Как проверить турбину дизельного двигателя: Как проверить турбину дизельного двигателя и вовремя заметить проблему? Мнение эксперта!

Содержание

Давление турбонаддува дизельного двигателя

На чтение 11 мин. Просмотров 64 Обновлено

Какое давление турбины на дизеле

Если Вы ощутили, что пропала тяга в автомобиле — означает с большой вероятностью сломался турбокомпрессор.

Предпосылкой проверки работы турбокомпрессора может быть малый уровень тяги либо посторонний свист, производимый турбиной. Автовладельцы с долголетним стажем имеют свои специальные методы проверки аппарата, но, лучше пользоваться особыми сервисными устройствами.

Как проверить турбину на дизеле?

В сервисных центрах обычно для выявления неисправной работы турбины, к специальному разъему автомобиля подключают сканер. Отключение турбонаддува может случиться из-за нагнетаемого воздуха либо из-за выработки собственного ресурса турбиной. Для определения давления воздуха, который нагнетается во время работы турбиной, к ее выходу нужно подключить особое устройство с манометром. Снятые характеристики дадут осознать, необходимо поменять турбокомпрессор на сто процентов либо проводить ремонт турбины. При этом, если Вы решите купить бу турбину (при нарушении целостности корпуса турбины), то обращайтесь в наш техцентр. Специалисты помогут Вам подобрать необходимую модель, которая на 30-40% дешевле.

Проверка давления наддува в нагрузке

Работу турбины необходимо проверять в нагрузке. Нормальная турбина должна качать не менее 0.9кг/см. с ув.

TD42T давление турбины.

Актуатор турбины TD42T не лезет в леворукую 60ку, упирается в рулевой кардан. Крепление приходится колхозить

Видео — турбина кидает масло во впуск

Причины неисправности турбины автомобиля

Причиной неисправности турбины является выброс синего выхлопного дыма при разгоне автомобиля, а при постоянных оборотах его исчезновения. Это может быть вызвано сгоранием масла, попадающего в цилиндры мотора из-за утечки в турбокомпрессоре.

Также о неисправности в системе управления ТКР (турбокомпрессор) может свидетельствовать черный дым, появляющийся во время сгорания обогащенной смеси за счет утечки воздуха в нагнетающих магистралях.

Белые же выхлопные газы, наоборот, говорят о том, что засорился сливной маслопровод ТКР. Увеличение расходов масла (0,2 – 1 л на 1 тыс. км) и наличие подтеков на стыках патрубков воздушного тракта и на турбине, происходит, вероятнее всего, из-за загрязнения сливного маслопровода или воздушного канала.

Также причиной может стать закоксовывание корпуса оси ТКР. За счет недостаточного поступления воздуха из неисправного турбокомпрессора, может ухудшиться динамика разгона авто.

Если во время работы двигателя слышен посторонний шум или свист, то источником проблемы может быть утечка воздуха на стыке выхода мотора и компрессора.

Видео — свист на Mercedes-Benz Sprinter

Если же вы услышите характерный скрежет при работе или заметите трещины и деформацию корпуса турбины, то будьте готовы к тому, что ТКР в скором времени может выйти из строя.

Компоненты, из которых состоит система турбонадува: турбина, электронные датчики давления, воздуха, масла, магистраль по забору и передаче воздуха в нагнетающий трубопровод, клапан-отсекатель и т.п. Многие современные машины оснащены системами автоматики, которые немедленно отключат турбину, если одна из перечисленных систем выйдет из строя. А это, в свою очередь, скажется на возможности развить максимальную мощность двигателем.

Гениальная идея использования выхлопных газов для разгона ротора позволила создать турбированный дизельный двигатель внутреннего сгорания и увеличить его мощность на 40–50%. Это притом, что во время работы в обычном режиме выброс газов сопровождается снижением коэффициента полезного действия в пределах 30 — 40%.

Принцип работы турбины дизельного двигателя основан на увеличении количества воздуха, смешиваемого с топливом и поступающего в камеру сгорания. За один и тот же период времени и при равных объемах цилиндров, двигатель с турбонаддувом может сжечь большее количество топлива, чем движок, не оснащенный таким устройством. А значит, его мощность и КПД в единицу времени значительно возрастет.

