Двигун внутрішнього згоряння / Система наддуву

Система наддуву

Система наддуву - це підсистема двигуна, яка подає у циліндри більше повітря, ніж двигун міг би отримати лише за рахунок атмосферного тиску. Завдяки цьому можна спалити більше пального, отримати вищий крутний момент, кращу тягу під навантаженням і ефективнішу роботу двигуна. У більшості сучасних легкових автомобілів наддув створює турбокомпресор, а нагріте стиснене повітря охолоджує інтеркулер.

Зразок правильного англійського перекладу: система наддуву - Boost System; система турбонаддуву - Turbocharging System; турбокомпресор - Turbocharger; інтеркулер - Intercooler; тиск наддуву - Boost Pressure; повітря наддуву - Charge Air; витік наддуву - Boost Leak; недодув - Underboost; передув - Overboost; актуатор турбіни - Turbocharger Actuator; змінна геометрія турбіни - Variable Geometry Turbocharger.

Ця сторінка є головною сторінкою підсистеми наддуву і пов'язана зі сторінками «Діагностика - Система наддуву», «Симптоми - Система наддуву», «Обслуговування - Система наддуву», «Ремонт - Система наддуву», «Турбіна не створює тиск», «Турбіна свистить», «Чорний дим під навантаженням», «Заміна турбокомпресора» і «Ремонт турбокомпресора».

Система наддуву працює разом із системою впуску повітря, системою керування двигуном, системою змащення двигуна, системою випуску відпрацьованих газів і паливною системою. Тому втрата тяги, свист, чорний дим або аварійний режим не завжди означають несправну турбіну. Причина може бути у патрубку, датчику, клапані керування, актуаторі, інтеркулері, повітряному фільтрі, EGR, DPF, паливі, змащенні або проводці.

Головний принцип: систему наддуву не можна оцінювати лише за свистом турбіни або відчуттям тяги. Потрібно порівнювати заданий і фактичний тиск наддуву, перевіряти герметичність повітряного тракту, керування турбіною, датчики, маслоподачу, вихлоп і умови появи симптома.

Не міняйте турбокомпресор без перевірки патрубків, інтеркулера, керування і маслоподачі.
Не вважайте будь-яку оливу в патрубках доказом зношеної турбіни.
Не ігноруйте повітряний фільтр і обмеження впуску.
Не перевіряйте наддув тільки на холостому ходу.
Не стирайте коди до збереження стоп-кадрів.
Не продовжуйте рух під навантаженням, якщо дизель самостійно набирає оберти або з'явився густий синій дим.

Зміст

Призначення системи наддуву
Як працює система наддуву
Основні елементи системи
Типи наддуву
Турбокомпресор
Інтеркулер і охолодження повітря
Патрубки, хомути і герметичність
Керування тиском наддуву
Датчики і поточні параметри
Маслоподача і ресурс турбіни
Типові симптоми несправностей
Типові коди і напрями перевірки
Базова діагностика системи наддуву
Обслуговування системи наддуву
Ремонт системи наддуву
Типові помилки
Товарні групи TESMA
Часті питання

Призначення системи наддуву

Двигун створює потужність не тільки паливом, а й повітрям. Щоб пальне згоріло правильно, у циліндри має потрапити достатня кількість кисню. Система наддуву стискає повітря перед подачею у двигун, збільшуючи його масу у циліндрі.

Система наддуву потрібна для:

збільшення крутного моменту;
покращення тяги під навантаженням;
підвищення ефективності двигуна;
компенсації меншого робочого об'єму двигуна;
кращої роботи дизельного двигуна під навантаженням;
зменшення втрат потужності на висоті;
точнішого керування сумішшю;
зниження димності при правильній роботі;
покращення динаміки без значного збільшення об'єму двигуна;
виконання вимог до економічності та викидів.

У справній системі фактичний тиск наддуву відповідає заданому, повітряний тракт герметичний, турбокомпресор не має небезпечного люфту, керування працює без затримок, інтеркулер не забитий і не тече, а блок керування не переходить у аварійний режим.

