Почему не работает мембрана на турбине видео: Ремонт турбин в Москве, Гарантия 3 года

Неисправности турбин: Эксплуатация, неисправности, восстановление и ремонт » 1Gai.Ru

Если турбина на машине издает свист: Самые распространенные неисправности автомобильных турбин.

Начало 21 века можно смело назвать эрой турбокомпрессоров в автопромышленности. В настоящий момент большинство современных двигателей в машинах стали оснащаться турбинами, когда каких-то еще 10 — 15 лет назад турбомоторы были очень большой редкостью.

 

Смотрите также: Автомобильные турбокомпрессоры: Все самые важные факты

 

Почему же автопроизводители сделали турбокомпрессоры популярными в автопромышленности? Какие преимущества дает турбина современным силовым агрегатам? Надежны ли современные турбированные двигатели?

 

А главный вопрос который интересует многих автомобилистов связан сегодня с их ремонтом и восстановлением. И так, давайте рассмотрим и ответим на все эти вопросы, которые интересуют многих наших автомобилистов, а заодно узнаем о функции современных турбокомпрессоров и о самых частых причинах неисправности, ну и естественно о их ремонте.

 

Как гласит американская поговорка- «Ничто не заменит рабочий объем». Речь идет непосредственно о двигателе внутреннего сгорания. С самого начала зарождения автопромышленности стало ясно, что для того чтобы увеличить мощность автомобиля нужно увеличить объем самого силового агрегата. Долгое время инженеры и конструкторы не могли ни как придумать, как можно уменьшить объем мотора не снижая его мощности. Ведь законы физики как мы с вами знаем, невозможно изменить.

 

Но с появлением турбокомпрессоров стало понятно, что эти законы физики не являются преградой для постепенного увеличения мощности при уменьшении рабочего объема силовых агрегатов. В итоге случилось, начиная с 2000-х годов в автопромышленности стали набирать популярность турбины, которые позволили существенно увеличить экономичность автотранспортных средств и добиться увеличения мощности моторов, а заодно и уменьшить их объем. 

 

Сегодня современные технологии позволяют автопроизводителям с 1,6-литрового четырехцилиндрового мотора выжимать до 270 л.

с. (например, Peugeot RCZ-R). 

В итоге турбокомпрессоры позволили многим автопроизводителям использовать в машинах вместо восьмицилиндровых моторов шестицилиндровые силовые агрегаты и все без какой-либо потери мощности. А в некоторых случаях многие такие шестицилиндровые двигатели стали даже более мощнее своих восьмицилиндровых атмосферных аналогов.

 

Также в настоящий момент наблюдается тенденция по уменьшению количества цилиндров в шестицилиндровых моторах. На рынке можно сегодня увидеть не мало машин у которых вместо шестицилиндровых двигателей стоят 4-х цилиндровые агрегаты с той же мощностью, но уже гораздо экономичней. В том числе, недавно на авторынке стали появляться машины и с трехцилиндровыми моторами, которые пришли на замену тем же четырехцилиндровым агрегатам.

 

Функция турбокомпрессора

Турбокомпрессоры имеют также и другое название — как турбины. Большинство автомобильных турбин, как правило, используют энергию выхлопных газов  двигателя. То есть такая турбина раскручивается за счет определенного давления выхлопных газов. За счет этого эта турбина нагнетает в двигатель дополнительную порцию кислорода и благодаря чему повышается производительность автомобиля. Вот почему автомобилисты говорят так — «двигатель с турбонаддувом». 

 

По сути сама конструкция турбокомпрессора состоит из двух отдельных турбин (улитки в отдельных корпусах). Одна часть турбины содержит в себе колесо турбины (крыльчатку). Внутри второй части турбины (витка улитки) находится непосредственно колесо компрессора (крыльчатка). Обе части улиток соединены друг с другом единым валом турбокомпрессора. Само турбинное колесо находится в выхлопной системе двигателя — т.е. на выпускном коллекторе. 

 

Давление горячих отходящих газов из выхлопной системы приводит турбину в  очень быстрое движение (начинает вращаться колесо турбины). Например, турбина может раскручиваться до 300 тысяч оборотов в минуту. 

Так как обе части улиток турбокомпрессора соединены единым валом, то от вращения колеса турбины с той же скоростью начинает вращаться и колесо компрессора турбины, которое соединено с впускной системой двигателя.

 

При вращении этого колеса компрессора турбина засасывает дополнительный свежий воздух который затем сжимается в корпусе компрессора и далее поступает под давлением в цилиндры двигателя.

 

При сжатии воздуха происходит нагрев турбины.

 

Чтобы избежать перегрева турбины инженеры придумали систему охлаждения турбокомпрессора, которая позволяет отводить часть тепла генерируемого в процессе сжатия воздуха.

 

В итоге понижая температуру воздуха проходящего через турбины система позволяет охладить непосредственно наддуваемый воздух, который поступает в камеру сгорания двигателя. Это повышает эффективность и производительность силового агрегата. 

 

Контроль давления наддува

Чтобы давление наддува воздуха в турбине не достигло критического уровня при увеличении скорости автомобиля (чем быстрее движется машина, тем больше выхлопных газов в двигателе и соответственно быстрее крутится турбина), турбокомпрессор постоянно находится под контролем вакуумной системы, которая как-раз и регулирует его оптимальную работу. 

 

В противном случае турбину и компоненты в двигателе ждет перегрузка.

 

Обычно само регулирование работы турбины происходит с помощью перепускного клапана, который установлен в ней со стороны, т.е. в том месте, где в турбокомпрессор поступают выхлопные газы.

 

Как вы уже поняли, клапан регулирует количество поступаемых в турбину выхлопных газов.

 

Соответственно получается, если турбина будет крутиться слишком быстро, то этот клапан уменьшит поступление выхлопных газов на колесо турбины, и это за счет стравливания лишнего давления выхлопных газов поступающих в турбину. Так как колесо турбины связано с колесом компрессора турбины единым валом, то скорость вращения турбокомпрессора уменьшится. В результате чего уменьшится и наддув воздуха. 

 

Когда и как открывается клапан который управляется с помощью вакуумного устройства. Это устройство состоит из мембраны и пружины. 

 

Чем больше давление наддува воздуха, тем больше мощность

Многие тюннеры турбированных автомобилей часто стремятся к увеличению максимального наддува для достижения увеличения производительности силового агрегата. Так вот, чтобы достичь этого туда устанавливается перепускной клапан который открывается только при очень высоком давлении.  До 90-х годов тюннеры использовали паровые клапаны, которые позволяли увеличить преднагрузку. Этот вид клапанов относится к механическим компонентам. В современных же автомобилях пропускная способность выхлопных газов регулируется электромагнитными клапанами. В итоге, чтобы настроить работу перепускного клапана достаточно сделать электронный чип-тюнинг. Также в настоящий момент стала популярна при тюнинге мощность двигателя, это помимо чип-тюнинга, в котором используют модифицированные электромагнитные клапана которые работают при полной мощности турбины при заданном коротком времени. То есть, для защиты турбины от перегрева и износа двигателя максимальная мощность работы турбины происходит строго в заданное время, и это без ущерба компонентам самого турбокомпрессора и камере сгорания.

 

Турбины с изменяемой геометрией (ТИГ)

Также сегодня существуют турбокомпрессоры с изменяемой геометрией. Чаще всего такие турбины можно встретить на автомобилях с дизельными двигателями. Турбина с изменяемой геометрией вместо перепускного клапана оснащена специальными направляющими лопатками, которые контролируют поток выхлопных газов поступающих в турбокомпрессор.

 

Обычно такие турбины обозначаются аббревиатурой «VIG» (на русском-ТИГ — Турбина с изменяемой геометрией). 

 

Направляющие лопатки турбины управляются точно также, как и обычные перепускные клапана в этих турбинах, т.е. с помощью вакуумной системы. 

 

Когда лопатки турбины дизельного мотора закрыты, то поток выхлопных газов проходит мимо турбокомпрессора. Соответственно турбина в это время не работает. 

 

Например, при низком или среднем диапазоне работы двигателя лопатки турбины открыты на минимальный уровень, так как на низких оборотах мотора обычно не требуется мощности. Но как только водитель утопит педаль в полик, то лопатки тут же открывают свободный доступ выхлопным газам в турбину и в двигатель начинает поступать под давлением кислород, что мгновенно отражается на увеличении мощности. 

 

К сожалению система «VIG» очень чувствительна к высоким температурам. Поэтому турбины с изменяемой геометрией, как правило, используются преимущественно на дизельных моторах, где температура выхлопных газов значительно ниже. 

 

И только компания «Porsche» использует эти турбины «VIG» на бензиновых моторах (на моделях- 911 Turbo и 718 Boxster /Cayman S).

Для этого инженеры компании «Porsche» устанавливают такие турбокомпрессоры, компоненты которых сделаны из дорогих высокопрочных материалов, которые устойчивы к экстремальным температурам. Но в случаях большого серийного выпуска подобных машин установка таких турбин экономически просто не целесообразна. Вот почему такие турбины устанавливаются либо на дизельные силовые агрегаты, либо на бензиновые автомобили с ограниченной серией, которые стоят по нынешним меркам больших денег.

 

Самые частые причины поломки турбины

Самой частой причиной выхода из строя турбины является повреждение внутренних компонентов турбокомпрессора из-за недостаточной их смазки или с полным ее отсутствием. 

 

Как мы уже выше сказали, большинство автомобильных турбин оснащены рабочим валом, который при вращении испытывает немаленькие неравномерные нагрузки из-за постоянного изменения давления выхлопных газов. Опорная поверхность этого вала, что соединяет колесо турбины с колесом компрессора, смазываются маслом для уменьшения трения вращающихся компонентов турбины. Благодаря масленой смазке компоненты турбины имеют долгий срок службы.  

 

Если подача масла в турбокомпрессор ухудшается, то на несущей поверхности вала турбины начинают образовываться канавки (т.е. появляется выработка). В результате чего вал турбокомпрессора может сломаться. 

 

По каким же причинам турбина может недостаточно смазываться?

Чаще всего нехватка смазки в турбокомпрессоре связана: с плохим качеством топлива, с засорением масленой системы автомобиля, из-за наличия в масле топлива, а также из-за забитого масленого фильтра или же из-за забитых масленых каналов в двигателе. 

 

Также такой быстрый выход из строя турбины может быть связан с «горячей парковкой» автомобиля.

Например, если владелец автомашины после продолжительной езды на полном газе начинает припарковываться и сразу тут-же глушит двигатель, то существует определенный риск быстрого износа компонентов турбокомпрессора.

 

Дело в следующем, при длительной работе двигателя на больших оборотах турбина может стать очень горячей (нагревается до 1000 С° по Цельсию). И если после парковки машины сразу заглушить двигатель, то подача охлаждающей жидкости и масла в двигателе резко прерывается. В итоге этого прекращается охлаждение двигателя и соответственно самого турбокомпрессора.

 

В этом случае скопившиеся в турбине тепло может сжечь остатки масла, которое в свою очередь закупорит масленые каналы, а это приведет к тому, что подача масла для смазки турбины в будущем будет недостаточной. В конечном итоге, как мы уже сказали, турбина начнет испытывать нехватку масла и в результате этого в турбокомпрессоре в самый короткий срок ускорится выработка (износ) его внутренних компонентов.

 

Другим важным фактором износа турбины является образование углерода в масле двигателя в процессе эксплуатации машины. Углерод, как правило, может собираться в турбине в виде отложений, это со временем приводит к тепловым проблемам и к дисбалансу работы турбины, ну и к т.п. проблемам.

 

Именно по этой причине любая автомобильная турбина нуждается в регулярном обслуживании. Например, в той же очистке. Для этого необходимо использовать специальный очиститель-спрей, который продается сегодня в любых автомагазинах.

 

Большинство турбин можно очистить и без их демонтажа с машины. В том числе данный очиститель турбины также помогает удалять не только отложения углерода, но и ряд других ненужных веществ, которые могут образовываться на внутренних компонентах турбокомпрессора.  

 

Повреждение турбины из-за грязного сажевого фильтра

Так как турбина в автомобиле работает за счет выхлопных газов, то конечно же очень частой причиной ее выхода из строя становятся проблемы в системе выпуска выхлопных газов.

 

Особенно уязвимыми являются дизельные агрегаты, которые оснащены сажевым фильтром. Например, если забит сажевый фильтр, то это может увеличить давление выхлопных газов поступающих в турбину. В результате вал турбокомпрессора получает сверхнагрузку, что в итоге может привести к неприятному свисту турбокомпрессора. Этот необычный звук, как правило говорит о том, что вал турбины поврежден.

 

Правда такой свист в некоторых турбинах также может возникнуть и на ранних этапах нехватки масла в турбине. 

Но в любом случае помните, если вы в своей машине начали слышать свист турбины, то вам необходимо как можно скорее провести ее диагностику, чтобы вовремя предотвратить более серьёзные повреждения. 

 

Насколько быстро забивается сажевый фильтр?

Все безусловно зависит от стиля езды, от условий эксплуатации автомобиля и от качества дизельного топлива. Например, если вы используете дизельный автомобиль преимущественно в городе, то сажевый фильтр может быстро выйти из строя из-за недостаточной температуры выхлопных газов.

 

Также не рекомендуется эксплуатировать дизельные автомобили в тихом режиме. Поэтому надо помнить и знать, что время от времени их владельцы должны использовать машину на больших оборотах, чтобы прожечь выхлопную систему для удаления образовавшейся в ней сажи. 

 

Смотрите также: Все что нужно знать при использовании AdBlue в машине

 

Еще один опасный для турбины фактор — это любая неисправность системы выпуска отработавших газов, которая уменьшает поток выхлопных газов поступающих в турбокомпрессор. Например, при повреждении выхлопных труб или при износе прокладок выхлопной системы турбина начнет работать не эффективно, что в короткий срок может привести к выходу ее из строя. Поэтому любые неисправности выхлопной системы в автомобилях с турбированными моторами должны устраняться в короткий срок. 

 

Повреждения турбин вызванные инородными телами

Другой известной причиной повреждения турбокомпрессоров является попадание в них инородных тел через воздухозаборник автомобиля. Из-за огромной скорости вращения элементов турбины даже мельчайшие частицы могут причинить внутренним ее компонентам значительный ущерб. 

 

Для автомобилей с большим пробегом внутренние колеса компрессора турбины (крыльчатки) изнашиваются равномерно. В результате этого со временем мощность автомобиля снижается по мере износа этих колес турбины. Это происходит из-за того, что в двигатель по мере старения компонентов турбины начинает поступать гораздо меньше кислорода. Но подобное равномерное старение турбокомпрессора является идеальным стечением обстоятельств.

 

Чаще всего турбина выходит из строя неожиданно и не по причине окончания срока службы внутренних компонентов. Например, из-за тех же сломанных лопастей колес турбины. В результате такой поломки (хотя бы одной лопасти) на колесе турбины происходит потеря баланса вращения. В итоге вал и его подшипники могут получить серьезное повреждение.

 

На заключительном этапе износа турбокомпрессора старые вращающиеся колеса начинают шлифовать корпус турбины. В результате турбокомпрессор начинает уничтожать сам себя. 

 

Легко ли диагностировать повреждение лопастей турбины?