Рассмотрим устройство турбины дизельного двигателя, как работает, и каким образом достигаются такие показатели.

Конструктивные элементы системы

Для осуществления возложенных функций, система турбонаддува состоит из двух основных частей:

Компрессор служит для нагнетания атмосферного воздуха в систему подачи топлива. Он состоит из корпуса и расположенной в нем крыльчатки, которая, вращаясь, всасывает воздух. Чем выше ее скорость вращения, тем больше объем принятого воздуха. Увеличению скорости способствует работа турбины.

Она также состоит из корпуса с крыльчаткой (ротором), которая приводится в движение выхлопными газами. В корпусе газы проходят через специальный канал, имеющий форму улитки, что позволяет им увеличить скорость.

Как работает турбонаддув дизельного двигателя

Ротор турбины и крыльчатка компрессора жестко закреплены на одном валу. Таким образом, скорость вращения ротора передается крыльчатке. Круг замыкается:

  • Через компрессор воздух из атмосферы, смешиваясь с топливом, подается в цилиндры двигателя;
  • Смесь сгорает, приводя в движение поршни, и образовавшиеся в результате газы поступают в выпускной коллектор;
  • Здесь они принимаются в корпус турбины, разгоняются в канале и на выходе взаимодействуют с ротором, заставляя его вращаться;
  • Ротор через вал передает вращение крыльчатке компрессора, которая всасывает в корпус атмосферный воздух.

Получается взаимосвязанная схема работы, когда количество всасываемого воздуха зависит от скорости вращения крыльчатки и, наоборот, крыльчатка вращается быстрее при большем количестве забираемого воздуха.

Принцип работы турбонаддува имеет два момента, называемые турбоямой и турбоподхватом.

Первый момент характеризуется задержкой в работе турбины после увеличения подачи топлива нажатием на педаль газа, так как для разгона ротора выхлопными газами требуется время.

Вслед за турбоямой наступает момент турбоподхвата, когда разогнавшийся ротор резко увеличивает подачу воздуха в цилиндры, повышая мощность двигателя.

Регулировка давления наддува

Турбонаддув дизельного двигателя повышает его мощность за счет возрастания давления выхлопных газов, являющихся результатом увеличения числа оборотов и интенсивности работы мотора. Этот же процесс повышает давление наддува. Если его не регулировать, то на самых высоких оборотах оно может достичь опасных значений, приводящих к поломкам и механическим повреждениям.

Регулировка давления производится с помощью выпускного предохранительного клапана, а контроль максимально допустимого значения — с помощью мембраны и пружины определенной жесткости.

Суть работы: при достижении предельного значения давления, мембрана, установленная в корпусе компрессора, преодолевает воздействие пружины и открывает регулировочный клапан.

Давление регулируют как на стороне компрессора, так и на стороне турбины:

  1. Работающий турбокомпрессор сбрасывает в атмосферу через выпускной клапан излишки забранного воздуха, тем самым снижая давление.
  2. В турбине клапан выпускает отработанные газы под воздействием мембраны компрессора, когда давление всасываемого воздуха достигает максимального уровня. Благодаря этому, ротор вращается с установленной скоростью, а компрессор не забирает лишний воздух и не увеличивает давление.

Второй вариант расположения клапана позволяет изготавливать системы меньших габаритов. Кроме того, турбонагнетатель с клапаном в компрессоре подвержен чрезмерному нагреву из-за повышенной температуры выпускаемого воздуха, что негативно сказывается на эффективности его работы.

Поэтому турбонаддув дизельного двигателя чаще оснащают регулировочным клапаном в турбине, а регулировку в компрессоре используют в качестве дополнения.

Система смазки

Смазка вала турбонагнетателя осуществляется смазочной системой двигателя.

На вал устанавливают уплотнительные кольца, предотвращающие проникновение масла в полости корпусов компрессора и турбины. Они же предохраняют корпуса от перегрева. Но герметичность обеспечивается не столько уплотнениями, сколько разностью величины давления в различных частях агрегата. Эту разницу давлений создает турбинная ось (вал), имеющая неравномерный диаметр.

Особая форма литья корпуса, в котором расположен вал, также способствует удержанию масла.