Як працює система наддуву

У типовій турбованій системі вихлопні гази обертають турбінне колесо. Через вал воно обертає компресорне колесо, яке стискає повітря на впуску. Після стискання повітря нагрівається, тому проходить через інтеркулер. Далі воно надходить через патрубки, дросель або впускний колектор у циліндри.

Блок керування двигуном порівнює бажаний тиск наддуву з фактичним. Для цього використовуються дані датчика тиску, витратоміра повітря, температури повітря, положення педалі газу, обертів двигуна, навантаження, паливної подачі, EGR і захисних алгоритмів. Якщо фактичний тиск занадто низький або занадто високий, система може записати помилку і обмежити потужність.

Спрощений шлях повітря

Повітря потрапляє через повітрозабірник.
Проходить через фільтр повітряний.
Потрапляє до входу турбокомпресора.
Стискається компресорним колесом.
Проходить через патрубки наддуву.
Охолоджується в інтеркулері.
Надходить до дросельної заслінки або впускного колектора.
Потрапляє у циліндри.

Спрощений шлях керування

Водій натискає педаль акселератора.
Блок керування розраховує потрібний момент і тиск наддуву.
Клапан, актуатор або електронний привод змінює положення wastegate чи геометрії турбіни.
Датчик тиску наддуву повідомляє фактичне значення.
Блок коригує керування, щоб фактичний тиск наблизився до заданого.
При відхиленні записуються коди недодуву, передуву або продуктивності системи.

Основні елементи системи

Система наддуву складається не тільки з турбіни. У ній важливі всі елементи повітряного тракту, керування, охолодження повітря, змащення турбокомпресора і датчики.

Повітряний тракт

повітрозабірник;
корпус повітряного фільтра;
повітряний фільтр;
витратомір повітря;
впускний патрубок до турбокомпресора;
компресорна частина турбокомпресора;
патрубки після турбіни;
інтеркулер;
патрубок від інтеркулера до дроселя або колектора;
впускний колектор.

Керування наддувом

актуатор турбіни;
клапан керування турбіною;
wastegate або змінна геометрія;
вакуумні лінії, якщо система вакуумна;
електричний привод, якщо система електронна;
датчик тиску наддуву;
датчик температури повітря;
блок керування двигуном;
електропроводка і роз'єми.

Змащення і теплообмін

маслоподача турбіни;
маслозлив турбіни;
ущільнення турбокомпресора;
канали охолодження на водоохолоджуваних турбінах;
моторна олива;
масляний фільтр;
система вентиляції картера;
захист від перегріву і коксування оливи.

Типи наддуву

Турбонаддув

Найпоширеніший варіант. Турбокомпресор використовує енергію вихлопних газів для стискання повітря. Така система ефективна, але чутлива до стану оливи, герметичності впуску, температури вихлопу, керування і якості обслуговування.

Механічний компресор

Компресор приводиться механічно від двигуна. Він дає швидку реакцію, але забирає частину потужності на привод. У легкових автомобілях такий варіант трапляється рідше, ніж турбонаддув.

Комбіновані системи

Деякі двигуни поєднують турбонаддув, електричну підтримку або кілька турбокомпресорів. Такі системи складніші у діагностиці, бо мають кілька контурів керування, більше датчиків і більше можливих причин відхилення тиску.

Турбокомпресор

Турбокомпресор - центральний елемент більшості систем наддуву. Він має турбінну частину з боку вихлопу, компресорну частину з боку впуску, вал, підшипники, ущільнення, корпуси і механізм керування тиском.

При перевірці турбокомпресора оцінюють:

стан компресорного колеса;
стан турбінного колеса;
сліди контакту крильчатки з корпусом;
радіальний і осьовий люфт;
наявність оливи у компресорній частині;
наявність оливи у турбінній частині;
стан актуатора;
хід штока;
роботу wastegate або геометрії;
маслоподачу і маслозлив;
сліди перегріву;
сторонній шум і свист;
фактичний тиск наддуву під навантаженням.