В том случае, если вы заподозрили износ компонентов турбины, то вначале вы должны провести диагностику внутренних колес турбокомпрессора. Например, можете визуально осмотреть состояние колеса компрессора турбины, это можно сделать достаточно легко. Для этого вам надо отсоединить от самой турбины модуль подачи воздуха. В результате вы сможете внимательно рассмотреть износ лопастей компрессора. 

 

Но чтобы сделать диагностику колеса турбины со стороны выпускной системы двигателя, вам для этого уже придется полностью снять турбокомпрессор с двигателя и полностью его разобрать. 

 

Правда чаще всего повреждается колесо компрессора, куда поступает воздух с улицы. Повреждение колеса со стороны выхлопной системы может произойти только при попадании в турбину посторонних предметов из двигателя.

 

Например, в случае обрыва ремня ГРМ (в случае, когда клапана двигателя встретились с поршнями), в результате чего двигатель выходит из строя. В этом случае после некачественной очистки двигателя от стружки и от других компонентов разрушения запуск мотора может привести к повреждению турбины. 

 

Признаки неисправностей турбокомпрессора
Симптом:	Проявления:	Что необходимо сделать:
Свист турбонагнетателя	При увеличении скорости слышен свист турбины. Возможно поврежден сам вал турбины. Свист вызван из-за металлического трения.	Замена турбокомпрессора / Ремонт.
Синий дым	Утечка масла в турбокомпрессоре. Возможно на валу есть сколы (износ). Масло попадает в выхлопную систему.	Замена турбокомпрессора / Ремонт.
Увеличился расход топлива	Повреждение подшипников турбокомпрессора. Линия подачи масла в турбину неисправна или забита.	Проверьте маслопроводы турбокомпрессора и при необходимости замените их.
Черный дым	Возможно турбине не хватает воздуха для подачи в двигатель. В результате в камере сгорания образовывается неправильная смесь топлива и кислорода. В итоге в процессе сгорания топлива образовывается черный дым. Скорее всего в автомобиле есть утечка поступаемого в двигатель воздуха.	Проверьте шланги и соединение системы всасывания воздуха. Также проверьте линию подачи сжатого воздуха на герметичность и при необходимости замените поврежденный компонент.
Потеря мощности I	Недостаток постоянной мощности. Компрессор может быть поврежден. Например, из-за сломанных лопастей  турбина больше не может подавать достаточное количество воздуха в цилиндры.	Необходимы новые колеса компрессора. Также необходимо защитить систему подачи воздуха в турбину от попадания инородных вещей.
Потери мощности II	Блок VTG загрязнен. В итоге работа лопаток турбины с изменяемой геометрией не эффективна. Например, из-за загрязнения лопаток может не хватать давления выхлопных газов.	Разобрать турбину и очистить лопатки от образования сажи.
Чрезмерное давление наддува	Неисправен клапан регулирования давления наддува. Неисправность вакуумного блока регулировки работы клапана.	Замена вакуумного блока, очистка или замена клапана выхлопных газов.
Шум от турбокомпрессора	Обратное давление в выхлопной системе слишком высокое. Повреждение колеса компрессора или колеса турбины. Утечка выхлопных газов.	Проверьте выхлопную систему на наличие повреждений. Проверьте компрессор турбины на повреждения. Устраните неисправность с помощью ремонта турбокомпрессора.

 

В большинстве случаев автомобильные турбины подлежат ремонту

Если вы столкнулись с потерей мощности, или со свистящими шумами турбины, или с ростом потребления топлива или дымом, то как правило, если ваша машина оснащена турбиной, скорее всего существует проблема. Турбина на машине неисправна. В этом случае автомобиль нужно как можно скорее отвезти на диагностику в специализированную мастерскую. 

 

Помните о следующем, ни в коем случае не стоит затягивать поездку в автосервис для диагностики турбины. В противном случае вы рискуете потерять в будущем большие деньги, поскольку турбокомпрессор может просто не подлежать после поломки восстановительному ремонту. В итоге вам придется покупать новую турбину, которая стоит огромных денег. 

 

Кроме того, каждый владелец турбированной машины должен знать, что сломанные части турбины могут тоже привести к повреждению самого двигателя. В том числе при выходе турбины из строя также может пострадать еще один дорогостоящий компонент автомобиля — это катализатор.

 

Смотрите также: Как заменить свечи зажигания без лишних хлопот

 

К счастью многие проблемы связанные с работой турбины могут быть устранены обычным ремонтом. Однако не все автомастерские осмелятся проводить подобные работы. Во многих автосервисах, в случае даже небольших проблем с турбиной частенько советуют купить новую. 

 

Тем не менее, помните о том, что большинство ремонтов различных видов турбокомпрессоров в значительной степени продлевают ее срок службы. Поэтому поломка турбины не всегда означает, что пришло время покупать новый турбокомпрессор.

 

Но не всегда ремонт турбины бывает оправдан. Все зависит от типа и вида неисправности. Например, очень часто в турбокомпрессорах выходят из строя несколько важных компонентов в результате чего ремонт или переборка турбины будет не целесообразна, поскольку дешевле будет приобрести новый турбокомпрессор.

Пример повреждения втулок из-за износа.

Можно ли купить б/у турбину с гарантией

На Российском рынке доступны для приобретения восстановленные подержанные турбокомпрессоры. В отличие от новых их стоимость значительно дешевле. Причем большинство подобных перебранных б/у турбин продаются с гарантией. Правда такая гарантия дается на небольшой срок. Но, тем не менее, для владельцев турбированных автомобилей это хороший способ сэкономить деньги на покупке новой турбины.

 

Обычно процесс покупки подержанной восстановленной турбины заключается в простом ее обмене с доплатой. Обычно вы отдаете свою сломанную турбину и доплачиваете за восстановленную определенную сумму. В итоге заплатив гораздо меньшую сумму денег за турбину вы получаете хоть и не новый, но вполне рабочий турбокомпрессор. 

➫ Актуатор турбины — причины и следствия проблем с клапаном турбонаддува

Актуатор турбины он же Wastegate, или клапан управления турбиной

Как следует из английского названия, этот клапан управления турбиной служит для сброса излишков вращающих крыльчатку ротора выхлопных газов через отводной, или байпасный, канал. Если этого не делать, вал обретёт чрезмерную скорость на больших частотах вращения коленвала, что чревато аварийным ростом давления наддува, а при закрытом дросселе – помпажом нагнетателя. Уменьшение производительности компрессора не поможет, тогда его возможностей на малых и средних оборотах не хватит, двигатель попадёт в так называемую «турбояму». Отказы устройства связаны именно со случаями избытка или недостатка нагнетаемого потока. Рассмотрим подробнее их проявления.

Вестгейт — ограничитель на службе повышения мощности

Некоторые турбокомпрессоры обходятся без байпасного режима. Это турбины низкого давления, в силу своей компактности и низкой производительности они не выходят на режимы, требующие ограничения потока с горячей стороны. Достаточно иногда сбрасывать избыток на выходе, для чего применяется более простое устройство.

Другая ситуация с мощными турбонаддувами, способными создавать очень высокий напор при большом расходе. Тут и потребуется лимитировать газовый поток выхлопа на более эффективную крыльчатку.

Клапан управления турбиной: устройство и принцип действия

Клапан турбины состоит из корпуса, разделённого эластичной мембраной на две части. В первую поступает управляющее воздействие подаваемого на впуск воздуха, а из второй выходит подпружиненный шток, механически подсоединённый к диафрагме. Как только сила на единицу площади мембраны превысит определённую величину, пружина сожмётся и шток придёт в движение, открыв перепускной канал выхлопа. Газы будут направлены в обход турбинного колеса, и скорость его вращения снизится.

Внимание

Новые актуаторы для турбин со скидками до 30%. Перейдите по ссылке для просмотра. Детали по телефону (067) 360-68-10

Симптомы неисправностей актуатора турбины

Нештатное состояние актуатора турбины подразумевает два отклонения от нормальной работы мотора – избыточный напор турбины и недостаточный, в зависимости от конкретного характера поломки.

• При отказавшей в закрытом состоянии «калитке» вестгейта турбина станет вращаться с превышением оборотов, то есть передувать. Если даже при этом не произойдёт механических разрушений в агрегате, что весьма вероятно, двигатель начнёт получать избыточное количество воздуха. Последствиями станут переобеднение смеси, вплоть до пропусков зажигания, детонация в цилиндрах, быстрый выход из строя свечей.
• Если калитка окажется постоянно открытой, то компрессор не сможет развивать требуемые показатели производительности и расхода воздуха. Мотор потеряет мощность, автомобиль не сможет энергично разгоняться, обязательно возрастёт расход топлива из-за переобогащённой смеси. Особенно это скажется на переходных режимах.
• Возможны промежуточные состояния неуверенной работы актуатора. Появится характерный звук дребезга клапана, в частности при холостых оборотах и остановке двигателя, мощность и крутящий момент станут неравномерными, возможны рывки и подхваты.

 

Причины поломок, диагностика, возможность ремонта

Основная беда актуатора турбины – старение диафрагмы и потеря ею герметичности. Клапан перестаёт реагировать на изменения выходного давления, и не управляет открытием байпаса. Проверить это достаточно просто, достаточно подуть в приёмный штуцер. Не должно появиться никаких признаков утечки пневмокамеры.

Повреждённую диафрагму можно заменить, при наличии запасных частей. Корпус вестгейта развальцовывается, из него извлекается мембрана и заменяется на новую. Попутно из корпуса удаляются загрязнения.

Более продуктивным станет замена актуатора на новый. Надёжность при подобном ремонте выше.

Возможны варианты исполнения

Не все актуаторы выглядят и исполнены одинаково. Они разделяются на:

• чисто пневматические,
• работающие под электронным управлением,

• гибридные, например имеющие на управляющем входе воздушный редуктор. Он, в свою очередь, может управляться от электронного программируемого блока, регулирующего максимальный турбонаддув – буст-контроллера. Такая вариативность исполнений позволяет более точно управлять турбомотором в зависимости от ситуации.

Но зная принцип работы актуатора турбины и характер проявления его вероятных поломок, можно определиться с необходимостью ремонта любого по сложности конструктива при появлении тревожных симптомов.   

Почему сломалась турбина в двигателе 1.5 dCi Renault

Существует множество причин, из-за которых двигатель не развивает мощность, или, как в таких случаях говорят, перестает тянуть. В «проходных» дизелях 1.5 dCi, сделавших в Беларуси популярными многие модели Renault и Nissan, которые оснащаются этими моторами, источником проблемы нередко становится турбокомпрессор.

Именно его неисправность заставила владельца автомобиля с дизелем 1.5 dCi обратиться в компанию «Турбохэлп», со специалистами которой Алексеем и Александром нам предстоит разобраться, почему главный агрегат системы турбонаддува вышел из строя.

Объект обследования — турбокомпрессор марки ККК, которая принадлежит многопрофильному концерну BorgWarner.

Снят агрегат с двигателя К9К мощностью 78 кВт. Выпущен турбокомпрессор в том же 2007 году, что и автомобиль, на моторе которого он работал.

«По тому, что от руки шток механизма изменения геометрии в направляющем аппарате турбины не двигается, сразу можно понять, что механизм заклинил, — указывает Алексей. — Это и есть причина, из-за которой мотор не тянет, но чтобы выяснить, почему произошло заклинивание, турбину надо разобрать.

Теоретически, конечно, возможно, что заклинил клапан привода механизма, но с этим на практике при ремонте турбин от 1.5 dCi мы сталкиваемся в исключительных, можно сказать, случаях. Более вероятно, что после 10 с лишним лет эксплуатации разорвалась мембрана клапана. 

Клапан вакуумный. После разрыва мембраны обе камеры клапана начинают сообщаться друг с другом. В вакуумной камере после этого вакуум, естественно, не создается. Из-за этого перестает двигаться шток клапана, останавливаются и прекращают самоочищаться от нагара лопатки направляющего аппарата. В результате они обрастают коксом, а это объясняет, почему теперь мы не можем сдвинуть шток с места».

«Правда, гораздо чаще бывает, что к клапану претензий нет, а проблему создает та часть, которой клапан управляет. По какой-то причине она настолько забилась нагаром, что не дает исправному клапану работать. Впрочем, в любом случае турбину требуется разбирать, проверять, как работает клапан, а дальше смотреть, что делается в направляющем аппарате, потому что, скорее всего, ничего хорошего там не будет», — продолжает Алексей.

«И еще вот на какой момент необходимо обратить внимание до того, как начнем разбирать турбину, — есть продольный люфт ротора, — подключается к разговору Александр. — Насколько я могу ощутить, двигая ротор пальцами вперед-назад, ходит он примерно на 2-3 миллиметра. А ощутимого люфта не должно быть вовсе. Вернее, по допускам производителя он есть, но равен нескольким десятым долям миллиметра. На ощупь его почувствовать практически невозможно. А здесь не то что на ощупь, но и даже хорошо слышно, как ротор, когда я двигаю его пальцами, стучит в стенки корпуса картриджа». 

Клапан можно проверить двумя способами. Во-первых, шток клапана надо утопить в корпус, после чего пальцем перекрыть отверстие на выходе из вакуумной камеры клапана. В статье «Знак беды: на что смотреть при покупке подержанного турбокомпрессора и стоит ли покупать восстановленную турбину» мы на видео показывали, как это делается. 

Напомним: если мембрана негерметична, шток под действием пружины вернется в исходное положение. Назовем этот способ проверки «дедовским» — он доступен любому владельцу автомобиля.

Для «научной» проверки понадобится вакуумметр. С его помощью из вакуумной камеры клапана откачивается воздух, после чего по тому, будет ли втягиваться внутрь корпуса шток и как поведет себя стрелка манометра, можно судить о состоянии мембраны. В нашем случае, как и предупреждал Алексей, проверка показала, что клапан вполне работоспособен.

Это означало, что разгадку неисправности турбины следует искать в самом механизме изменения геометрии, которым клапан управляет. Для этого необходимо отсоединить турбинную часть от картриджа. Нагара со стороны привода механизма изменения геометрии хоть отбавляй.

По всей видимости, не меньше его и со стороны лопаток направляющего аппарата. Поскольку нагар препятствовал поворачиванию лопаток, давление наддува не соответствовало необходимому, из-за чего двигатель не тянул как должно.

Однако откуда взялось столько нагара? Если не ответить на этот вопрос, после восстановления работоспособности турбокомпрессора и его установки на двигатель можно ожидать скорого повторения ситуации с заклиниванием механизма изменения геометрии и последующей потери тяги двигателем.

Судя по замасленному виду крыльчатки турбины, без участия моторного масла в образовании нагара дело не обошлось.

В то же время характер нагара на стенках турбинной части указывает на наличие в нем сажи, являющейся продуктом неполного сгорания топлива. В какую сторону копать?

Масло в турбинную часть может попадать как из двигателя вследствие износа поршневых колец, клапанов и их направляющих, так и из картриджа самого турбокомпрессора при выходе из строя уплотнений ротора.

Самое время вспомнить о продольном люфте ротора, который был обнаружен до того, как турбину разобрали. Появиться люфт мог из-за проблем с уплотнениями, а то, что они есть, помимо замасленной крыльчатки турбины подсказывает наличие масла на стенке картриджа со стороны колеса компрессора.

В качестве наглядного пособия специалисты предложили воспользоваться разрезом подобного по конструкции картриджа, который имелся в «Турбохэлп».