Если мотор не развивает требуемую мощность, это может быть симптомом неисправности турбонаддува. Наиболее часто встречающиеся проблемы — загрязнение воздушного фильтра или потеря герметичности впускного коллектора. Кроме потери мощности, их можно диагностировать по несвойственному для исправной машины цвету и количеству дыма, выходящего из выхлопной трубы.

Недостатки турбокомпрессоров

Принцип работы турбины на дизельном двигателе создает и негативные факторы:

  • Повышенный расход горючего. Возможность сжечь большее количество солярки за счет увеличенного объема подачи воздуха, вместе с мощностью повышает и «прожорливость» машины. Уменьшить аппетит до разумных пределов позволяет правильная регулировка системы.
  • Положительные стороны наддува приводят к многократному повышению температуры во время такта сжатия, что может вызвать детонацию в двигателе. Решается эта проблема установкой охладителей, регуляторов и прочих элементов.

Правила эксплуатации

Чтобы в полной мере использовать ресурс турбины дизельного мотора и продлить ее срок службы, необходимо выполнять ряд условий:

  • Регулярно менять масло в системе, чтобы не допустить попадания абразива в маслопровод и его засорения.
  • Применять только качественное масло, имеющее сертификат, той марки, которая соответствует указанной в паспортных данных двигателя.
  • Прогревать мотор перед началом движения и не давать холодному двигателю высоких нагрузок.
  • Никогда резко не отключать движок, а после остановки автомобиля давать ему возможность поработать несколько секунд на холостых оборотах.

Необходимость проверить турбину дизельного двигателя своими руками может возникнуть по ряду причин. Выполнение диагностики турбокомпрессора на СТО зачастую потребует определенных финансовых затрат, так как специалисты в большинстве случаев подключают диагностическое оборудование, снимают турбину с двигателя для проверки.

Чтобы выявить неисправности самостоятельно без снятия турбины, можно воспользоваться несколькими способами диагностики. На проблемы с турбокомпрессором могут указывать следующие прямые или косвенные признаки, которые проявляются в процессе работы силового агрегата:

  • появление черного, сизого или синеватого дыма выхлопа;
  • дизель шумно работает в разных режимах под нагрузкой;
  • повышается температура, мотор склонен перегреваться;
  • возрастает расход горючего и моторного масла;
  • двигатель теряет мощность, падает тяга и динамика;

В самом начале стоит отдельно отметить, что подобные симптомы могут возникать не только по причине неисправностей турбины, но данный элемент также находится в списке.

Читайте в этой статье

На начальном этапе диагностики следует проверить уровень и качество дизельного моторного масла. Также необходимо исключить возможное попадание сторонних предметов в турбокомпрессор.

Далее приступаем к анализу цвета выхлопных газов. Падение мощности и черный цвет выхлопа дизеля говорит о переобогащении смеси. Это может указывать на недостаточное количество подаваемого в цилиндры воздуха по причине неисправностей во впуске. Тяга дизельного мотора может также пропадать в результате утечек на выпуске.

Для проверки мотор необходимо завести и оценить звуки в процессе работы турбокомпрессора. Турбина не должна свистеть или скрипеть, не должно быть звука прорывающегося воздуха через соединения. Нужно проверить состояние и герметичность соединений патрубков, по которым осуществляется подача воздуха. Любые неплотности или повреждения недопустимы. Также обязательно проверяется состояние воздушного фильтра, так как загрязнение и снижение его пропускной способности приведет к недостаточной подаче воздуха в цилиндры.

Если дизель дымит белым или сизым выхлопом, тогда это указывает на попадание масла в цилиндры двигателя и его сгорание в рабочей камере. Подобная неисправность может возникать как по причине неисправностей турбокомпрессора, так и других узлов ДВС. Также на проблему указывает большой расход масла (около литра на 1 тыс. пройденных км.)

В этом случае необходимо снова вернуться к проверке воздушного фильтра и ротора турбины. Загрязненный фильтр пропускает малое количество воздуха, что приводит к сильной разнице давлений между корпусом турбины и картриджем с подшипниками. Из этого картриджа масло начинает вытекать в корпус компрессора. Если неисправностей не выявлено, тогда нужно приступить к осмотру сливного маслопровода на наличие загибов, трещин и других дефектов.