Невеликий радіальний рух ротора без тиску оливи не завжди є несправністю. Висновок про люфт потрібно робити за документацією конкретного турбокомпресора і разом з іншими ознаками.

Інтеркулер і охолодження повітря

Після стискання повітря нагрівається. Гаряче повітря має меншу щільність і збільшує ризик детонації на бензиновому двигуні, а на дизелі може погіршувати ефективність наповнення. Інтеркулер охолоджує повітря наддуву перед подачею у двигун.

Інтеркулер може бути повітряним або рідинним. У повітряному варіанті він охолоджується зустрічним потоком повітря. У рідинному варіанті є окремий контур охолодження з теплообмінником, насосом і рідиною.

Типові проблеми інтеркулера:

тріщина корпусу;
пошкодження сот після удару;
розгерметизація бокових бачків;
накопичення оливи всередині;
забруднення зовнішніх сот;
обмеження потоку повітря через бруд або листя;
негерметичність патрубків;
помилка після встановлення неякісного або невідповідного інтеркулера;
неочищений інтеркулер після руйнування турбіни;
потрапляння уламків у повітряний тракт.

Після серйозної несправності турбокомпресора інтеркулер і патрубки потрібно перевіряти особливо уважно. У них може залишитися олива, уламки або забруднення, які потім потраплять у двигун або створять повторну проблему.

Патрубки, хомути і герметичність

Патрубки наддуву працюють під тиском, при високій температурі, вібрації і постійних змінах навантаження. Невелика тріщина, слабкий хомут або негерметичне швидкорознімне з'єднання можуть створити сильну втрату тяги, свист, дим і помилки недодуву.

Перевіряють:

патрубок від турбокомпресора до інтеркулера;
патрубок від інтеркулера до дроселя або колектора;
нижні патрубки, які часто забруднені оливою і брудом;
швидкорознімні муфти;
ущільнювальні кільця;
стопорні скоби;
посадочні буртики;
хомути;
деформацію пластикових штуцерів;
масляні сліди біля стиків;
свист під час розгону;
димогенератор або тестер герметичності наддуву.

Масляний слід біля стику часто є підказкою. У турбованому впуску може бути невеликий масляний туман, і через негерметичність він залишає слід зовні. Це не завжди означає несправну турбіну, але точно вказує на місце, яке потрібно перевірити.

Керування тиском наддуву

Система наддуву має створювати не максимальний, а потрібний тиск. Надмірний тиск небезпечний для двигуна, а недостатній тиск знижує тягу і збільшує димність. Тому блок керування постійно контролює наддув.

Керування може виконуватися через:

wastegate;
змінну геометрію турбіни;
вакуумний актуатор;
електронний актуатор;
клапан керування турбіною;
перетворювач тиску;
вакуумний насос;
вакуумні шланги;
датчик тиску наддуву;
логіку блока керування двигуном.

Недодув

Недодув означає, що фактичний тиск нижчий за заданий. Причини можуть бути у витоку повітря, слабкому керуванні турбіною, зношенні турбокомпресора, забитому повітряному фільтрі, обмеженні вихлопу, несправному датчику або аварійному обмеженні.

Передув

Передув означає, що фактичний тиск вищий за заданий. Часті напрями перевірки - заклинювання геометрії турбіни, заїдання wastegate, несправний актуатор, неправильне вакуумне керування, помилка датчика або некоректне втручання у програму керування двигуном.

Датчики і поточні параметри

Блок керування не бачить наддув напряму. Він оцінює його через датчики і поточні параметри. Саме тому помилка тиску може бути пов'язана не з турбіною, а з неправильним сигналом датчика.

Для системи наддуву важливі:

датчик тиску наддуву або MAP;
витратомір повітря або MAF;
датчик температури повітря на впуску;
датчик положення дросельної заслінки;
датчик тиску вихлопу на частині дизельних систем;
датчики кисню;
датчики температури вихлопу;
положення актуатора турбіни;
заданий і фактичний тиск наддуву;
паливні корекції;
масова витрата повітря;
команда EGR.