Обратим внимание на то, как должен выглядеть уплотнительный узел компрессора, когда продольного люфта нет. Кольцо сидит в канавке плотно, практически без зазора.

Извлекаем наш ротор и находим, что зазор между уплотнительным кольцом и поверхностью канавки значительно больше, чем в наглядном пособии, — отсюда продольный люфт.

Подобным образом уплотнения разбиваются, когда сажей забились катализатор и сажевый фильтр. 

«Из-за того что забитые катализатор и сажевый фильтр мешают отработавшим газам свободно выходить из турбины в выхлопную систему, газы давят на колесо турбины, — говорит Александр. — Со временем этим давлением и разбивается уплотнительное колечко, в результате чего появляется продольный люфт ротора».

«Практически всегда мы находим большой продольный люфт на турбинах, снятых с автомобилей, где владельцы еще ничего не делали с катализатором или сажевым фильтром, — подтверждает Алексей. — Часто то, как газы давили на крыльчатку из-за сопротивления выходу из турбины в выхлопную систему, можно увидеть на обратной стороне турбинного колеса.

Кроме того, под давлением выхлопных газов на колесо турбины ротор смещается в сторону компрессорной части. Когда продольный люфт становится слишком большим, колесо компрессора начинает лопатками задевать за корпус компрессора. Что в нашем случае так и было, видно по оставленному на корпусе следу.

И разумеется, касания корпуса не прошли бесследно для колеса. В нижней части лопастей заметны риски, то есть лопасти терлись о корпус компрессора и потихоньку стесывались.

Катализатор и сажевый фильтр в рассматриваемом автомобиле, как мы выяснили у его владельца, не удалялись. Но что могло привести к их забиванию сажей, сказать сложнее. Много сажи появляется при неисправностях в системе питания. Если есть проблемы в системе охлаждения, из-за которых двигатель слишком долго прогревается и работает в неоптимальном тепловом режиме, топливо опять-таки будет сгорать неправильно и давать много сажи.

Наконец, на образовании сажи сказываются условия эксплуатации и манера езды. Возможно, водитель много ездит по городу на низких оборотах, торопится переключаться на высшие передачи, чтобы экономить топливо при езде в «натяг». Возможно, не создаются условия для прожига сажевого фильтра…

Нюансов хватает. И разобраться с ними нужно, иначе ремонт турбины поможет очень ненадолго».

Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора
ABW.BY

Благодарим компанию «Турбохэлп» за консультации и помощь в организации фотосъемки

Найти и купить б/у двигатели 1.5DCi легко на сайте BAMPER.BY, где собрано более миллиона запчастей для любых марок автомобилей от тысяч продавцов. Ищи запчасти правильно!

Регулировка и ремонт актуатора турбины своими руками

Турбонаддув сегодня является одним из самых распространенных способов, который позволяет существенно увеличить мощность бензинового или дизельного двигателя без увеличения рабочего объема силового агрегата.  Установка турбокомпрессора также является более эффективным решением по сравнению с механическими нагнетателями.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что лучше, турбина или компрессор. Из этой статьи вы узнаете о преимуществах и недостатках указанных способов увеличения мощности силовой установки.

Основой турбонаддува является подача воздуха в цилиндры ДВС под давлением. Чем больше воздуха удается подать в мотор, тем большее количество топлива получается сжечь. Гражданские версии турбомоторов имеют не слишком большой наддув, которого достаточно для достижения необходимых показателей. Вполне очевидно, что для достижения максимальной производительности на двигатели устанавливаются турбины, которые способны обеспечить высокое давление. В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен актуатор на турбине, каков принцип работы актуатора турбины, а также как производится проверка актуатора турбины и настройка данного элемента.

Содержание статьи

Актуатор турбины: особенности работы

Актуатор, он же вестгейт или вакуумный регулятор — клапан для сброса избыточного давления воздуха на высоких оборотах двигателя. Задачей данного решения является своеобразная защита турбокомпрессора и двигателя. Указанный регулятор для защиты от избыточных нагрузок находится в выпускном коллекторе (фактически, на самой турбине), местом установки является область перед турбиной.

Работает вестгейт по следующему принципу: если обороты двигателя высокие, в результате чего растет давление отработавших газов и давление надувочного воздуха, тогда открывается клапан. Его открытие перенаправляет часть выхлопных газов в обход турбинного колеса.

Другими словами, отработавшие газы, вращающие крыльчатку турбинного колеса и вал, на котором параллельно установлена крыльчатка компрессорного колеса, перепускаются. В результате интенсивность работы турбины снижается, уменьшается подача воздуха в цилиндры ДВС.

Так происходит в том случае, когда турбинное колесо раскручивается выхлопными газами до слишком высоких оборотов, в результате чего актуатор инициирует срабатывание обходного клапана, то есть отработавшие газы проходят мимо турбинного колеса. Получается, вестгейт попросту не позволяет турбонагнетателю раскручиваться до максимума под действием слишком сильного потока выхлопа на высоких оборотах мотора.

Добавим, что турбомоторы с завода изначально точно настроены. Во время тюнинга ДВС или установки турбонаддува на атмосферный мотор актуатор необходимо настраивать отдельно. Настройка и регулировка актуатора турбины является важным моментом, так как от нормальной работы системы зависит исправность двигателя и турбокомпрессора. Вестгейт желательно настраивать при помощи спецоборудования, но также это можно сделать самостоятельно, о чем мы расскажем ниже.

Распространенные неисправности вестгейта

Теперь давайте поговорим о частых неисправностях, при которых неизбежна замена актуатора турбины или требуется ремонт данного элемента. Начнем с того, что причин для выхода из строя указанной детали несколько. Прежде всего, ломаются электронные компоненты, возможны неисправности электромотора, а также происходит поломка зубьев шестерней привода клапана.

В ряде случаев проблема устраняется после диагностики в специализированных сервисах по ремонту турбин. Специалисты проводят проверку работоспособности контроллера, выполняют целый ряд тестов. Частой неисправностью, которую помогает устранить ремонт актуатора турбины без замены, является вышедшая из строя манжета (мембрана актуатора турбины).

В полседнем случае к поломке приводит значительный пробег и естественный износ деталей, в результате часто указанная манжета повреждается. Для устранения необходимо снять актуатор турбины, после чего из корпуса вынимается старая мембрана. Далее поверхности следует обезжирить, после чего новая манжета приклеивается клеем к корпусу с двумя колпачками и дополнительно проходит процесс круговой завальцовки.  Затем производится настройка актуатора турбины.

Как отрегулировать актуатор турбины

О необходимости регулировки вестгейта говорит появление узнаваемого дребезга в месте установки турбокомпрессора в тот момент, когда двигатель глушат. Также вибрации и дребезжание появляется при пергазовках, в момент сброса газа. Такой дребезг появляется в результате того, что шток актуатора начинает болтаться, сам дребезжащий звук создает «калитка» регулятора. Еще на проблемы с актуатором укажет недостаточный наддув воздуха в том случае, если с герметичностью на впуске и другими элементами системы турбонаддува никаких неполадок не было обнаружено.

Итак, перейдем к регулировкам. В самом начале отметим, что ответственность за возможные последствия, к которым может привести регулировка актуатора турбины своими руками, целиком и полностью ложится на плечи владельца автомобиля. Другими словами, если вы не уверены в своих силах, тогда лучше доверить указанную процедуру опытным специалистам.

Еще хотелось бы добавить, что многие водители прибегают к манипуляциям с вестгейтом не только по причине неполадок, но и в целях увеличения производительности и повышения давления наддува, то есть реализуют своеобразный тюнинг системы.

1. Для того чтобы увеличить давление, существует несколько доступных вариантов. Самым простым считается замена пружины регулятора. Чем большую упругость имеет пружина, тем большее давление будет выдавать турбина до момента срабатывания клапана.
2. Еще одним вариантом выступает затяжка или послабление конца регулятора, что непосредственно влияет на открытие и закрытие заслонки. Если конец расслаблен, тогда тяга клапана удлиняется, затягивание приведет к укорачиванию. Чем короче тяга, тем плотнее будет закрываться заслонка. Соответственно, для открытия потребуется большее давление и временной промежуток. Это позволяет турбине выходить на высокие обороты, причем происходит это достаточно быстро.
3. Третьим вариантом для увеличения наддува является буст-контроллер. Данный механизм представляет собой соленоид, который способен подменить реальные данные по давлению. Такое устройство ставится перед актуатором, главной задачей является снижение показателя давления, от которого зависит работа вестгейта. Буст-контроллер фактически частично перепускает воздух, что не позволяет актуатору оценивать реальное давление.

Для настройки и регулировки вестгейта необходимо добраться до регулировочной гайки. Сделать это можно после снятия турбины. Также на некоторых автомобилях доступ можно получить не снимая турбокомпрессор. Достаточно добраться до места установки байпаса. Подтягивание указанной гайки позволяет укоротить шток, в результате чего «калитка» будет закрыта сильнее. Чтобы выполнить данную работу, желательно заранее снять катализатор. Это позволит на глаз определить степень закрытия актуатора. Для настройки необходимо иметь ключ под регулировочную гайку (подходит ключ на 10) и плоскогубцы. Весь процесс представляет собой следующие действия:

• в самом начале со штока снимается скоба, далее ключом ослабляется гайка;
• затем плоскогубцами подтягивается регулировочный винт вестгейта. Делать это нужно против часовой стрелки;
• подтяжка происходит до того момента, пока калитка не окажется полностью закрытой;

Чтобы ответить на вопрос, как проверить актуатор турбины самому, достаточно просто постучать по калитке. Дребезга и вибраций быть не должно. По окончании винт проворачивается еще на 2-3 или даже 4 витка по резьбе. Следует учитывать, что один такой оборот практически равен показателю чуть более 0.3 Бар на мембране.

Завершением процесса регулировки можно считать затяжку гайки ключом на 10, а также установку скобы на место. В результате после такой настройки актуатор должен иметь максимальную степень закрытия. После можно запустить двигатель и проверить работу устройства на разных режимах работы ДВС. Посторонних звуков от вестгейта  на перегазовках и при глушении мотора быть не должно, давление наддува также прогнозируемо достигает желаемых показателей.

Читайте также

Ремонт увлажнителя воздуха своими руками

Автор Евгений Апрелев На чтение 4 мин Просмотров 56к. Обновлено 24.12.2018

Ультразвуковой увлажнитель имеет довольно простой принцип работы, но сложную конструкцию, которая, как и любая техника, может прийти в негодность.

[contents]

Но есть некоторые виды «проблем», которые можно решить и самостоятельно, не прибегая к помощи дорогостоящих специалистов. А можно пойти более просты путем — не покупать увлажнитель, а .

Устройство ультразвуковой климатической техники

• Корпус (верхняя часть). В нем, в зависимости от модели находится гигрометр, LED индикация и еще много всякой электроники, которая несет исключительно вспомогательные свойства и с непосредственной работой увлажнителя не связана. Там же может находиться и бак для воды.
  Основные компоненты увлажнителя воздуха
• Корпус (нижняя часть). Вот тут и находится вся основная «начинка»: плата питания, и устройство генерации ультразвуковой частоты. Кроме того, в ней может находиться вентилятор или турбина, для создания направленного потока или забора воздуха.
  Вся электрика увлажнителя в нижней части

Плата питания создает определенное напряжение, которое поступает на генератор. С генератора, импульсы подаются на усилитель, который необходим для генерации ультразвуковых колебаний излучателя. В общем-то, ничего сложного, за исключением электронной схемы блока питания, усилителя и генератора излучения.

Но эти компоненты ломаются в трех случаях:

Диагностика неисправности и способы решения

Если из увлажнителя не идет пар, то этому может быть несколько причин. Повреждена мембрана излучателя, вышел из строя генератор или не работает турбина устройства.

• Излучатель. Работоспособность излучателя можно определить по характерному «бульканью». Если его нет, то следует искать причину в плате питания и самом генераторе.
  Плата излучателя

  Добавление по теме

  Обратите внимание!

  Наши читатели уже задавали вопрос по неисправности мембраны. С ответом можно ознакомиться на этой странице.
• Генератор. Чтобы установить работоспособность генератора самостоятельно нужно раскрутить крышку с нижней стороны увлажнителя и очень аккуратно, не прикасаясь к внутренностям устройства включить его в сеть на 1-2 минуты. После чего вынуть вилку сетевого шнура устройства из розетки (обязательно) и потрогать радиатор транзистора на электронной схеме. Если он не нагрелся, то, скорее всего, вышел из строя генератор, так как сам кристалл излучателя практически не ломается.
• Пьезоэлемент. Если поломка оказалась в пьезоэлементе, то не стоит расстраиваться, эта деталь легко меняется самостоятельно, а приобрести ее можно в радиомагазинах и сервисных центрах. Не стоит забывать и об интернет-магазинах. Если «бульканье» есть и вы определили, что излучатель работает, но пар не выходит из устройства, то следует проверить работоспособность вентилятора.
  Пъезоэлемент
• Вентилятор. Воспользуемся мультиметром. Следует измерить напряжение на обмотках турбины. Если оно есть, а вентилятор не функционирует, то следует его заменить. Сделать это довольно просто, главное – приобрести подходящий.
• Плата питания. Если напряжения на обмотках турбины отсутствует, то проблема в плате питания. Ремонт обойдется не слишком дорого в любом сервисном центре.

  Мнение эксперта

  Задать вопрос эксперту

  Обратите внимание на все резисторы и конденсаторы в силовом блоке. Резисторы не должны почернеть, Это первый признак, что по ним прошел большой ток. Конденсаторы не должны быть вздутыми. Это говорит о проходе через них повышенного напряжения.

• Воздухозаборный фильтр. Если вы определили, что излучатель работает (бульканье) и вентилятор крутится, а пара из увлажнителя все нет, то следует проверить воздухозаборный фильтр. Он попросту может быть забит. Замените его на новый.
  Пример фильтра для увлажнителя

Из увлажнителя идет гнилостный запах

Вы меняете воду в увлажнителе каждый день?

Да, я забочусь о техникеНет, мне лень

Достаточно произвести чистку и дезинфекцию устройства, и неприятный запах сразу исчезнет. Чтобы устройство работало «как часы», необходимо каждый день полностью заменять воду в устройстве, каждую неделю производить его чистку, а не реже раза в месяц проводить его дезинфекцию.

Если из вашего увлажнителя распространяется неприятный запах плесени, то знайте, что ваш климатический прибор не ультразвуковой, так как ультразвук обеззараживает, убивая грибки и плесень. На этом принципе построено большинство очистителей бассейнов.

Ваши действия при поломке увлажнителя?Poll Options are limited because JavaScript is disabled in your browser.

• Попробую отремонтировать самостоятельно 60%, 263 голоса

  263 голоса 60%

  263 голоса — 60% из всех голосов

• Отнесу в сервисный центр 22%, 96 голосов

  96 голосов 22%

  96 голосов — 22% из всех голосов

• Куплю новый увлажнитель 12%, 53 голоса

  53 голоса 12%

  53 голоса — 12% из всех голосов

• Перестану пользоваться увлажнителем, не очень-то он и нужен 7%, 30 голосов

  30 голосов 7%

  30 голосов — 7% из всех голосов

Всего голосов: 442

15.03.2018

×

Вы или с вашего IP уже голосовали. Голосовать

Турбонаддув

16:3319.09.2019

Что кидает масло: двигатель или турбина?