Еще одной причиной роста давления может служить активное попадание газов из камеры сгорания в картер двигателя, что препятствует нормальному сливу масла из турбины. Данная неисправность может быть связана с проблемами в работе системы вентиляции картерных газов, дизель начинает сапунить. На моторе с исправной турбиной во впускном и выпускном коллекторе не должно быть признаков обильного попадания масла.

Снова проводим анализ состояния турбины на осевой люфт. Если с компрессором все в норме, тогда причины наличия масла в турбине заключаются именно в повышении давления в картере двигателя. Дополнительно возможно присутствие пробки в сливном маслопроводе.

В случае шумной работы дизеля нужно проверить трубопроводы, через которые воздух подается под давлением, а также ротор турбокомпрессора. Ротор турбины во время прокрутки не должен касаться стенок. Повышенного внимания заслуживает состояние крыльчатки турбины. Любые зазубрины или признаки повреждений крыльчатки требуют немедленного ремонта компрессора. При обнаружении заметных дефектов ротора турбину необходимо снимать для детальной диагностики.

Проверка турбонагнетателя на заведенном двигателе

Проверять турбину на наддув следует так:

  • пригласите помощника;
  • запустите двигатель;
  • определите патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбокомпрессор;
  • пережмите указанный патрубок рукой;
  • помощник должен погазовать несколько секунд;

Если компрессор работает, тогда патрубок должен будет ощутимо раздуваться. При отсутствии производительности турбины этого не произойдет. Дополнительно следует оценить общее состояние патрубков, а также исключить возможность трещин и других дефектов впускного и выпускного коллектора дизельного двигателя.

Для чего охлаждать турбину перед остановкой двигателя. Особенности работы турбокомпрессора, температура выхлопных газов, охлаждение моторным маслом.

От чего зависит срок службы турбонагнетателя дизельного ДВС. Особенности и рекомендации касательно эксплуатации и ремонта турбин с изменяемой геометрией.

Назначение и конструкция турбокомпрессора дизельного мотора. Принцип работы турбонагнетателя, особенности использования турбины на дизельном ДВС.

Назначение, особенности конструкции, место установки регулятора давления топлива инжекторного двигателя. Признаки неисправностей РДТ, проверка устройства.

Распространенные неисправности дизельного двигателя и диагностика агрегатов данного типа. Проверка топливной системы дизельного мотора, полезные советы.

Линейка дизельных двигателей CRDi Hyundai/KIA: сильные и слабые стороны моторов данного типа, особенности эксплуатации, ремонта и обслуживания.

Как проверить турбину дизельного двигателя, Турбоком-Инвест

Если вы хотите приобрести дизельный или бензиновый (турбированный) автомобиль, то стоит уделить особое внимание состоянию турбины. Это довольно дорогой агрегат, который существенно влияет на стоимость приобретаемого «железного коня». Если автомобиль ранее неправильно эксплуатировался может потребоваться ремонт турбины, который ощутимо ударит по карману. Поэтому к вопросу выбора автомобиля с турбокомпрессором стоит подходить с особой тщательностью.

Диагностика проблемы в автосалоне может обойтись вам в кругленькую сумму, и это не считая самого ремонта. Если средства ограничены, то вы можете самостоятельно проверить работу турбокомпрессора.

Основные неисправности турбины дизельного двигателя (тут и далее подрузумевается в том числе бензиновые турбированные аналоги) можно определить не прибегая к помощи специалистов. Часто автомобилисты или работники СТО сразу снимают турбокомпрессор с двигателя, не определив реальной проблемы. Это приводит к лишним тратам сил и времени. В большинстве случаев намного проще определить неисправность не снимая турбину.

Признаки неисправности турбины

Наиболее распространёнными признаками неисправности турбины являются:

  • чёрный, сизый или синий цвет выхлопных газов
  • шумная работа двигателя, помпаж
  • перегрев двигателя
  • большой расход масла или топлива
  • уменьшается тяга

К причинам таких проблем относят: грязное или некачественное масло, посторонние предметы внутри механизма турбины, отсутствие или низкий уровень масла.

Хотя это признаки показательны, далеко не всегда они указывают именно на неисправность работы турбины. В ряде случаев причиной их появления являются другие узлы двигателя.