Якщо заданий наддув високий, а фактичний низький, це один напрям діагностики. Якщо заданий низький, а фактичний високий, це інший напрям. Якщо датчик показує неправдоподібні значення, спочатку перевіряють датчик, живлення, масу, проводку і трубки.

Маслоподача і ресурс турбіни

Турбокомпресор обертається з дуже високою швидкістю і залежить від моторної оливи. Олива змащує підшипники, частково відводить тепло і впливає на ресурс. Погана олива, забитий масляний фільтр, затримка заміни, перегрів або забитий злив можуть швидко пошкодити турбіну.

Перевіряють:

рівень моторної оливи;
допуск і в'язкість оливи;
інтервал заміни;
стан масляного фільтра;
подачу оливи до турбіни;
злив оливи з турбіни;
перегин або забруднення зливної трубки;
тиск у картері;
роботу вентиляції картера;
сліди коксування;
перегрів вихлопної частини;
чи не перевищений рівень оливи.

Наявність оливи біля турбіни, у патрубку або інтеркулері не завжди доводить несправність турбокомпресора. Спочатку перевіряють вентиляцію картера, повітряний фільтр, тиск у картері, маслоподачу, маслозлив і рівень оливи.

Типові симптоми несправностей

Симптоми системи наддуву часто проявляються саме під навантаженням: під час розгону, руху вгору, обгону, їзди з причепом або на високих передачах. На холостому ходу система може виглядати нормально.

втрата тяги під навантаженням;
турбіна не створює тиск;
автомобіль переходить в аварійний режим;
свист під капотом при розгоні;
чорний дим під навантаженням;
синій дим після розгону або тривалого холостого ходу;
затримка реакції на газ;
ривки при розгоні;
надмірний тиск наддуву;
недостатній тиск наддуву;
масляні сліди біля патрубків;
олива накопичується в інтеркулері;
двигун гучніше працює під навантаженням;
з'являються коди P0299, P0234 або P2263;
після вимкнення і повторного запуску тяга тимчасово повертається.

Турбіна не створює тиск

Це може бути через витік повітря, тріщину патрубка, негерметичний інтеркулер, слабке вакуумне керування, заїдання геометрії, несправний актуатор, неправильний сигнал MAP/MAF або механічне зношення турбокомпресора.

Турбіна свистить

Свист може бути нормальним акустичним ефектом, але різка зміна звуку часто пов'язана з витоком наддуву, тріщиною патрубка, пошкодженням крильчатки, негерметичністю інтеркулера або неправильним положенням хомута.

Чорний дим під навантаженням

Чорний дим на дизелі часто означає, що пального подається більше, ніж може якісно згоріти з наявним повітрям. Причина може бути у недодуві, витоку повітря, забитому фільтрі, EGR, MAF, форсунках або паливному керуванні.

Типові коди і напрями перевірки

Коди потрібно трактувати за документацією конкретного автомобіля, але для системи наддуву часто зустрічаються такі групи:

P0299 - недостатній тиск наддуву або продуктивність турбонаддуву нижча за очікувану;
P0234 - надмірний тиск наддуву;
P2263 - продуктивність системи турбонаддуву або наддуву;
P0100-P0104 - можливі проблеми витратоміра повітря;
P0105-P0109 - можливі проблеми датчика тиску у впуску;
P0069 - невідповідність тиску у колекторі і барометричного тиску;
P0400-P0409 - можливий вплив EGR на наддув і повітряний баланс;
P2002 або коди DPF на дизельних двигунах, якщо обмеження вихлопу впливає на турбіну;
виробничі коди актуатора турбіни, геометрії, клапана керування або тиску наддуву.

Код недодуву не доводить зношення турбіни. Код передуву не доводить несправність актуатора. Код продуктивності системи наддуву завжди потребує перевірки заданого і фактичного тиску, повітряного тракту, керування, датчиків і механічного стану.