Подробно разбираем тему запотевания масла на впускных коллекторах, патрубках интеркулера, системы вентиляции картерных газов. Стоит ли переживать и бить тревогу при запотеваниях в конкретных местах?

41:2623.04.2020

Зачем, как и чем необходимо тестировать, регулировать и программировать приводы управления турбин

Оглавление. 00:38 Тестируем вакуумный привод турбонагнетателя с датчиком положения. VW Caddy III 1.6d, CAYD. 03:49 Тестируем cервопривод Siemens, Mercedes Vito II 2.1d, OM646. 07:46 Тестируем и программируем cервопривод Hella. Mercedes M-Class 3.0d, engine OM642. 24:18 Тестируем вакуумный привод турбонагнетателя и клапан N75. Skoda Fabia II 1.6d, CAYA. 30:26 Тестируем сервопривод Hella. Mercedes Sprinter 3.0d, OM642. 31:33 Тестирование вакуумных клапанов управления турбинами. 33:23 Тестирование моторчиков сервоприводов. 35:47 Устанавливаем, программируем и адаптируем сервопривод Siemens. Audi A6 III 3.0d, CDYA. Компания VTM Group, разработка и изготовление универсальных и специальных балансировочных станков: ============================================

03:049.12.2016

Восстанавливаем вакуумные приводы турбин Mercedes OM651, KIA Sorento 2.5 CRDi, VW Caddy 1.9 — 2.0

Страница услуги: Симптомы поломки актуатора турбины (вакуумного привода турбины (wastegate)): недостаточный наддув, утечка по давлению вследствие негерметичной мембраны. Мы выполняем ремонт вакуумных приводов турбины для двигателей Мercedes *, KIA Sorento 2.5 CRDi, VW Caddy 1.9 — 2.0. * Двигатель OM651 установлен на автомобилях 110 CDI Vito, 113 CDI Vito, 116 CDI Vito, 210 CDI Sprinter, 211 CDI Sprinter, 213 CDI Sprinter, 215 CDI Sprinter, 216 CDI Sprinter, 310 CDI Sprinter, 311 CDI Sprinter, 313 CDI Sprinter, 315 CDI Sprinter, 316 CDI Sprinter, 413 CDI Sprinter, 415 CDI Sprinter, 416 CDI Sprinter, 510 CDI Sprinter, 513 CDI Sprinter, 515 CDI Sprinter, 515 CDI Sprinter, 516 CDI Sprinter, A 180 CDI, A 200 CDI, A 200 CDI, A 200 CDI 4MATIC, A 220 CDI, A 220 CDI 4MATIC, В 180 CDI, В 200 CDI, В 220 CDI, C 180 CDI, C 180 CDI T-Modell, C 200 CDI, C 200 CDI T-Modell, C 220 BlueTec, C 220 BlueTec, C 220 BlueTec T-Modell, C 220 CDI, C 220 CDI 4MATIC, C 220 CDI Coupe, C 220 CDI T-Modell, C 220 CDI T-Modell 4MATIC, C 250 BlueTec, C 250 BlueTec 4MATIC, С 250 BlueTEC T-Modell, С 250 CDI, С 250 CDI 4MATIC, С 250 CDI 4MATIC T-Modell, C 250 CDI Coupe, C 250 CDI T-Modell, C 300 BlueTEC HYBRID, CLA 200 CDI, CLA 220 CDI, CLS 220 BlueTEC Coupe, CLS 220 BlueTEC Shooting Brake, CLS 250 BlueTEC Coupe 4MATIC, CLS 250 BlueTEC Shooting Brake 4MATIC, CLS 250 CDI Coupe, CLS 250 CDI Shooting Brake, E 200 CDI, E 200 CDI T-Modell, E 220 BlueTec, E 220 BlueTec Cabrio, E 220 BlueTec Coupe, E 220 CDI, E 220 CDI Cabrio, E 220 CDI Coupe, E 220 CDI T-Modell, E 250 CDI, E 250 CDI 4MATIC, E 250 CDI 4MATIC T-Modell, E 250 CDI Cabrio, E 250 CDI Coupe, E 250 CDI T-Modell, E 300 BlueTec Hybrid, E 300 BlueTec Hybrid T-Modell, GLA 200 CDI, GLA 200 CDI 4MATIC, GLA 220 CDI, GLA 220 CDI 4MATIC, GLK 200 CDI, GLK 220 BlueTec 4MATIC, GLK 220 CDI, GLK 220 CDI 4MATIC, GLK 250 BlueTec 4MATIC, GLK 250 CDI 4MATIC, ML 250 BlueTec 4MATIC, S 250 CDI, S 300 BlueTec HYBRID, SLK 250 CDI, Sprinter 2500 2.1, Sprinter 3500 2.1, Sprinter 3500 2.1, V 200 CDI, V 220 CDI, V 250 BlueTec, Viano CDI 2.0, Viano CDI 2.2, и некоторых новых моделях, которых может не быть в этом списке.

01:192.09.2014

Турбина кидает масло на Toyota Land Cruiser 4.2 Diesel Turbo

Многие, увидев масло в системе интеркулера, сразу сетуют на турбину, забывая что она засасывает вентиляцию картерных газов. Если вы хотите проверить саму турбину, бросает ли она масло, отключите от неё все патрубки и погазуйте. Для пущей уверенности можете промыть улитку керосином досуха. В нашем же случае и мыть не нужно, после пары перегазовок все были в масле.

00:4310.05.2016

Вой турбины, при котором необходим её срочный ремонт

Если турбина завыла, срочно прекращайте эксплуатацию двигателя, и ремонтируйте ее. В случае, если необходимо доехать до сервиса, отсоедините и заглушите вакуумную шлангочку управления геометрией турбины, и не разгоняйте автомобиль более 90км/час.

00:2814.06.2010

Турбина бросает масло.

для диагностики турбины на расход ею масла, рекомендуем снять патрубки входа и выхода улитки компрессора, на оборотах промыть подачей керосина во всасывающий патрубок (чтоб промыть улитку). дать обороты (около 2000) и наблюдать на выходным патрубком турбины. если будет появляться капли разбрызганного масла,+ ещё имееться осевой люфт вала, то турбина требует ремонта.

01:266.02.2015

Как определить, берёт ли турбина масло

Когда двигатель начинает подбирать масло, это значит что масло вылетает в выхлопную трубу. Так вот, чтобы определить причину расхода масла, нужно проследить масляные следы, начиная с камеры сгорания. При нормальном сгорании в выхлопе должен образовыватся бархатистый налёт сажи. При обильном сгорании масла — светлосерые коржи. Когда масла становится много — оно начинает блестеть на стенках выхлопа.

01:192.09.2014

Турбина кидает масло на Toyota Land Cruiser 4.2 Diesel Turbo

Многие, увидев масло в системе интеркулера, сразу сетуют на турбину, забывая что она засасывает вентиляцию картерных газов. Если вы хотите проверить саму турбину, бросает ли она масло, отключите от неё все патрубки и погазуйте. Для пущей уверенности можете промыть улитку керосином досуха. В нашем же случае и мыть не нужно, после пары перегазовок все были в масле.

01:1214.03.2015

Как дымит дизель, когда турбина гонит масло

Обильный сизый дым сигнализирует о попадании масла на горячие детали выхлопной системы, конец выхлопной трубы будет в масле. Смело снимайте турбину и изучайте выход с выпускного коллектора: если он сухой, а турбина мокрая, значит неисправна 100% турбина.

01:2910.11.2013

Причина срабатывания аварийного клапана давления наддува

Классная конструкция на старых азиатских двигателях — это аварийный клапан давления наддува. В случае выхода из строя перепускного клапана лишнее давление сбрасывается через аварийный клапан. Не плохо было бы чтобы на современных двигателях, особенно с управлением геометрией наддува, устанавливали такие клапаны, так как не на всех автомобилях компьютер фиксирует перенаддув и пока не порвёт патрубок или интеркулер, автолюбитель часто и не замечает аномальной работы турбины.

01:017.01.2011

Проверка давления наддува и сопротивления противовыхлопа

Загрязнённый катализатор приводит к уменьшению давления наддува, наполнения воздухом циллиндров, а в некоторых случаях и к прогару поршней в случае потери мощности рекомендуем проверить сопротивление катализатора, врезав манометр в выхлопную трубу или коллектор, и резко прогазовывая зафиксировать давление противовыхлопа, которое не должно превышать 0.2кг/см.

01:1520.10.2011

Проверка давления турбонаддува манометром в движении

Проверка давления создаваемого турбонаддувом на холостых оборотах двигателя, не всегда даёт реалистичные результаты, особенно на двигателях с электронным управлением топливо подачей. Для проверки рекомендуем подключить ко всасывающему коллектору манометр, вынести его в салон автомобиля, выехать на прямой участок дороги и на третей передаче нажать на педаль газа в «пол». на оборотах 4000 об/мин давление наддува должно быть не менее 0.8кг/см.

01:298.02.2015

Что происходит при перенаддуве

При неправильной регулировке геометрии турбины давление перед крыльчаткой турбины превышает норму, выхлопные клапана кратковременно подрывает. Гидрокомпенсаторы фиксируют их положение и некоторое время они не садятся плотно на седло, из-за чего двигатель начинает троить.

01:042.09.2014

Проверка на герметичность системы турбонаддува

В последнее время на современных автомобилях начали наворачивать системы турбонаддува пластмассовыми деталями, такими как патрубки, бачки, коллекторы, заслонки, соединения. Они трещат по швам в разных местах и обнаружить места негерметичности становится тяжелее. Такую неисправность, как шипение только под нагрузкой практически нереально обнаружить на холостых оборотах, особенно если двигатель не развивает обороты выше 3000. Мы изобрели комплект для опрессовки всей системы под давлением: теперь в полной тишине выползают все негерметичности.

00:5626.04.2015

Как качает турбина Comprex на Mazda 626D

На некоторых автомобилях устанавливали механические турбонагнетатели, приводящиеся от ремня генератора. Зачем? Мы отвечаем этим видео, и видим что скорость нарастания давления наддува в разы выше турбин с геометриями и двумя турбинами, не говоря уже о простых турбинах (с подрывными клапанами). Так этой старушке уже 20 лет! Можно только представить как она качала в свои юные годы.

Вскрытие показало… Часть 8. Турбоэлектроника

Электроника, словно вездесущая, зловредная плесень, внедряется во все поры нашей жизни. Куда ни посмотришь – везде она: в телефоне, в чайнике, в утюге. Есть она и в современных турбинах, и год от года ее становится все больше. Какая она, турбоэлектроника, для чего она и какие хлопоты доставляет сервисменам, их клиентам и турбоэксперту?

Современный турбокомпрессор (ТК) – агрегат регулируемый. Он управляется ЭБУ двигателя посредством исполнительных устройств (по-другому – приводов), входящих в состав ТК. Привод (англоязычное – актуатор) по командам блока управления воздействует на байпасный клапан (вейст гейт), или регулируемый сопловой аппарат турбины (РСА), или антипомпажный клапан компрессора.

Первоначально в конструкции ТК применялись актуаторы пневматического действия или пневмоприводы (фото 1 и 2). Это устройство представляет собой пневмокамеру с двумя полостями, разделенными подпружиненной мембраной (рис. 1). Мембрана соединена со штоком. Давление в активной полости камеры тем или иным способом модулируется (в одних системах управления в сторону большую атмосферного, в других – в сторону разрежения). При этом шток актуатора смещается на определенную величину, зависящую от перепада давлений между полостями.

Рис. 1. Конструкция пневматического привода байпасного клапана турбиныФото 1. Первоначально для регулирования турбин применялись пневмоприводыФото 2. На вторичном рынке турбин с пневматическими актуаторами и сегодня очень много

Электронная революция

Около 20 лет тому назад в турбостроении началась электронная революция. На смену пневматическим пришли так называемые электронные актуаторы или электронные блоки управления ТК. Вначале они применялись в конструкции дизельных турбин с РСА, отличающихся сложным алгоритмом управления сопловым аппаратом (фото 3). Электронный актуатор включает сервопривод с редуктором и датчиком положения и «мозг» – программатор (фото 4 и 5). Таким образом, пневмопривод уступил место интеллектуальному сервоприводу. Турбины стали регулироваться by wire, по проводам, получая управляющие команды напрямую от ЭБУ двигателя. Наиболее продвинутые актуаторы наделяются функцией обратной связи с моторным блоком управления – не только получают, но и отправляют сигналы в командный пункт двигателя.

Фото 3. Интеллектуальные сервоприводы стартовали в конструкции турбин Garrett VNTФото 4. Электронный блок управления ТК состоит из сервопривода с редуктором и датчиком положения…Фото 5. …и платы программатора, совмещенной с крышкой блока

Массовое внедрение электронных приводов началось в середине «нулевых», в преддверии введения норм токсичности Euro V. С тех пор электронная «плесень» поразила большую часть моделей ТК. Но ее разрастание оказалось не столь всеобъемлющим, как представлялось вначале. Все-таки электронный актуатор – далеко не бюджетное решение. Его применение в конструкции ТК приводит к существенному усложнению и удорожанию и без того недешевого агрегата. Поэтому наряду с чисто электронными появились гибридные исполнительные устройства – пневмоприводы с электронными датчиками, отслеживающими положение штока (фото 6). Стартовав в конструкции дизельных турбин с РСА, в последнее время электронные блоки управления стали появляться и на бензиновых турбинах с байпасным регулированием (фото 7).

Фото 6. Бюджетный вариант турбоэлектроники – пневмопривод с датчиком положения штокаФото 7. Электронные блоки применяются и в современных турбинах с байпасным регулированием

Таким образом, сегодня в составе турбин можно встретить великое множество разнообразной электроники. Одних только электронных блоков Hella известно более 200 моделей. На турбинах мировых производителей также можно обнаружить компоненты с логотипами Bosch, Mahle, Siemens и других. В деле «электронизации» турбин лидирует концерн Honeywell, родоначальник этого направления. По числу электронных «гарреттов» он значительно превосходит своих конкурентов.

Оборотная сторона электронизации

Внедрение электроники позволяет увеличить скорость реакции ТК на команды ЭБУ двигателя, повысить точность управления, реализовать гибкие алгоритмы регулирования. Все это способствует достижению главной цели – обеспечению приемлемых экологических параметров двигателя. Для многорежимного автомобильного ДВС своевременное и точное дозирование воздуха – ключевая задача. Ее решение дает полное сгорание топлива, а значит, сокращение его расхода и уменьшение вредных выбросов. Попутное улучшение эластичности и тяговых характеристик двигателя также полезно, но вторично. Если бы не экологический «кнут», что бы заставило производителей пойти по пути усложнения конструкции, искать «от добра – добра»? Тем более что за соответствие экологическим стандартам приходится кое-чем поплатиться.

Плата за экологию – снижение надежности турбины и автомобиля в целом. Появление дополнительных устройств с многочисленными деталями, электрическими цепями, контактами в любом случае негативно сказывается на безотказности. В жестких условиях работы, характеризующихся большими перепадами температуры и высокими механическими нагрузками, электронные актуаторы менее надежны, чем пневмоприводы, и ресурс у них ниже. Этот факт подтверждается практикой работы автосервисов и предприятий, занимающихся ремонтом турбин.