Диагностика турбины без снятия с двигателя

Теперь рассмотрим, как самостоятельно проверить турбину дизельного двигателя и устранить проблемы.

  1. Начнем с наиболее простых и легко обнаруживаемых визуально проблем, которые можно определить самостоятельно.

Уменьшение мощности двигателя, выхлопные газы стали чёрного цвета.

Налицо недостаточное поступление воздуха в двигатель и сгорания обогащённой смеси внутри турбины.

Причина: засорение клапана, утечка во впускном или выпускном коллекторе.

Устранение. Запускаем двигатель и слушаем работу турбины. По звуку можно определить, где именно возникла проблема. Проверяем места соединения воздушных патрубков, если там все в порядке переходим к воздушному фильтру. В случае если его работа нарушена, необходима замена.

Если есть возможность, то проверьте износ турбины. Для этого прокрутите немного ротор вокруг своей оси. Небольшой люфт является нормой, но если же ротор цепляет за корпус, турбину следует отдать в ремонт.

Если вы выполнили все перечисленные действия, а причина так и не найдена, проблема кроется в неисправности самого двигателя и топливной системы.

Сизый, белый или синеватый цвет выхлопных газов.

Серый (белый или синеватый) дым свидетельствует о том, что масло попадает выхлопную систему и там сгорает. В таком случае поломка возникла в турбине или двигателе. Не в зависимости от изменения цвета дыма растет потребление масла с 0,2 до 1 литра на тысячу километров.

Устранение: Проверяем воздушный фильтр, как ни странно вероятнее всего его загрязнение стало причиной утечки масла. Дело в том, что загрязненный воздушный фильтр пропускает незначительный объем воздуха из-за чего создается большая разница в давлении между корпусом компрессора и картриджем турбины (иначе корпус подшипников) и из второго в первый начинает вытекать масло. Если фильтр в порядке смотрим на наличие повреждений на роторе. После внимательно осматриваем сливной маслопровод на наличие пробок, перегибов и повреждений. Не в зависимости от результатов предыдущих проверок обратите внимание на давление картерных газов. Они могут препятствовать нормальному сливу масла. Часто эта проблема возникает из-за нарушений их системы вентиляции.

И последнее – выпускной коллектор. На нём не должно быть следов масла.

Повышенный расход масла.

Устранение. Опять же начинаем с воздушного фильтра. После проверяем давление в корпусе турбины и крепление. На глаз определяем износ турбины. Это можно сделать по люфту оси. Если все в норме, то скорее всего причина поломки в повышенном давлении картерных газов или засорении сливного маслопровода.

Шумная работа двигателя.

Устранение. Проверяем все трубопроводы, которые работают под давлением, затем ось турбины. Просматриваем роторы на наличие повреждений. Если вы обнаружили потёртости или деформацию, необходимо снять турбину для более тщательного осмотра. Скорее всего, понадобится квалифицированный ремонт.

Видео: Свист турбины на Mercedes-Benz Sprinter

Далее перейдем ко второму этапу проверки для него нам понадобиться посторонняя помощь.

  1. Проверка наддува. Заведите мотор, откройте капот, найдите патрубок соединяющий турбину и впускной коллектор двигателя и пережмите его рукой, затем попросите своего товарища нажать на газ в течение 3-5 секунд, а потом отпустить. В это время вы должны почувствовать, как патрубок раздувается под давлением. Если такого нет в течение 3-4 циклов значит турбина сломана.

В большинстве случаев вполне хватает первых двух этапов для определения неисправности турбокомпрессора не снимая его с двигателя, но для пущей уверенности можно провести и следующие пункты.

  1. Отсоедините и осмотрите патрубки. Если в них нет или имеется незначительные следы отпотевания масла — значит все хорошо, но если же там его много значит нужно выяснять причину. Иногда турбина при этом совершенно исправна, а виной всему двигатель.
  2. Посмотрите на состояние крылатки турбины, если есть следы зазубрин и забоин то турбину как можно раньше нужно снять для проведения ремонта или полной замены.

  1. Попробуйте переместить вал в осевом направлении. Люфта вообще не должно ощущаться, поскольку его допустимое значение менее 0,05мм в противном случае турбина является сломанной.