Базова діагностика системи наддуву

Правильна діагностика системи наддуву поєднує сканер, візуальний огляд, перевірку герметичності, контроль керування турбіною і перевірку маслоподачі. Без перевірки під навантаженням багато дефектів залишаються непомітними.

Зчитати всі коди без стирання.
Зберегти стоп-кадри.
Визначити умови появи проблеми: оберти, навантаження, температура, швидкість, передача.
Порівняти заданий і фактичний тиск наддуву.
Перевірити MAF, MAP, температуру повітря і паливні параметри.
Оглянути повітряний фільтр і впуск до турбіни.
Оглянути патрубки після турбіни.
Оглянути інтеркулер і його стики.
Перевірити хомути, ущільнення і швидкорознімні з'єднання.
Провести тест герметичності наддуву.
Перевірити актуатор і керування турбіною.
Перевірити вакуумні лінії або електричне керування.
Оцінити люфт, крильчатку і корпус турбокомпресора.
Перевірити маслоподачу, злив і вентиляцію картера.
Після ремонту виконати контрольну поїздку з записом параметрів.

Що дивитися у сканері

заданий тиск наддуву;
фактичний тиск наддуву;
атмосферний тиск;
MAF;
MAP;
температуру повітря на впуску;
положення дросельної заслінки;
положення педалі акселератора;
команду актуатора турбіни;
фактичне положення актуатора, якщо доступно;
команду EGR;
тиск пального;
паливні корекції;
температуру двигуна;
коди і стоп-кадри.

Обслуговування системи наддуву

Система наддуву не має простого регламенту «замінити одну деталь через певний пробіг». Її ресурс залежить від обслуговування двигуна, якості оливи, стану фільтрів, герметичності впуску і теплового режиму.

Для профілактики важливо:

вчасно міняти моторну оливу;
використовувати оливу з правильним допуском;
встановлювати якісний масляний фільтр;
вчасно міняти повітряний фільтр;
не їздити довго з негерметичним впуском;
контролювати масляні сліди на патрубках;
перевіряти патрубки і хомути після ремонту;
не навантажувати холодний двигун;
не глушити двигун одразу після дуже важкого навантаження, якщо виробник передбачає тепловий режим охолодження;
стежити за вентиляцією картера;
не переповнювати двигун оливою;
усувати коди наддуву до руйнування турбокомпресора.

Ремонт системи наддуву

Ремонт системи наддуву залежить від точної причини. Не завжди потрібна заміна турбокомпресора. Часто проблему створює дешевша, але критична деталь: патрубок, ущільнення, хомут, датчик, вакуумна трубка, клапан керування або електричний роз'єм.

Типові роботи:

заміна патрубка наддуву;
заміна турбокомпресора;
заміна інтеркулера;
очищення інтеркулера;
перевірка патрубків наддуву;
перевірка маслоподачі турбіни;
ремонт маслоподачі турбіни;
ремонт турбокомпресора;
ремонт або заміна актуатора турбіни;
очищення або перевірка геометрії турбіни;
ремонт проводки датчика тиску або актуатора;
усунення причин підвищеного тиску в картері.

Якщо турбокомпресор вийшов з ладу через нестачу оливи, забитий злив, брудний фільтр, надлишковий тиск у картері або сторонні частинки, проста заміна турбіни без усунення причини може швидко закінчитися повторною поломкою.

Типові помилки

міняти турбіну без перевірки герметичності патрубків;
не перевірити інтеркулер після руйнування турбіни;
вважати будь-який свист доказом зношення турбокомпресора;
не порівняти заданий і фактичний наддув;
шукати витік тільки на холостому ходу;
ігнорувати нижні патрубки інтеркулера;
не перевірити MAF і MAP;
не перевірити актуатор і клапан керування;
не перевірити вакуумні шланги;
не перевірити маслоподачу і злив турбіни;
не перевірити вентиляцію картера;
поставити нову турбіну у брудний повітряний тракт;
залишити стару оливу після ремонту турбіни;
не очистити інтеркулер від накопиченої оливи;
не виконати контрольну поїздку з параметрами після ремонту.