В большинстве случаев выход из строя электронного актуатора провоцируется эксплуатационными повреждениями механизма РСА или байпасного клапана. При коксовании или повреждении соплового аппарата турбины посторонними частицами усилие на его перемещение возрастает, а иногда он просто заклинивает. Похожая история случается с осью вращения и шарнирными соединениями вейст гейта (фото 8). Это приводит, прежде всего, к ускоренному износу или аварийному повреждению редуктора сервопривода, в котором применяются пластмассовые шестеренки. Под действием повышенных нагрузок шестеренки истираются, их зубья выкрашиваются (фото 9). Увеличение нагрузки на сервопривод вызывает рост потребляемого им тока. Вследствие этого механические повреждения могут дополниться электрическими: поломкой электродвигателя и программатора (фото 10).

Фото 8. Эксплуатационные повреждения оси вращения и шарниров байпасного клапана могут вызвать перегрузку и отказ электронного приводаФото 9. Истирание и выкрашивание пластиковых шестеренок редуктора – результат повышенного усилия на перемещение РСАФото 10. Послужившая плата программатора (слева) отличается от свежей следами воздействия высоких термических нагрузок – изменившимся цветом и локальными обугливаниями

Поскольку электронные блоки ТК отвечают за токсичность отработавших газов (ОГ) двигателя, их работоспособность внимательно контролируется системой самодиагностики ЭБУ. Возникающие неисправности, как правило, фиксируются в виде кодов ошибок и приводят к переводу двигателя в аварийный режим, что, как известно, отмечается загорающимся индикатором check engine на приборной панели. Аварийному режиму могут предшествовать провалы в работе двигателя при разгоне. Это характерно для случаев износа редуктора сервопривода, приводящего к увеличению люфтов в зацеплении шестерен и, как результат, к некорректной регулировке давления наддува.

Таким же образом ЭБУ реагирует на неисправности системы регулирования с пневмокамерой, оснащенной электронным датчиком. Датчик нужен для определения положения штока и в конечном счете для информирования блока управления о точной позиции байпасного клапана или РСА. В отсутствие датчика ЭБУ может судить об этом только по давлению наддува, которое является косвенным параметром, не обеспечивающим достаточной точности регулирования. Неисправность датчика положения штока лишает ЭБУ важной информации, влияющей на токсичность ОГ двигателя. Она расценивается как критическая, и двигатель переводится в аварийный режим. Как это ни обидно, иногда из-за отказа датчика приходится менять весь турбокомпрессор. Далеко не во всех конструкциях ТК датчик выполнен как сменная деталь, да и пневмопривод в сборе с датчиком в запчасти обычно не поставляется (фото 11).

Фото 11. В этой конструкции электронный датчик – неотъемлемая часть пневмопривода, что бывает чаще всего

Нужно отметить, что к ремонту электронных блоков производители турбокомпрессоров относятся, мягко говоря, отрицательно. Некоторые из них, например, упоминавшийся Honeywell, категорически запрещают это делать. Не будем обсуждать причины такой позиции, в какой-то мере она обоснована. Важное для нас следствие – отсутствие на рынке оригинальных запчастей и рекомендованных технологий ремонта турбоэлектроники. Поэтому приведенные ниже соображения по восстановлению работоспособности электронных актуаторов нельзя считать официально одобренными. Это не более чем рецепты из серии «голь на выдумки хитра».

Механические неисправности сервопривода в принципе поддаются устранению. Можно заменить изношенные детали редуктора и электродвигатель. Неоригинальные запчасти для наиболее распространенных электронных блоков Hella есть в продаже. Иногда удается использовать компоненты бывших в употреблении блоков. Ремонт электронной начинки обычно сводится к замене программатора. В блоках Hella плата программатора неотъемлемо закреплена на пластиковой крышке и меняется вместе с ней. Для корректной замены нужно, чтобы совпадал номер прошивки, указанный на крышке. Можно заменить и весь электронный блок целиком. Кстати, для некоторых моделей турбин актуаторы все же поставляются в запчасти. Но заменить или отремонтировать – всего лишь полдела, а то и меньше.

Напомним, что неисправность электронного привода – это, в большинстве случаев, следствие повреждения РСА или байпасного клапана. Поэтому начинать имеет смысл с устранения причины аварии. К сожалению, бывает и так, что ликвидировать причину можно только одним способом – заменой турбины. Если и причина устранена, и электроника отремонтирована, радоваться опять-таки рано.

Чтобы электронный привод заработал корректно, нужно выполнить его калибровку совместно с турбиной – отрегулировать положение крайних точек и диапазон перемещения РСА. Пытаться решить эту задачу «на глаз» – все равно что тыкать пальцем в небо. В то же время она успешно решается с помощью специализированного тестера. В нем предусмотрена функция проверки углового положения сервопривода в крайних точках и сравнения этих данных с эталонами. И это не все подводные камни – в ряде случаев после замены программатора или блока может потребоваться адаптация блока управления турбины в составе двигателя. Эту процедуру можно выполнить только с помощью сканера, обладающего дилерскими функциями.

Напрашивается вывод: если не имеешь глубоких знаний о том, «что и как», и профессионального диагностического оборудования, о ремонте турбоэлектроники лучше забыть. Иначе можно столкнуться с серьезными неприятностями, в том числе финансовыми.

Об экспертизе электронных турбин

Турбины с электронными приводами в ремонт поступают регулярно, в том числе и по причине отказа электроники. В большинстве своем это агрегаты, «рабочий стаж» которых исчисляется несколькими годами, обычно – от трех лет и более. Эксперту с такими случаями приходится сталкиваться редко, что неудивительно: его основные подопечные – турбины в гарантийный период эксплуатации. Для новых ТК он составляет один год, а для восстановленных – полгода. Претензий на работу электронного привода байпасного клапана пока не было. На экспертизу попадала пара турбин с неисправными датчиками положения штока, но они были вне гарантийного срока эксплуатации. Перед экспертом ставилась задача – разобраться в причинах появления ошибки по наддуву и перехода двигателя в аварийный режим. Эти факты свидетельствуют, что надежность турбоэлектроники не так уж безнадежна, как можно подумать. Тем не менее «редко» не значит «никогда». В архиве экспертных работ обнаружилось несколько «вскрытий», выявивших неисправность электронного привода турбины. Как установить, это гарантийный случай или нет?

Независимо от сути претензии при экспертизе ТК электронные компоненты проверяются обязательно. Турбопроизводители выпускают дилерские тестеры, предназначенные для контроля своей продукции. Естественно, они обладают наибольшими диагностическими возможностями. Например, тестер Garrett может проверить целостность электроцепей, работоспособность сервопривода и состояние механической части РСА (фото 12). Мультибрендовые тестеры также есть на рынке, но их возможности в отношении продукции конкретного производителя предсказуемо беднее, есть пробелы в программном обеспечении (фото 13).

Фото 12. Тестер дилерского уровня обладает наибольшими диагностическими возможностямиФото 13. Мультибрендовый тестер «пашет» широко, но не глубоко и с пробелами

Методика проверки электронных блоков с помощью специализированного дилерского тестера включает несколько автоматических тестов. На первом этапе проверяется адекватность работы собственно сервопривода при разомкнутой механической связи с РСА. Затем выполняется тест с присоединенным сопловым аппаратом. На основе измерения потреб­ляемого сервоприводом тока тестер анализирует усилие перемещения механизма РСА, а также проверяет полноту перемещения сервопривода путем контроля крайних положений. По завершении проверок выдается заключение: «блок исправен/неисправен», «сопловой аппарат исправен/неисправен». Если блок управления забракован, возможны два варианта: «сопловой аппарат исправен» или «сопловой аппарат неисправен».

Очевидно, что первый случай скорее может быть истолкован как гарантийный, в то время как во втором налицо внешняя причина, способная вывести электронный привод из строя. В ходе дальнейшего вскрытия турбины состояние соплового аппарата обязательно проверяется, и визуально, и инструментально. Выявляется причина его неисправности, которая фиксируется в акте технической экспертизы. В чем конкретно состоит неисправность электронного блока – остается за кадром. При экспертизе блок не вскрывается.

Претензии клиентов к блоку управления ТК не всегда оказываются обоснованными. В доказательство приведем подходящий случай из практики.

Продолжение следует

Уникальную информацию по устройству, эксплуатации и ремонту систем турбонаддува смотрите на сайте turbomaster.ru

• Сергей Самохин
• Игорь Ермоленко, эксперт фирмы «Турбо Инжиниринг»

Приливная турбина, построенная в Шотландии, теперь вырабатывает энергию в Японии.

Турбина AR500 ожидает установки в водах у островов Гото, Япония.

Приливная турбина, построенная и испытанная в Шотландии, была установлена ​​в водах у цепи японских островов, что представляет собой последний пример того, как эта восточноазиатская страна исследует потенциал морских форм производства энергии.

В понедельник компания Simec Atlantis Energy, зарегистрированная в Лондоне, заявила, что ее пилотная турбина выработала 10 мегаватт-часов за первые 10 дней работы.

Турбина AR500 была собрана на заводе в Шотландии перед отправкой в ​​Японию, где она была установлена ​​в водах у острова Нару, который является частью более крупной цепи островов Гото.

Согласно SAE, общий проект включает в себя аренду оборудования для производства приливов и отливов, а также оказание услуг по морскому строительству японской компании Kyuden Mirai Energy.

Генеральный директор SAE Грэм Рид охарактеризовал установку как «огромную веху для внедрения чистой возобновляемой энергии из приливных потоков, и мы надеемся, что это будет первая из многих приливных турбин, установленных в Японии.»

Новости в понедельник знаменуют собой последний пример того, как компании в Японии, островном государстве с тысячами миль береговой линии, обращаются к проектам, сосредоточенным на приливной и волновой энергии.

В январе было объявлено, что судоходный гигант Mitsui OSK Lines будет сотрудничать с компанией под названием Bombora Wave Power для поиска потенциальных площадок для проектов в Японии и прилегающих регионах.

Сотрудничество между MOL и Bombora со штаб-квартирой в Токио будет сосредоточено на поиске возможных местоположений для системы mWave последней, а также гибридных проектов которые сочетают в себе энергию ветра и mWave.

Проще говоря, технология, разработанная Bombora, офисы которой находятся как в Великобритании, так и в Австралии, основана на идее использования «ячеек» с резиновой мембраной, которые заполняются воздухом и подходят для конструкции, погруженной под воду.

Согласно видео компании, в котором рассказывается, как работает ее система, когда волны проходят по системе, ее «конструкция с гибкой резиновой мембраной прокачивает воздух через турбину для выработки электроэнергии».

Международное энергетическое агентство описывает морские технологии как обладающие «большим потенциалом», но добавляет, что для исследований, проектирования и разработки требуется дополнительная политическая поддержка, чтобы «обеспечить снижение затрат, которое наступит с вводом в эксплуатацию более крупных промышленных предприятий.»

Со своей стороны, Япония заявляет, что хочет, чтобы возобновляемые источники энергии составляли от 22% до 24% ее энергобаланса к 2030 году.

В октябре прошлого года премьер-министр Ёсихидэ Суга заявил, что страна поставит цель достичь нулевых выбросов парниковых газов к 2050 году. К 2030 году Япония хочет сократить выбросы парниковых газов на 26% по сравнению с 2013 годом.

Тем не менее, стране еще предстоит проделать работу для достижения своих целей. В 2019 году ее Агентство природных ресурсов и энергетики заявило, что страна » в значительной степени зависит от ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и сжиженный природный газ.

Первая полная структура АТФ-синтазы F1Fo млекопитающих — ScienceDaily

АТФ-синтаза также упоминается как комплекс V дыхательной цепи, серия белковых комплексов в мембране митохондрий. Эта дыхательная цепь создает протонный градиент, который АТФ-синтаза использует для производства АТФ. Ранее Сазанов был первым, кто решил структуру белка бактериального комплекса I, и первым, кто решил структуру комплекса млекопитающих I. В новом исследовании Сазанов и сотрудники лаборатории Гергели Пинке и Лонг Чжоу обратились к комплексу V млекопитающих, последняя нерешенная структура в дыхательной цепи млекопитающих.«F1Fo-ATP-синтаза — один из важнейших ферментов на Земле. Она обеспечивает энергией большинство форм жизни, включая людей, но до сих пор мы не знали полностью, как она работает», — объясняет Сазанов.

Вращение искажает картинку

Поскольку структура грибовидного растворимого домена F1 уже известна, Сазанов и его команда особенно внимательно изучили домен Fo, встроенный в митохондриальную мембрану. Здесь протоны перемещаются на границе между так называемым с-кольцом, кольцом, состоящим из идентичных белковых субъединиц, и остальной частью Fo.Протоны перемещаются через мембрану, когда каждая с-субъединица захватывает протон на одной стороне мембраны, вращается вместе с кольцом и высвобождает протон на другой стороне. Это c-образное кольцо прикреплено к центральному валу F1, и его вращение генерирует АТФ внутри F1. Чтобы решить структуру домена Fo и всего комплекса, исследователи изучили фермент из митохондрий овцы с помощью криоэлектронной микроскопии. И здесь АТФ-синтаза представляет собой особую проблему: поскольку она вращается, АТФ-синтаза может останавливаться в трех основных положениях, а также в подсостояниях.«Очень трудно различать эти позиции, приписывая структуру каждой позиции, которую может занимать АТФ-синтаза. Но нам удалось решить эту проблему с помощью вычислений, чтобы построить первую полную структуру фермента», — добавляет Сазанов.

Местоположение переходной поры проницаемости найдено

В своей структуре Fo высокого разрешения исследователи обнаружили, что c-кольцо закупорено двумя липидами, по одному с каждой стороны мембраны. В то время как верхний (обращенный к F1) липид вращается вместе с валом, нижний липид не вращается, так как он, вероятно, связан с доменом Fo через «крючок».«

Эта недавно обнаруженная структура проливает свет на противоречие в биологии: как и где открывается так называемая переходная пора проницаемости. Эта пора связана с гибелью клеток и открывается, например, во время инсультов и сердечных приступов. До сих пор было известно, что поры формируются в митохондриях в ответ на высокий уровень кальция, но точное местоположение поры оставалось неизвестным. Теперь, используя полностью решенную структуру F1Fo, Сазанов и его группа могут описать, как поры формируются в F1Fo-ATP-синтазе: когда кальций связывается в субъединице F1, индуцируются большие конформационные изменения.Комплекс должен учитывать это изменение, и при этом тянет за собой крюк. Аппарат, в свою очередь, вытягивает липидную пробку на нижней стороне Fo, инициируя открытие пор. «Когда поры открыты в течение более длительного периода времени, с-образное кольцо дестабилизируется, и порообразование становится необратимым», — объясняет Сазанов. «Эта модель согласуется со всеми доступными данными по мутантам. Чтобы быть полностью уверенным, что именно так формируется пора перехода проницаемости, необходимо решить структуру АТФ-синтазы во время переходов, индуцированных кальцием, что мы и делаем сейчас.«

История Источник:

Материалы предоставлены Институтом науки и технологий Австрии . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

GORE Турбинные фильтры для фильтрации воздуха на входе | E12 Гидрофобная технология HEPA

Не все фильтры HEPA обеспечивают одинаковую производительность в одних и тех же приложениях или условиях окружающей среды.

В современной газотурбинной промышленности используется множество разновидностей фильтрующих материалов HEPA.Поскольку эти типы носителей состоят из разных волокон и слоев, они работают по-разному в разных приложениях.