  1. Передвиньте вал в радиальном направлении. Его значение достигает 1 мм, поэтому его можно ощутить. Прокрутите крыльчатку вокруг своей оси. При этом она не должна задевать стенки. Если это все же происходит или люфт значительно больше значит турбина в скором времени сломается или уже сломана.

  1. Если предыдущие этапы не дали результатов осмотрите корпус турбины, патрубки, фланцы, коллекторы двигателя на наличие трещин.

Будьте более внимательны к работе своего автомобиля. Если вы заметили какое-то изменение, то не ждите усугубления проблемы, а проведите диагностику. Всегда используйте только качественное масло, масляные фильтры и меняйте их в срок. Это поможет турбине на дизельном двигателе прослужить вам долгие годы.

Комментарии

вт, 12/08/2015 — 20:03

Спасибо проверим турбину,

Спасибо проверим турбину, как выпускать воздух из тнвд? У меня форд мондео 2002г.в tdci. Спасибо

ср, 04/13/2016 — 08:13

К сожалению мы не можем дать

К сожалению мы не можем дать ответ насчет ТНДВ. Вам лучше всего обратится с этим вопросом к его производителю.

ср, 03/30/2016 — 18:30

spasibo za informaciju

spasibo za informaciju

вс, 04/24/2016 — 00:52

Здравствуйте вопрос такой.

Здравствуйте вопрос такой. получил перебранную турбину. первое что обратил внимание на масло внутри турбины и на лопостях..так понял оно вытекло из масло подачи внутри турбины его туда залили и заткнули пластиковыми заглушками а оно вытекло через ось. взял дозалил немного заткнул пальцем выход масла и просто немного дунул в вход масло начало вытекать и капать по лопостям. вопрос. так и должно быть или масло не должно пропускать. спасибо.

пн, 04/25/2016 — 12:08

Добрый день! Для определенных

Добрый день! Для определенных турбин это является нормой. Пришлите, пожалуйста, фото на один из e-mail указанных в контактах.

вт, 04/26/2016 — 07:03

Добрый день. вопрос в

Добрый день. вопрос в следующем:дизельный ниссан мистраль с двигателем TD 27T,интересует сколько должна выдувать турбина? поставил монометр и он показывает в спокойном режиме езды 0,2-0,35,максимальный показатель вышел на 0,65.при этом черный дым,и большой расход топлива.заранее благодарен за ответ.

чт, 04/28/2016 — 15:38

Добрый день! У вас скорее

Добрый день! У вас скорее всего с турбиной все нормально. Вероятнее всего у вас сбит угол опережения впрыска. Обратитесь в СТО для более корректной диагностики. Так практически не возможно точную причину неисправности.

сб, 04/30/2016 — 19:10

Добрый день. Мерседес

Добрый день. Мерседес Спринтер w906, 311cdi, 2007 года, 2.2 литра дизель, сажевый фильтр и катализатор удален, EGR отключен. Перепрошили и добавили 35 лошадей. Вопрос в следующем: при спокойной езде отключается турбо, при «агрессивном» вождении нет проблем. На диагностике у знакомого показывало недостаточное давление воздуха в системе. На диагностике в гараже Мерседес сказали виновата турбина. Может такое быть?

ср, 05/04/2016 — 10:33

Добрый день! Из-за изменений

Добрый день! Из-за изменений «заводской комплектации» Вам необходимо отрегулировать вакуум на турбине. Обращайтесь по телефону или через онлайн-консультант наши менеджеры по ремонту помогу решить вашу проблему.

вт, 07/05/2016 — 13:55

Всем привет, мужики такой

Всем привет, мужики такой вопрос порвался патрубок воздушный на турбину где то 2 недели назад, я заказал новый а пока этот не много отремонтировал изолентой но трещина все больше становится, вчера услышал звук когда даешь газу а потом сбрасываешь свист начал появляться на малых оборотах, теперь не езжу жду запчасть, как думаете не могла турбина сломаться? ехать машина едет без проблем когда газу даешь. Может есть способы ее проверить?

ср, 07/13/2016 — 09:11

Добрый день! Посмотрите на

Добрый день! Посмотрите на лопасти крыльчатки турбокомпрессора со стороны воздушного фильтра. Они должны быть без повреждений.

