его мало, то нам не удастся сжечь (= окислить) все топливо. В этом случае достигается предел мощности.
Осознав задачу, инженеры разработали турбокомпрессор, который нагнетает дополнительный воздух в камеры сгорания. Есть дополнительный воздух, значит можно увеличить порцию впрыскиваемого топлива и увеличить мощность двигателя
Турбояма
Выпускные газы могут раскрутить крыльчатки турбины до скорости 150 000 — 210 000 об/мин! Если не учитывать геометрические особенности конструкции турбины, то можно вывести простую взаимосвязь: чем больше отработанных газов попадают в турбину, тем выше ее скорость вращения и тем больше свежего воздуха она нагнетает. Именно здесь классическую турбину подстерегает неприятность. Дело в том, что мы ожидаем от турбодвигателя ускорения в любой момент. Представьте себе, что автомобиль двигается с небольшой скоростью, а двигатель работает в нижнем диапазоне частоты вращения. В таком экономном режиме двигатель вырабатывает малое количество отработанных газов и, следовательно, скорость вращения турбины низкая.
Тут водитель решает обогнать автобус, резко нажимает на педаль акселератора и . ничего не происходит. Ожидаемого ускорения нет. Причиной является врожденная задержка турбины, называемая в народе «турбоямой»: сразу же после команды водителя скорость вращения турбины низкая, а двигатель сначала увеличивает впрыск, потом это топливо сгорает и только потом поступает к турбине в виде отработанных газов. Постепенно скорость турбины увеличивается, она нагнетает больше воздуха и вот оно долгожданное ускорение — можно обгонять, но тут на «встречке» вырисовывается другой автомобиль и маневр приходиться откладывать. Неприятно.
Решение пришло в виде турбины с изменяемой геометрией. Ее отличие от классической конструкции — наличие специальных направляющих лепестков в канале, через который на крыльчатку подводятся отработанные газы. Принцип работы умиляет своей простотой.
Принцип работы турбины с изменяемой геометрией 
Принцип работы турбокомпрессора с изменяемой геометрией состоит в изменении сечения на входе колеса турбины с целью оптимизировать мощность турбины для заданной нагрузки.
При низких оборотах двигателя и поток отработанных газов является небольшим и он раскручивает турбину недостаточно сильно для резкого ускорения. В этот момент по сигналу блока управления направляющие лопатки смещаются и уменьшают расстояние между собой. Несмотря на то, что объем отработанных газов не увеличился, ему теперь приходиться «протискиваться» через узкий коридор, что заставляет отработанные газы двигаться быстрее.
В результате обороты турбины возрастают и увеличивается давление наддува. Таким образом, удается увеличить скорость вращения турбины без резкого увеличения объема отработанных газов.
На полной скорости работы двигателя и при высоком уровне газового потока турбокомпрессор развдвигает направляющие лепестки, защищая себя от превышения оборотов и поддерживая давление наддува на уровне необходимом двигателю.
Изменение площади сечения (расстояния между направляющими элементами) может управляться непосредственно давлением турбины с помощью привода, с помощью вакуумного регулятора или шагового электромотора
a. корпус турбины
b. крыльчатка для отработанных газов
c. корпус турбокомпрессора
e. ось рычага смещения регулируемого кольца
f. регулируемое кольцо
g. оси направляющих лепестков
h. направляющие лепестки 
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=cLa4qwA3x7s[/youtube]
————————————————————-
ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЬ С ИЗМЕНЯЕМОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ ТУРБИНЫ (VGT).
VGT (Variable Geometry Turbine) — это определенный тип турбонагнетателя, функционирующего за счет использования энергии потока отработавших газов.
На приведенном ниже графике показана сравнительная характеристика скоростных возможностей автомобилей, оборудованных обычным турбонагнетателем и турбонагнетателем VGT.
Максимальная скорость: VGT позволяет увеличить максимальную скорость на 4,1%.
Время разгона: по сравнению с обычным турбонагнетатель VGT позволяет уменьшить время разгона от 0 км/ч до 100 км/ч на 15,1%.
Время разгона при ускорении: данная характеристика показывает возможности автомобиля при резком ускорении (с 60 км/ч до 100 км/ч) во время движения. Чем оно меньше, тем лучше характеристики. 