Фильтрующий материал турбинных фильтров GORE представляет собой трехслойный композит, который не пропускает мелкие частицы, грязную воду и соль в газовую турбину. Ключевые отличия отмечены в следующем:

• КПД
• Срок службы фильтра
• Прочность материала
• начальное dP и долгосрочное dP
• Долговечность фильтра
• максимальный предел dP
• водонепроницаемость

В запатентованной структуре наших турбинных фильтров три синтетических слоя работают вместе, обеспечивая выдающиеся характеристики.

• Первый слой представляет собой высокоэффективный нетканый материал, который предварительно отсеивает более крупные частицы и улавливает загрязнения по всей глубине конструкции.
• Второй слой — это ePTFE, который улавливает очень мелкие субмикронные частицы, которые проходят через слой предварительного фильтра. Кроме того, мембрана из пПТФЭ имеет плотную структуру пор, что делает ее естественной гидрофобной и блокирует попадание жидкой воды, растворенных солей и загрязняющих веществ в турбину, что значительно снижает загрязнение.
• Третий и последний слой представляет собой прочную синтетическую текстильную основу, обеспечивающую жесткость и очень высокую устойчивость к разрыву среды.

Полученный ламинат обеспечивает высокую эффективность и защиту от воды с низким значением dP и проверенным сроком службы фильтра.

Почему E12 по сравнению с классификациями фильтров E11 или E10

E12 Фильтры HEPA блокируют> 99,5%, допускают <0,5%, эффективно устраняя засорение компрессора. Сочетание гидрофобности и высокоэффективной фильтрации турбинных фильтров GORE® является ключом к защите турбины.

E10 HEPA-фильтры блокируют только 85% частиц, которые, как известно, вызывают загрязнение компрессора, позволяя 15% попасть в турбину, что значительно снижает эффективность компрессора. Кроме того, большинство фильтров E10 не удаляют воду. Вода переносит соль (коррозию) и грязь (загрязнения) на чистую сторону турбины или компрессора.

Не зря существуют разные рейтинги HEPA.

Часто задаваемые вопросы о ветроэнергетике

В настоящее время в программе демонстрации морской ветроэнергетики есть два проекта — Университет штата Мэн и LEEDCo, каждый из которых получил почти 13 долларов США.7 миллионов долларов США.

Подробная история: Программа демонстрации передовых технологий для морских ветроэнергетических установок Министерства энергетики началась в 2012 году с выбора семи проектов, каждый из которых получил 4 миллиона долларов в бюджетный период 1 для завершения предварительного проектирования, проектирования, оценки площадки и этапов планирования своих демонстрационных проектов морской ветроэнергетики. .

В 2014 году три из этих проектов — Dominion, Fishermen’s Energy и Principle Power — были отобраны для перехода к бюджетному периоду 2, при этом Министерство энергетики выделило дополнительно 6 долларов.7 миллионов на каждый проект для завершения окончательного технического проектирования, получения разрешений, установки, а также планов эксплуатации и технического обслуживания, а также для заключения соглашения о отключении электроэнергии. В общей сложности на каждый из этих проектов было получено по 10,7 миллиона долларов.

Кроме того, два проекта, которые не были выбраны для 2-го бюджетного периода в 2014 г., были определены как альтернативные: Университет штата Мэн (UMaine) и Корпорация развития энергетики озера Эри (LEEDCo). Эти проекты будут иметь право участвовать в демонстрационной программе, если появится финансирование, выделенное Конгрессом на дополнительное финансирование, или в связи с прекращением демонстрационного проекта в программе.Департамент продолжал поддерживать эти проекты, помогая им продолжать совершенствовать свои разработки и устранять технические недостатки. Каждый альтернативный проект получил 3 миллиона долларов финансирования в 2014 году и 3,7 миллиона долларов в 2016 году, в результате чего каждый из них в общей сложности достиг 10,7 миллиона долларов в качестве альтернативных проектов на 2012–2016 годы.

В мае 2016 года Министерство энергетики провело оценку всего портфеля по установленным контрольным показателям, чтобы определить, следует ли продолжать какой-либо из трех демонстрационных проектов — Dominion, Fishermen’s Energy или Principle Power — в рамках демонстрационной программы передовых технологий морского ветра и следует ли один или оба заместителя — Университет штата Мэн или LEEDCo — должны быть включены в Демонстрационную программу.

В ходе этой оценки Департамент решил, что ветряная электростанция Атлантик-Сити, разработанная Fishermen’s Energy, проектом Icebreaker Lake Erie Energy Development Corporation (LEEDCo) и проектом Университета штата Мэн в Новой Англии Aqua Ventus I, продемонстрировала значительный прогресс на пути к успешному завершению. . Департамент продолжал поддерживать эти проекты, полностью включив проекты Университета штата Мэн и LEEDCo в демонстрационную программу, а также посредством краткосрочного продления, требующего от компании Fishermen’s Energy подписать соглашение о отборе электроэнергии до конца 2016 года.Компания Fishermen’s не смогла заключить необходимое соглашение о отборе электроэнергии и, следовательно, не имеет права перейти в следующий бюджетный период или получить дополнительные средства от Министерства энергетики для этого проекта.

В 2018 году Департамент переместил 3 миллиона долларов из средств, которые были выделены на бюджетный период 3, на бюджетный период 2, в результате чего общее финансирование Университета штата Мэн и LEEDCo составило почти 13,7 миллиона долларов каждый. Если все критерии бюджетного периода 2 выполнены, UMaine и LEEDCo будут иметь право на получение дополнительных 10 миллионов долларов на бюджетный период 3 и 13 долларов.3 миллиона каждый для бюджетных периодов 4 и 5, в результате чего общая сумма по каждому проекту для всех 5 периодов выполнения составляет приблизительно 50 миллионов долларов США, с проведением обзора проекта, который был завершен / не завершен, между каждым периодом выполнения.

Узнайте больше об этих проектах на веб-странице демонстрационных проектов морских ветроэнергетических установок.

Вернуться к началу

HyTech Power, возможно, решила водород, одну из самых сложных проблем в чистой энергии

Это странный химический поворот в том, что в самом обычном веществе на Земле есть топливо, заключенное в воде.

Водород — символ славы h3O — оказался чем-то вроде универсального элемента, швейцарского армейского ножа для получения энергии. Его можно производить без парниковых газов. Он легко воспламеняется, поэтому может использоваться в качестве топлива для сжигания. Его можно подавать в топливный элемент для производства электричества напрямую, без сжигания, с помощью электрохимического процесса.

Может храниться и распространяться в виде газа или жидкости. Его можно комбинировать с CO2 (и / или азотом и другими газами) для создания других полезных видов топлива, таких как метан или аммиак.Его можно использовать в качестве химического сырья в различных промышленных процессах, помогая производить удобрения, пластмассы или фармацевтические препараты.

Довольно удобно.

И это самый распространенный химический элемент во Вселенной, так что можно подумать, что у нас есть все, что нам нужно. К сожалению, это не так просто.

Выделять водород из других элементов, хранить его и преобразовывать обратно в полезную энергию — это дорого как с точки зрения денег, так и энергии. Ценность, которую мы получаем от этого, никогда полностью не оправдывала того, что мы вкладываем в его производство.Это одна из тех технологий, которая, кажется, постоянно находится на грани прорыва, но никогда не достигает цели.

Уроженец Сиэтла Эван Джонсон считает, что он может это изменить. Он думает, что наконец-то понял, как разблокировать водородную экономику.

Джонсон — далеко не первый и не единственный человек, ставший этой целью. Но после 10 лет работы, испытаний и подготовки он разработал ряд технологий и практический бизнес-план, который проложил путь к реальному коммерческому масштабу использования водорода.

И хотя HyTech Power, где Джонсон является техническим директором, очевидно, стремится к финансовому успеху, Джонсон видит в своих продуктах нечто большее: способ использовать водород для немедленного уменьшения загрязнения при одновременном увеличении масштабов и снижении затрат, достаточных для внесения более фундаментальных изменений в энергетику. система.

Стационарный дизель-генератор с водородными форсунками HyTech. HyTech Power

HyTech нацелена на большой рынок, чтобы выйти на еще больший

HyTech Power, базирующаяся в Редмонде, штат Вашингтон, намеревается представить три продукта в течение ближайшего года или двух.

Первый будет использовать водород для очистки существующих дизельных двигателей, повышая их топливную эффективность на треть и устраняя более половины их загрязнения воздуха, со средней окупаемостью за девять месяцев, сообщает компания. Это потенциально огромный рынок с большим существующим спросом, который, как надеется HyTech, позволит капитализировать свой второй продукт — модернизацию, которая превратит любой автомобиль внутреннего сгорания в автомобиль с нулевым уровнем выбросов (ZEV), позволив ему работать на чистом водороде. В первую очередь это будет нацелено на крупные флоты.

И это станет третьим продуктом — тот, на который Джонсон положил глаз с самого начала, тот, который может революционизировать и децентрализовать энергетическую систему — стационарный продукт для хранения энергии, предназначенный для конкуренции и, в конечном итоге, вытеснения с такими большими батареями, как Powerwall Теслы.

По крайней мере, таков план.

Мир энергетики, конечно, полон громких стартапов, и путь от прототипа к рыночному успеху долог и опасен. Для успеха HyTech потребуется нечто большее, чем просто умная технология.Потребуется хорошее исполнение.

С этой целью компания недавно привлекла поддержку нескольких опытных руководителей Boeing, в том числе Джерри Аллина, который проработал 30 лет в Boeing и в декабре вышел на пенсию, чтобы возглавить расширение HyTech в качестве главного операционного директора.

Мягкая и неторопливая, с аккуратно подстриженной бородой, Аллин занимает небольшой офис на втором этаже бежевого здания HyTech, которое в основном занято огромным гаражом / мастерской. «Я очень скептически относился к технологии, как и обычно», — говорит он, но «как только я смог увидеть ее собственными глазами и понять физику, я подумал:« О, черт возьми ».Это действительно интересно! »

Его привлекло то, что исходные продукты не требуют новых рынков или инфраструктуры. «Теперь они действительно могут изменить мир», — говорит он. Ключевым моментом является в первую очередь дизельные двигатели. Их миллионы, они грязные и дорогие, и политики стараются их очистить. Это большой спрос. Компания «ожидает совершить много ошибок», — говорит Аллайн, но потенциальный рынок почти непостижимо велик.

Работа в гараже HyTech, переоборудование больших дизельных грузовиков. HyTech Power

И ставки выше быть не могут. В последние годы стало ясно, что какое-то безуглеродное, пригодное для хранения, горючее топливо является если не , то необходимым для полной декарбонизации энергетической системы, по крайней мере, чрезвычайно полезным.

Перед тем, как углубиться в продукты HyTech, стоит объяснить, почему доступный водород является такой заманчивой перспективой для тех, кто озабочен устойчивой энергетикой.

Проблема с водородом: его дорого собирать, хранить и преобразовывать

Около 95 процентов мирового производства водорода осуществляется за счет парового риформинга метана (SMR), продувки природного газа высокотемпературным паром под высоким давлением.Это энергоемкий процесс, который требует использования ископаемого топлива и оставляет после себя поток углекислого газа, поэтому его использование для обезуглероживания энергетической системы ограничено.

Но также можно извлечь водород непосредственно из воды с помощью электролиза — это процесс перебивания воды (содержащей различные «электрокатализаторы») электричеством, стимулируя химическую реакцию, которая расщепляет водород и кислород. Если электролиз проводится с использованием возобновляемой электроэнергии с нулевым выбросом углерода, полученный водород является топливом с нулевым выбросом углерода.

Это решает проблему углерода, но есть и другие. Водород в воде на самом деле не хочет выпускать кислород (они «прочно связаны»), поэтому их расщепление требует довольно много энергии. Полученный водород необходимо хранить, либо сжимая его в виде газа с помощью больших насосов, либо (слабо) связывая его с чем-то еще и храня в виде жидкости. Для этого газа или жидкости потребуется распределительная инфраструктура. Наконец, водород должен быть извлечен из хранилища и преобразован обратно в энергию путем его сжигания или пропуска через топливный элемент.

К тому времени количество энергии, вложенной в процесс, значительно превышает то, что может быть возвращено обратно.

Это был барьер. Если сложить все затраты на преобразование энергии, «добыча» водорода для использования в энергетической системе с нулевым выбросом углерода, как правило, была убыточным бизнесом. Полезные услуги, предоставляемые водородом, не могут компенсировать энергию (и деньги), необходимые для ее производства и использования. По крайней мере, не на сегодняшний день.

Вот почему, хотя люди добывают и сжигают водород с 17 века, двигатели и топливные элементы, работающие на водороде, существуют примерно с 19 века, а водород прошел через многочисленные циклы ажиотажа, вплоть до 21 века. — разрекламированная «водородная экономика» так и не получила широкого распространения.

Таких не так уж и много. Shutterstock

Еще в конце 2000-х годов большинство экспертов в области энергетики списали водород со счетов. С тех пор изменились две вещи.

Доступный водород может устранить основные препятствия на пути к устойчивой энергетике

Главное, что изменилось, — это глобальный переход на чистую энергию. Для решения проблемы изменения климата мир фактически согласился полностью декарбонизировать энергетическую систему в течение столетия.Это вызвало интенсивное исследование инструментов, необходимых для создания системы с нулевым выбросом углерода.

Мы знаем, как производить электроэнергию с нулевым выбросом углерода (возобновляемые источники, гидроэнергетика, атомная энергия), поэтому один из ключевых шагов в декарбонизации — «электрифицировать все» или, по крайней мере, использовать как можно больше энергии.

Но широкомасштабная электрификация — непростая задача. Существует множество существующих приложений, работающих на горючем жидком топливе. Помимо практически всего транспорта, подумайте о миллионах и миллионах зданий по всему миру, отапливаемых нефтью или природным газом.

Значительная часть транспорта может быть электрифицирована, и все эти печи теоретически можно заменить электрическими альтернативами, такими как тепловые насосы, но сделать все это за оставшееся время для обезуглероживания — поистине монументальная задача.

Конечно, было бы неплохо выиграть время, если бы у нас было жидкое топливо с нулевым содержанием углерода, которое мы могли бы просто использовать в этих существующих системах, чтобы сократить выбросы от транспортных средств и приборов, которые мы уже используем. (Великобритания экспериментирует с отоплением домов водородом; Норвегия запретит любое использование мазута для отопления домов к 2020 году.)

Кроме того, если переменная возобновляемая энергия (солнце и ветер) должна обеспечивать большую часть или всю нашу энергию, нам понадобится какой-то способ хранить эту энергию, когда солнце и ветер не хватает. Нам потребуется не просто посекундное или почасовое хранение (которое вполне может обеспечить батареи), но и ежедневное, ежемесячное или ежегодное хранение (для которого батареи не подходят), чтобы гарантировать защиту от долговременных колебаний солнца и ветра. . Было бы неплохо, если бы мы могли хранить много резервной энергии в виде стабильного жидкого топлива.

Короче говоря, в наших планах по устойчивой энергетике есть дыра в форме водорода.

Второе, что изменилось, это то, что исследования, разработки и ранние рыночные испытания неуклонно снижали стоимость и повышали долговечность основных компонентов водородной технологии.

В общем, потребность в сочетании с инновациями может, наконец, означать, что под рукой есть рентабельные продукты. Вот почему «во всем мире наблюдается возрождение водородной активности», — говорит Адам Вебер, руководитель группы преобразования энергии в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.