Товарні групи TESMA

Нижче використані товарні посилання TESMA з перевіреного довідника. Для системи наддуву важливі не тільки турбокомпресор та інтеркулер, а й патрубки, датчики, впуск, фільтри, олива, електрика, EGR і вихлоп.

Система наддуву

Впуск, датчики і керування двигуном

Змащення, паливо і вихлоп

Електрика і живлення

Часті питання

Чи система наддуву - це просто турбіна?

Ні. Турбокомпресор є центральною деталлю, але система наддуву також включає повітряний фільтр, впускні патрубки, інтеркулер, датчики, актуатор, клапани керування, проводку, маслоподачу, злив оливи і взаємодію з вихлопом.

Чому авто втрачає тягу під навантаженням?

Можливі причини: недодув, витік у патрубках, тріщина інтеркулера, несправний актуатор, заклинювання геометрії, забитий фільтр, помилка MAF або MAP, обмеження вихлопу, паливна проблема або аварійний режим.

Чи означає свист несправну турбіну?

Не завжди. Свист може бути через витік повітря, патрубок, хомут, інтеркулер, зміну акустики впуску або пошкодження крильчатки. Потрібна перевірка герметичності й стану турбокомпресора.

Чому з'являється чорний дим під навантаженням?

Чорний дим часто означає нестачу повітря відносно кількості пального. Причини - недодув, витік наддуву, забитий повітряний фільтр, неправильний MAF/MAP, EGR, паливні форсунки або обмеження повітряного тракту.

Чи завжди олива в інтеркулері означає зношену турбіну?

Ні. Невеликий масляний наліт може бути наслідком вентиляції картера. Ненормальними є велика кількість рідкої оливи, витік оливи зі знятого патрубка, синій дим, різке зростання витрати оливи або сліди пошкодження турбіни.

Що таке недодув?

Недодув - це ситуація, коли фактичний тиск наддуву нижчий за заданий. Причина може бути у витоку повітря, слабкому керуванні турбіною, несправному датчику, зношеній турбіні або обмеженні впуску чи вихлопу.

Що таке передув?

Передув - це ситуація, коли фактичний тиск наддуву вищий за заданий. Часто перевіряють геометрію турбіни, wastegate, актуатор, вакуумне керування, датчик тиску і програмне керування двигуном.

Чи можна перевірити наддув на холостому ходу?

На холостому ходу можна побачити частину базових параметрів, але більшість проблем наддуву проявляється під навантаженням. Потрібна контрольна поїздка або тест у режимі, де з'являється симптом.

Чому після вимкнення і запуску тяга повертається?

Це типово для аварійного режиму. Блок керування тимчасово обмежує потужність через відхилення наддуву, а після перезапуску обмеження може зникнути до повторення умов помилки.

Що найперше перевірити при помилці наддуву?

Найперше перевіряють коди, стоп-кадр, заданий і фактичний тиск наддуву, патрубки, інтеркулер, MAF, MAP, керування актуатором, вакуумні лінії, маслоподачу, злив оливи і вентиляцію картера.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще почитати по цій темі

Висновок

Система наддуву - це не тільки турбокомпресор. Це повітряний тракт, інтеркулер, патрубки, хомути, датчики, актуатор, клапан керування, маслоподача, злив оливи, впуск, вихлоп і логіка блока керування двигуном. Саме тому втрата тяги, свист, чорний дим, олива в інтеркулері або аварійний режим потребують системної перевірки, а не швидкої заміни найдорожчої деталі.

Правильний підхід - зчитати коди, зберегти стоп-кадри, перевірити заданий і фактичний тиск наддуву, герметичність патрубків та інтеркулера, стан турбокомпресора, керування актуатором, MAF, MAP, EGR, маслоподачу, маслозлив, вентиляцію картера і умови появи симптома. Лише після цього можна переходити до обґрунтованого ремонту системи наддуву.