КОМПОНЕНТЫ ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЯ VGT
В турбонагнетателе VGT турбина и компрессор находятся на одном валу. По периметру рабочего колеса турбины установлены поворотные лопатки, предназначенные для изменения проходного сечения канала подвода отработавших газов. Кроме того, лопатки соединены с кольцом синхронизатора, которое позволяет изменять угол поворота всех лопаток одновремено. Корпус турбины и корпус компрессора предназначены для размещения соответствующего рабочего колеса турбонагнетателя, а привод поворота лопаток используется для поворачивания кольца синхронизатора относительно корпуса турбины. 
Кольцо синхронизатора
Кольцо синхронизатора может вращаться по и против часовой стрелки, в зависимости от направления смещения штока привода.
Поворотная лопатка
Все поворотные лопатки соединяются при помощи рычагов с кольцом синхронизатора, которое приводится в действие штоком привода. Эти поворотные лопатки служат для направления отработавших газов к рабочему колесу турбины. При их повороте изменяется проходное сечение канала подвода отработавших газов. При низких оборотах двигателя сечение канала более узкое, соответственно скорость потока отработавших газов после прохождения сечения увеличивается, в результате увеличивается энергия, отдаваемая рабочему колесу турбины. При высоких оборотах двигателя проходное сечение канала расширяется, в этом случае энергии отработавших газов достаточно для создания требуемой скорости потока.
Привод поворотных лопаток
Шток привода поворотных лопаток одним концом закреплен на электромагнитном клапане системы VGT, управляемому блоком управления двигателя (ECU). Управляющие параметры электромагнитного клапана, и, следовательно, величина перемещения штока задается ECU в соответствии с условиями работы двигателя.
Функционирование при низких оборотах двигателя
При работе двигателя на низких оборотах количество отработавших газов относительно невелико, энергия их потока мала и в обычном турбонагнетателе не создается значительного эффекта турбонаддува, а в турбонагнетателе VGT существует возможность пропуска отработавших газов через более узкое сечение проходного канала, за счет чего скорость и энергия их потока значительно возрастают. Следовательно, система VGT улучшает характеристики работы двигателя на низких оборотах. 
Принцип действия при низких оборотах двигателя
В данной конструкции используется принцип трубки Вентури, суть которого в том, что при перетекании воздуха через суженное сечение (точка «А») скорость потока увеличивается, а давление понижается. При уменьшении диаметра проходного сечения пропорционально будет увеличиваться скорость потока (см. уравнение). 
Функционирование при высоких оборотах двигателя
При высоких оборотах двигателя энергия потока отработавших газов достаточно высока и способна создавать требуемое усилие для вращения турбины. В этом случае сечение проходного канала увеличивается и к турбине устремляется весь поток отработавших газов, при этом уменьшается насосное сопротивление выпускного тракта. Выходные характеристики двигателя будут зависеть от объема воздуха на впуске.
Управление системой VGT
Управляющий сигнал системы VGT формируется на основании анализа сигналов датчиков частоты вращения коленчатого вала (КВ), положения педали акселератора, атмосферного давления, давления наддува, температуры охлаждающей жидкости (ОЖ), температуры воздуха на впуске и сигнала включения сцепления.
При этом ECU определяет условия движения автомобиля и требуемое давление наддува в зависимости от оборотов двигателя и объема впрыскиваемого топлива. Затем ECU выдает на электромагнитный клапан соответствующий сигнал частотой 3 00 Гц с заданными параметрами. Подобная система позволяет поддерживать эффективную работу двигателя на любых оборотах.
Следует заметить, что датчик давления наддува также предназначен для измерения фактического давления воздуха во впускном коллекторе и осуществления обратной связи в системе управления давлением наддува (через ECU). Такая обратная связь способствует точности управления.
Условия, исключающие возможность функционирования системы VGT
1. Обороты двигателя ниже 700 об/мин
2. Температура ОЖ понизилась до 0°
3. Повреждение какой-либо детали системы EGR
4. Повреждение штока привода системы VTG
5. Неисправность датчика давления наддува
6. Повреждение датчика расхода воздуха (MAF)
7. Повреждение дроссельной заслонки
8. Неисправность датчика положения педали акселератора
При наличии хотя бы одного из этих условий ECU прекращает корректное управление системой VTG.