Или, как недавно сказал Пьер-Этьен Франк, секретарь торговой группы Hydrogen Council, «2020-2030 годы будут для водорода такими же, как 1990-е годы для солнца и ветра».

Несмотря на все недавние инновации, Джонсон снова и снова обнаруживал, что каждый раз, когда он отказывался от стандартных компонентов и создавал свои собственные — практически каждый элемент в продуктах HyTech спроектирован и изготовлен по индивидуальному заказу, с исходными материалами, заказанными через Интернет, — цена пошла вниз. Не знаю почему.”

Джонсон — высокий, стройный блондин, заядлый мастер и строитель, глаза которого загораются, когда он говорит о технике. После учебы в Тихоокеанском университете Сиэтла он провел первые 10 лет своей 20-летней карьеры в области сжатия видео. Но работа в Норвегии с Innovation Norway над хранением водородной энергии привела к тому, что у него возникла проблема с водородом. С тех пор он стал истинным верующим. «Ставка на водород в будущем — лучшее, что вы можете сделать», — говорит он.

«Если электролиз действительно настолько дешевле, это меняет правила игры»

Начинается с электролизера, который вытягивает водород из воды.Джонсон не смог найти такой дешевый, простой и эффективный, как он хотел, поэтому он построил свой собственный.

Электролизер HyTech (в данном случае присоединенный к стационарному дизель-генератору). HyTech Power

Ничего особенного, просто трубка, наполненная дистиллированной водой. Примерно в центре подвешена небольшая титановая пластина, покрытая специальной смесью электрокатализаторов, оптимизированных для разделения водорода и кислорода.Газы поднимаются с пластины непрерывным потоком пузырьков. Он полностью закрыт металлом, в нем нет движущихся частей, поэтому он чрезвычайно прочен и не требует значительного обслуживания.

В целом, по словам Джонсона, система «очень проста и бессмысленна». (Это тема, к которой он часто возвращается — предпочтение замкнутых, простых, полностью перерабатываемых систем.) Но благодаря эффективности электрокатализаторов, добавляет он, «очень точно, сколько энергии необходимо для производства необходимый водород.”

Джонсон может похвастаться тем, что его электролизер может производить водород примерно в три или четыре раза быстрее, чем электролизеры с аналогичной площадью основания, используя примерно треть электрического тока. Это означает постепенное снижение затрат.

«Очевидно, я не могу проверить их экономику издалека, — сказал мне Джеймс Бреннер из Национального центра исследований водорода при Технологическом институте Флориды, — но если электролиз действительно намного дешевле, это меняет правила игры».

Теперь давайте посмотрим, что HyTech планирует с этим делать.

Модернизация. HyTech Power

Способ очистки дизельных двигателей для рынка, который остро нуждается в одном

Первый продукт, дебют которого запланирован на апрель, является ключом ко всему остальному.

Это называется «Система внутреннего сгорания» (ICA), модификация двигателей внутреннего сгорания, которая позволяет им существенно повысить эффективность использования топлива и уменьшить загрязнение воздуха. Это достигается путем добавления к топливу крошечных количеств газообразного водорода и кислорода непосредственно перед его сгоранием в цилиндрах двигателя.Смесь HHO придает интенсивность сгоранию, позволяя топливу сгорать более полно, генерируя больше энергии и меньше загрязнений.

Система ICA технически может работать на любом двигателе внутреннего сгорания, но для начала HyTech нацелена на самые грязные двигатели с самой быстрой окупаемостью инвестиций, а именно на дизельные двигатели — в транспортных средствах, таких как грузовики, грузовые автофургоны, автобусы и вилочные погрузчики, а также большие стационарные дизельные генераторы, которые по-прежнему обеспечивают резервное (и даже основное) питание миллионов людей во всем мире.

Все эти дизельные двигатели выделяют канцерогенный дым, содержащий твердые частицы (сажа) и оксиды азота (NOx), которые наносят вред здоровью человека. Штаты и города по всему миру борются с загрязнением воздуха дизельным топливом.

Но дизельные сажевые фильтры (DPF), которые задерживают частицы, дороги, требуют технического обслуживания и требуют частой замены. Жидкости для селективного каталитического восстановления (SCR), добавляемые в выхлопные газы для удаления NOx, сами по себе являются загрязнителями, и их необходимо часто менять.

Короче говоря, существует много дизельных двигателей, они очень грязные (ответственны за до 50 процентов загрязнения городского воздуха зимой), и многие люди тратят много денег, пытаясь их очистить. Это большой рынок.

Предложение

HyTech для этого рынка весьма примечательно: оно утверждает, что его ICA может повысить топливную экономичность дизельного двигателя на 20–30 процентов, уменьшить количество твердых частиц на 85 процентов и сократить выбросы NOx на 50–90 процентов.В сочетании с сажевым фильтром и некоторым количеством SCR он может дать дизельный двигатель, который соответствует официальным калифорнийским стандартам для автомобилей со «сверхнизким уровнем выбросов».

Стоимость преобразования грязного дизельного двигателя в относительно чистый: около 10 000 долларов на установку, которые, по оценке HyTech, окупятся за девять месяцев за счет сокращения расходов на топливо и техническое обслуживание.

Устройство помощи внутреннего сгорания (ICA) HyTech, установленное на большом дизельном двигателе.(Видите маленький ряд форсунок?) HyTech Power

HyTech — не первая и не единственная компания, разработавшая систему присадок HHO, но ничто на рынке не может сравниться с такими цифрами.

ICA достигает этой эффективности благодаря компьютеризированному контроллеру времени, который определяет и анализирует вращение коленчатого и распределительного валов, чтобы определить точное время и размер впрыска HHO. Предыдущие системы HHO более или менее заполняли двигатель HHO через воздухозаборник, но HyTech использует «впрыск через порт» с отдельным инжектором на впускном клапане каждого цилиндра, управляемым таймером.Каждый инжектор (размером примерно с человеческий волос) впрыскивает крошечные, точно отмеренные струи HHO в цилиндр именно тогда, когда это необходимо.

Такой уровень точности позволяет ICA использовать гораздо меньше водорода, чем его конкуренты, гораздо более эффективно. Небольшого бортового электролизера производит более чем достаточно.

Это смелые заявления, но пока они остаются верными. ICA был включен в список EPA как кандидат на технологию сокращения выбросов; Уважаемая испытательная фирма SGS обнаружила, что ICA повысила топливную экономичность грузовика FedEx на 27.4 процента; FedEx в настоящее время проводит дорожные испытания ICA на автопарке грузовиков и обнаруживает, что экономия топлива на 20–30 процентов выше, а затраты на техническое обслуживание сажевого фильтра значительно снизились. При стороннем тестировании и при ограниченных местных продажах в районе Редмонда ICA выполнила свои обещания.

Если он сможет сделать это в масштабе HyTech — надежно повысить экономию топлива на треть и снизить загрязнение почти до нуля с окупаемостью за девять месяцев — возможностей не будет конца. Компания оценивает рынок очистных работ в 100 миллиардов долларов, включая портовые грузовики, грузовые суда, рефрижераторы, грузовики дальнего следования, автобусы, генераторы и все другие грязные дизельные двигатели.

ICA не полагается на новую инфраструктуру или субсидии. Это способ выйти на большой рынок, немедленно сократить выбросы и накопить финансирование для долгосрочных усилий по полной замене дизельного топлива.

HyTech также хочет очистить существующие автомобили

Позже в этом году HyTech представит свою вторую линейку продуктов: модифицированные водородом автомобили с ДВС. Проще говоря, потребуется любой двигатель, который работает на дизельном топливе, бензине, пропане или СПГ, и переключить его на 100-процентный водород.(В настоящее время компания находится в процессе сертификации своего модифицированного продукта Калифорнийским советом по воздушным ресурсам как не имеющий выбросов.) Это позволит любому водителю получить автомобиль с нулевым уровнем выбросов по значительно меньшей цене, чем стоимость покупки нового электрического или электрического двигателя. автомобиль на водородных топливных элементах.

Джонсон признает, что, если бы он проектировал автомобиль с нуля, он бы спроектировал его на основе водородного топливного элемента без сгорания, но «мы не заинтересованы в том, чтобы становиться автомобильной компанией», — говорит он.Вместо этого HyTech хочет очистить существующие автомобили.

Не каждый может позволить себе автомобиль Toyota Mirai на водородных топливных элементах (от 58 365 долларов). Shutterstock

Для такого применения с чистым водородом (в отличие от смешанного HHO) электролизер немного отличается. Водород проходит через мембрану, которая лишает его остатков кислорода или азота, оставляя чистый водород для сгорания транспортного средства.(Это делает электролизер протонообменной мембраной, или PEM, электролизером, вариант, знакомый любителям водорода.)

По своему обыкновению, Джонсон разработал свою собственную мембрану, смешав сырье, чтобы создать что-то более эффективное и дешевое, чем другие продукты PEM на рынке.

Есть еще одно отличие, которое представляет собой еще одну из основных технологических разработок Джонсона.

Потребляемая мощность двигателя транспортного средства варьируется и может быстро увеличиваться и уменьшаться, поэтому системе необходимо хранить немного водорода в качестве буфера на случай, если он потребляет больше, чем может произвести электролизер.

Обычные автомобили на водородных топливных элементах (такие как Toyota Mirai) хранят водород в виде сильно сжатого газа при давлении около 8000 фунтов на квадратный дюйм. Но со сжатым газом возникают самые разные проблемы. Для сжатия газа требуется много энергии, для этого требуется собственная специализированная инфраструктура, заправочные станции для сжатого газа чрезвычайно дороги в строительстве, а сжатый водород, ну, взрывоопасен, поэтому каждый полный его бак — потенциальная бомба.

Джонсон не хочет иметь с этим ничего общего. Итак, он пошел другим путем.Его система хранит водород, слабо связанный с металлами в виде «гидридов», в инертном жидком растворе без давления (~ 200 фунтов на квадратный дюйм).

Проблема с гидридами была двоякой: а) создание связи, достаточно слабой, чтобы ее можно было разорвать без излишней энергии, когда необходимо высвободить водород, и б) увеличение плотности энергии образующейся жидкости. (На сегодняшний день большинство гидридных жидкостей обладают меньшей энергетической плотностью, чем сжатый водород, и намного меньше ископаемого топлива. Они весят слишком много для той энергии, которую они вырабатывают.)

Джонсон думает, что решил обе проблемы. Он не раскрывает подробностей используемых гидридов, но у него достаточно высокое соотношение мощности к весу, чтобы побить литий-ионные батареи (которые очень тяжелые), и достаточно слабую гидридную связь, чтобы ее можно было разорвать, используя только перенаправляем отходящее тепло от двигателя (не требуется дополнительного тепла или давления).

Более того, он работает с командой над наноматериалами для гидридов и ожидает «огромного скачка» в соотношении мощности к весу в ближайшие годы; в конечном итоге, по его словам, он хочет, чтобы плотность энергии была конкурентоспособной с ископаемым топливом.

Эффективный электролиз плюс эффективное накопление гидридов означает, что в результате модернизации Hy-Tech будет создан автомобиль с нулевым уровнем выбросов (ZEV) со средней дальностью полета 300 миль, сравнимый с электромобилями высокого класса, но способный работать с любым существующим транспортным средством. Когда я посетил завод HyTech в Редмонде, Джонсон отвез меня на обед в гигантском пикапе Ford Raptor, работающем на водороде.

Ford Raptor, работающий на чистом водороде. HyTech Power

Есть два способа «заправить» автомобиль.Медленный способ — включить его на ночь, чтобы электролизер мог заполнить бак. Самый быстрый способ — заполнить его раствором гидрида, который можно получить на месте, дома или на заправочной станции, не имея ничего, кроме электролизера, немного дистиллированной воды и резервуара.

Пока не существует инфраструктуры, поддерживающей такую ​​быструю заправку, но это не похоже на сжатый водород под высоким давлением, подчеркивает Джонсон. Это не опасно; не производит токсичных побочных продуктов; он не требует множества государственных правил безопасности и правоприменения; Теоретически, на заправочных станциях «мама и папа» можно было бы довольно дешево запустить заправку.

Несколько утопическое видение Джонсона состоит в том, что в конечном итоге в каждом доме и на предприятии будет электролизер и полный бак связанного водорода, который можно будет использовать либо для выработки электроэнергии для здания (подробнее об этом в третьем этапе), либо для заправки водородных транспортных средств.

По словам Джонсона, цель — оставить двигатели внутреннего сгорания, но «это все равно, что бросить курить — каждый хочет остыть индейки». Этого просто не произойдет «. Модернизация существующих транспортных средств за небольшую часть стоимости нового транспортного средства с нулевым уровнем выбросов позволит компании быстро начать сокращение транспортных выбросов.

Святой Грааль HyTech: долгосрочное и доступное хранилище энергии

Наконец, получив финансирование и капитализацию за счет продуктов для модернизации, HyTech приступит к производству аккумуляторов энергии. Его масштабируемое хранилище энергии (SES) предназначено для конкуренции с большими батареями, такими как Powerwall от Tesla, либо в качестве локального хранилища для домов и предприятий, либо в качестве хранилища в масштабе сети, подключенного к крупным солнечным и ветряным электростанциям.

Идея хранения водородной энергии заключается в том, что когда-нибудь скоро будут регулярные периоды, когда ветер и солнце вырабатывают электроэнергию, значительно превышающую спрос.Эти излишки энергии будут стоить очень дешево — на самом деле, мы будем искать способы не тратить их зря.

Одной из набирающих популярность идеей является «преобразование энергии в газ», то есть преобразование этой избыточной энергии в водород и его хранение. «Водород — это, наверное, самое простое, что вы можете сделать при низких ценах на электроэнергию», — говорит Вебер.

Часть этого водорода можно закачать в существующие газопроводы, что снизит углеродоемкость газа. Некоторые из них могут быть объединены с диоксидом углерода для создания другого жидкого топлива.И некоторые из них можно было бы напрямую преобразовать обратно в энергию с помощью топливных элементов. «Стационарное хранилище — это замечательных потенциальных возможностей для водородных топливных элементов», — говорит Леви Томпсон, директор Лаборатории технологий водородной энергетики Мичиганского университета.

Проблема, опять же, заключалась в том, что сквозная эффективность накопления водородной энергии на основе электролиза обычно была меньше половины, чем достигается литий-ионной батареей.

Плохой рисунок, иллюстрирующий хранение водородной энергии. Shutterstock

И снова Джонсон думает, что сломал его.

Вот как работает система SES HyTech: энергия поступает (в идеале от солнечных панелей или ветряных турбин) для запуска электролизера. Произведенный водород либо поступает в топливный элемент (да, Джонсон построил свой собственный), либо связывается в виде гидридов и хранится в резервуаре. Когда требуется энергия, гидридные связи разрываются с использованием отработанного тепла системы, высвобождая больше водорода для топливного элемента.

Избегая сжатия и обнаружив, что гидридная связь достаточно слабая, чтобы ее можно было разорвать отходящим теплом, Джонсон заметно повысил эффективность.Он еще больше повысил эффективность с помощью другой умной техники. В большинстве хранилищ водорода используются огромные электролизеры и топливные элементы, которые не могут точно масштабировать производство энергии в соответствии с потребностями. Джонсон построил свою систему по модулям: она содержит стопки электролизеров и топливных элементов меньшего размера, которые можно запускать по одному по мере роста спроса. «Глупо просто, — говорит он с улыбкой.

Внешне SES работает как большая батарея, но есть отличия и компромиссы.

С другой стороны, несмотря на то, что он значительно увеличил сквозную эффективность по сравнению с водородными конкурентами, Джонсон все еще не совсем соответствовал эффективности батарей.Он говорит, что на данный момент эффективность SES составляет около 80 процентов. По крайней мере, когда они новые, традиционные свинцово-кислотные батареи составляют около 90 процентов, а литий-ионные батареи — около 98 процентов или выше, хотя все батареи со временем изнашиваются. (Джонсон ожидает, что эффективность SES будет продолжать расти по мере разработки новых материалов для своих электролизеров и топливных элементов — он думает, что 85 или 90 процентов находятся в пределах досягаемости.)

С другой стороны, SES прослужит намного дольше, чем батарея, пройдя более 10 000 циклов зарядки и разрядки, по сравнению с примерно 1000 для литий-ионной батареи.Это приблизит срок ее службы к сроку службы типичной солнечной панели, что позволит более удобно соединять эти две батареи.

В отличие от аккумуляторов, которые нельзя полностью зарядить или разрядить из-за опасения ухудшения характеристик, SES может перейти от 100-процентной емкости до 0 и обратно без повреждений.

И когда он действительно изнашивается, в отличие от батарей, SES полностью подлежит переработке. Металлы плавятся, перетираются и используются повторно; вода перегоняется.

Лучше всего то, что раствор гидрида может храниться неограниченное время без обслуживания или потери потенциала.Его не нужно сжимать или охлаждать, как сжатый водород. Он не разлагается, как электрохимический заряд аккумуляторов. Гидриды можно хранить столько, сколько необходимо.

Это делает SES фантастическим кандидатом на долгосрочное хранение энергии, святым Граалем по-настоящему устойчивой энергетической системы. Если бы электричество было дешевым и достаточно обильным, в принципе не было бы ограничений на количество резервной энергии, которую можно было бы накапливать.

Это также делает SES идеально подходящим для распределенной энергетической системы.Без движущихся частей, надежных компонентов, устойчивых к экстремальным температурам и погодным условиям, и 98-процентной возможности вторичной переработки, это был бы чрезвычайно простой способ для любого, у кого есть несколько солнечных панелей, получить степень энергетической независимости. Это может быть особенным благом для удаленных, автономных сообществ.

Жутко горящий электролизер. HyTech Power

Какой бы ни была судьба HyTech, потребность в водороде вызовет инновации

Распределенная безуглеродная водородная экономика — это то, о чем размышляет Джонсон, когда дает себе время подумать.Но в наши дни перед нами стоит более неотложная задача: запустить HyTech.

Ни один из экспертов по водороду, с которыми я разговаривал, не обнаружил каких-либо особых красных флажков в технических заявлениях HyTech, но все они проявили с трудом завоеванный скептицизм «шоу-не-говори». В водородном мире произошли многие новые большие события. История усеяна трупами многообещающих стартапов, которые не смогли воплотить свои инновации в жизнеспособные рыночные продукты.

Тем не менее, Hytech, похоже, занимает хорошие позиции, имея надежную команду руководителей, некоторое раннее финансирование, положительные результаты испытаний, партнерские отношения с такими крупными игроками, как FedEx и Caterpillar, а также целевой рынок с продемонстрированным спросом на ее продукцию.Скорее всего, через год или два мы узнаем, справились ли они с этим.

В любом случае, по мере того, как импульс к устойчивой энергетической системе набирает силу, потребность в водороде будет только расти. Нам нужно топливо с нулевым выбросом углерода и нам нужно долгосрочное хранение энергии. Водород подходит обоим счетам.

Когда есть большая социальная потребность и деньги, люди становятся умными. Если Джонсон сможет добиться нескольких поэтапных достижений в водородной технологии, совершая покупки в Интернете и возясь в своей лаборатории, скоро другие сделают то же самое.А по мере выхода продуктов на рынок масштабирование приведет к снижению затрат, как это произошло с ветряной и солнечной энергией.

Во многих смыслах доступный водород — это последняя часть головоломки устойчивой энергетики, энергоноситель, который может заполнить трещины в системе, работающей в основном на ветровой и солнечной энергии. За прошедшие годы его несколько раз оставляли умирать, но, поскольку мир серьезно относится к декарбонизации, водород, наконец, может выиграть свой день на солнце.

---

У нас есть запрос

В такие моменты, когда люди пытаются понять варианты и вакцины, а дети возвращаются в школу, многие торговые точки отключают свой платный доступ.Контент Vox всегда бесплатный, отчасти благодаря финансовой поддержке наших читателей. Мы освещаем пандемию Covid-19 более полутора лет. С самого начала нашей целью было внести ясность в хаос. Чтобы предоставить людям информацию, необходимую для обеспечения безопасности. И мы не останавливаемся.

К нашему удовольствию, вы, наши читатели, помогли нам достичь нашей цели — добавить 2500 финансовых взносов в сентябре всего за 9 дней. Итак, мы ставим новую цель: добавить 4500 взносов к концу месяца.Поддержка читателей помогает обеспечить бесплатное покрытие и является важной частью нашей ресурсоемкой работы. Поможете ли вы нам достичь нашей цели, сделав взнос в Vox всего за 3 доллара?

Видео

Vestas имеет авторские права на все материалы. Если вы хотите загрузить и использовать видео, пожалуйста, ознакомьтесь с нашими условиями перед использованием. Vestas любезно просит вас указывать любое опубликованное видео как «Предоставлено Vestas Wind Systems A / S».

Вы можете загружать изображения / видео, отображаемые на этом дополнительном сайте СМИ, только в целях печати при условии, что вы также сохраняете все уведомления об авторских правах, товарных знаках и другие уведомления о правах собственности.Изображения / видео могут использоваться только в том виде, в котором они есть, и в связи со статьями, касающимися группы компаний Vestas или ветроэнергетики в целом. Однако вы не можете изменять, копировать, воспроизводить, переиздавать, загружать, публиковать, передавать или распространять каким-либо образом содержимое этого дополнительного сайта СМИ, включая текст, изображения, аудио и видео, для общественных или коммерческих целей, без письменного разрешения от Вестас Винд Системс А / С.

Вы должны исходить из того, что все, что вы видите или читаете на этом дополнительном сайте СМИ, защищено авторским правом, если не указано иное, и может использоваться только в соответствии с настоящими Условиями.Vestas Wind Systems A / S не гарантирует и не заявляет, что использование вами материалов, отображаемых на этом дополнительном сайте Media, не будет нарушать права третьих лиц, не принадлежащих Vestas Wind Systems A / S или связанных с ними. Изображения / видео являются собственностью или используются с разрешения Vestas Wind Systems A / S. Использование этих изображений / видео вами или кем-либо другим, уполномоченным вами, запрещено, если это специально не разрешено настоящими Условиями. Любое несанкционированное использование изображений / видео может нарушать законы об авторском праве, законы о товарных знаках, законы о конфиденциальности и публичности, а также правила и положения о коммуникациях.

Товарные знаки и логотипы, отображаемые на этом дополнительном сайте СМИ, являются товарными знаками Vestas Wind Systems A / S. Ничто, содержащееся на этом дополнительном сайте СМИ, не может быть истолковано как предоставление, косвенно, эстоппеля или иным образом, какой-либо лицензии или права на использование любого товарного знака, отображаемого на этом дополнительном сайте СМИ, без письменного разрешения Vestas Wind Systems A / S или такой третьей стороны. которые могут владеть товарными знаками, отображаемыми на этом дополнительном сайте СМИ. Использование вами отображаемых Товарных знаков или любого другого контента на этом дополнительном сайте СМИ, за исключением случаев, предусмотренных настоящими Условиями, строго запрещено.Вам также сообщают, что Vestas Wind Systems A / S будет обеспечивать соблюдение своих прав интеллектуальной собственности в максимальной степени закона, включая привлечение к уголовной ответственности.

5 самых крутых вещей на Земле на этой неделе

Крошечные катализаторы, напечатанные на 3D-принтере, могут помочь защитить гиперзвуковой самолет от перегрева, «опухолевые аватары» могут помочь врачам в лечении рака, а сенсорный экран без экрана. Самые крутые вещи на этой неделе такие горячие, что заставят взглянуть дважды.

Не бойтесь воды

Что это? Исследовательская группа из Флориды создала «супергидрофобный» или водоотталкивающий гель, который может сохранять поверхности сухими под водой в течение нескольких часов.

Почему это важно? Способность отталкивать воду — это больше, чем просто удобство для походного снаряжения и замшевой обуви. Это важно для многих высокотехнологичных приложений в области энергетики и современной электроники. «Например, новый гель облегчает электрокатализ расщепления, что может привести к более эффективным топливным элементам», — сказал Дебашис Чанда, профессор Университета Центральной Флориды, возглавлявший исследовательскую группу. «Тот же гель может привести к созданию лучших акцепторов электронов, которые играют ключевую роль в разработке высокочувствительных детекторов и сенсоров токсичных газов.Есть большой потенциал ».

Как это работает? Команда построила пучки из 60–70 атомов углерода в каждом, которые сформировали структуры, похожие на клетки, называемые фуллеренами, а затем сложили эти клетки в кристаллические наноструктуры, называемые фуллеритами. Капля геля фуллерита вызывала «суперводоотталкивающее состояние» на обработанной поверхности, в то время как структура открытого каркаса позволяла обработанному материалу сохранять свои первоначальные свойства. «Поскольку эти супергидрофобные поверхности создаются очень легким и легким процессом с использованием чистых углеродных фуллеренов, мы ожидаем, что они могут быть использованы во многих экспериментах и ​​реальных приложениях», — сказал Ринку Саран, научный сотрудник лаборатории, которая разработала гель.Работа размещена на обложке журнала Advanced Materials.

Накачано

Что это? Ученые создали искусственные клеточно-подобные структуры, имитирующие способность живых клеток «перекачивать» материалы внутрь и наружу через мембрану.

Почему это важно? Органические клетки обладают сверхъестественной способностью поглощать и изгонять молекулы, используя энергию, которую они получают из своего окружения.Организм человека использует этот процесс, называемый активным транспортом, для метаболизма питательных веществ и фильтрации крови. Теперь открытие ученых из Нью-Йоркского университета делает еще один шаг ближе к искусственному воспроизведению этого процесса. «Наша концепция дизайна позволяет этим искусственным« имитаторам клеток »работать автономно и выполнять активные транспортные задачи, которые до сих пор были ограничены царством живых клеток», — сказал Стефано Саканна, профессор Нью-Йоркского университета и ведущий автор исследования, посвященного исследованию. опубликовано в Nature.

Как это работает? Команда, в которую также входили исследователи из Чикагского университета, использовала полимерный материал для создания сферической мембраны, аналогичной размеру эритроцита. Пробив в нем крошечное отверстие, создается наноразмерный канал, по которому материалы могут транспортироваться, повторяя то, что происходит в живой клетке. Затем они заполнили наноканал активированным светом химическим компонентом, который работал как вакуум, всасывая и высвобождая «груз» при включении и выключении света.Когда команда подвесила имитаторов клеток в воде и активировала их светом, они передвигались по воде, поглощая загрязнители.

Охлаждает как топливо

Что это? Инженеры австралийского университета RMIT напечатали на 3D-принтере «миниатюрные химические реакторы», которые могут помочь предотвратить перегрев гиперзвуковых самолетов.

Почему это важно? Инженеры стремятся обеспечить гиперзвуковой полет — i.е., путешествовать со скоростью, превышающей 5 Махов, или в пять раз превышающую скорость звука — от научной фантастики до реальности. Но очень высокие скорости и трение воздуха также делают самолет очень горячим. Исследователи RMIT разработали катализаторы теплообмена, которые позволяют топливу, питающему двигатель, также выступать в качестве его охлаждающей жидкости. «При дальнейшем развитии мы надеемся, что это новое поколение сверхэффективных катализаторов, напечатанных на 3D-принтере, можно будет использовать для преобразования любого промышленного процесса, где перегрев является постоянной проблемой», — сказал Сельваканнан Периасами, ведущий исследователь группы, создавшей катализаторы.

Как это работает? Команда разработала ряд экспериментальных дизайнов, а затем напечатала крошечные компоненты из металлического сплава на 3D-принтере. Затем они покрыли катализаторы синтетическими минералами, называемыми цеолитами. «Что делает их такими невероятно эффективными, так это смесь металлов и синтетических минералов», — сказала Роксана Хубеш, доктор философии и ведущий автор статьи по проекту, опубликованной в журнале Chemical Communications. Следующий? Оптимизация конструкции на основе углубленного анализа, включая специализированную рентгеновскую визуализацию.

Рак Аватары

Что это? Исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL) разработали инструмент для проверки того, какие методы лечения рака лучше всего подходят для отдельных пациентов.

Почему это важно? Есть много способов лечения рака, но врачи не всегда знают, какие из них наиболее эффективны для конкретных пациентов. Иногда они пробуют несколько методов лечения, тратя драгоценные недели или месяцы, чтобы найти что-то, что работает.Благодаря одновременному тестированию нескольких методов лечения эта новая технология может помочь врачам подобрать пациентам наиболее эффективные методы лечения. «Наше долгосрочное видение заключается в том, чтобы этот инструмент использовался в качестве стандарта при принятии клинических решений для лечения солидного рака», — сказал Крис Тейп, врач из Института рака Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ведущий автор опубликованной статьи о прорыве. в протоколах природы.

Как это работает? Исследователи начали с извлечения раковых стволовых клеток из опухолевой ткани пациентов.Они объединили эти клетки с коллагеном и вырастили их в органоиды или миниатюрные аватары исходных опухолей. Команда смогла протестировать множество методов лечения рака сразу на 126 идентичных органоидах и наблюдать реакцию. «Идея состоит в том, что мы можем предсказать это в лаборатории, обеспечить раннюю проверку и баланс и, надеюсь, найти альтернативное лечение, которое будет использоваться в начале курса лечения пациента», — сказал Тейп.

Положите все на стол

Что это? Ученые из Японского института науки и технологий Нара создали синхронизированную систему камера-проектор, которая может превратить обычную столешницу в интерфейс, подобный сенсорному экрану.

Почему это важно? Вы можете создать сенсорный интерфейс без экрана, но для этого потребуется сложная система из нескольких проекторов, камер, датчиков и источников света. «Обычные камеры наблюдают трехмерную ситуацию как двухмерную плоскость. Таким образом, даже если положение кончика пальца можно определить, трудно понять, касается ли он поверхности или парит над ней », — сказал Ясухиро Мукаигава, старший автор статьи о новой системе, опубликованной в журнале IEEE Access.Исследователи говорят, что с помощью этого метода можно создать сенсорный дисплей на любой плоской поверхности. «В будущем мы надеемся расшириться, чтобы включить бесконтактные операции или даже добавить распознавание жестов», — сказал Мукаигава.

Как это работает? Чтобы решить эту проблему, команда использовала лазерный проектор для сканирования поверхности стола и камеру с подвижным затвором, чтобы точно отобразить его изображение. Проектор излучал одну горизонтальную плоскость света, а камера принимала другую; синхронизация устройств вызвала пересечение самолетов.Это вычислило точную глубину, которую команда использовала для калибровки системы и программирования специального алгоритма обработки изображений, повышающего точность.

.