Ездить с порванным патрубком крайне не желательно. Через отверстие может засосать мусор в турбину и тогда она наверняка сломается.

Причинной звука также может быть плохая герметизация патрубка. Из-за чего через щели прорывается воздух являясь причиной шума. Обратитесь на СТО. Поставить правильный «диагноз» удаленно почти не возможно.

чт, 07/14/2016 — 13:38

Добрый день! История такая.

Добрый день! История такая. Ехал в отпуск поломало вал турбины и масло выгнало в глушитель и в интеркулер. Поставил бу турбину прошел 1000км также поломало вал турбины и масло в глушителе и интеркулере. Проверил давление масла на входе в турбину на горячий мотор на холостых 2 очка тосол в норме. Поставил новую турбину гарет и на ней прошел 250 км пошел дым с выхлопной и начало капать масло с неё же. ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА. ХЕНДАЙ СТАРЕКС 2006ГОД ДВС В4СB 145 ЛОШ СИЛ

пт, 07/15/2016 — 08:23

Добрый день!

Тут несколько вариантов.

Скорее всего у вас не правильно работает топливная система из-за чего поступает слишком много топлива.

Также эта проблема может быть связана с попаданием на крыльчатку компрессора инородных предметов (порванные патрубки воздушных магистралей, кусочки воздушного фильтра и тд.) или же с другой стороны из двигателя в турбину попадают осколки двигателя или же копоть. При этом у вас должны быть следы повреждения лопатки от битья.

Ясно одно проблема в двигателе, а не в самой турбине. Езжайте на СТО и проведите полную диагностику иначе проблема из-за которой идет поломка за поломкой не устранить.

вт, 07/19/2016 — 23:15

Добрый вечер!

Ивеко с Курсором10. Вал пополам, обе крыльчатки заклинило, повалил сизый дым. Заглушил подачу масла и доехал до дома 500 км. В сервисе поменяли все потроха, включая геометрию.

Поменял масло, поставил турбину, через отверстие датчика скорости вращения залил масло,запустил движок. Через пять минут работы на ХХ начал поддымливать маслом. Попробовал проехать, та же история. Снял турбину: по воздуху все идеально чисто, на входе газов тоже,на выходе масло. В сервисе ездят по ушам про картерные газы и забитый слив. Мои аргументы, что слив диаметром 20мм забить невозможно и он продувается, что картерные газы на этом движке отсасываются в турбину и следы масла в этом случае были бы видны на входе и крыльчатке компрессора, что на при масляном голодании на валу были бы следы перегрева, наконец, то что до ремонта двигатель масло не кидал, не принимаютя.

Подскажете, кто накосячил, я или сервис и в чем может быть прична?

Да,в сервисе уверяют, что устанавливают только оригинальные запчасти. При прокрутке на стенде масло не кидает.

пт, 08/12/2016 — 08:51

Добрый день! Вполне возможно,

Добрый день! Вполне возможно, что забит слив. Если он продувается значит он забит не полностью, а лишь уменьшилось проходное сечение. Проверьте работоспособность клапана сброса лишнего давления масла.

вт, 07/26/2016 — 17:37

Добрый день!у меня хово

Добрый день!у меня хово грузовик 2012 год нет тяги движок работает хорошо!шел с грузом и с сапуна пошло масло движок выключил вскрыл турбину со стороны выхлопа а там все в масле залито до этого предпологал что турбина не пашет только купил грузовик!?должно ли там залитом маслом со стороны выхлопа?а с обратной стороны турбины со стороны фильтра воздухана все сухо!турбина ли это накрылась или движок встал!?

пт, 08/12/2016 — 08:40

Добрый день! Езжайте на СТО

Добрый день! Езжайте на СТО для полной диагностики двигателя, возможно виноват двигатель.

вт, 07/26/2016 — 22:30

Здравствуйте, помогите

Здравствуйте, помогите разобраться.

Автомобиль nisan xtrail 2005 г.в. 2.2 дизель пробег 197000км. начал кушать масло 1-1.5 л. на 1000км. шумов посторонних нет, динамика в норме, расход топлива чуть выше, чем раньше, мерили в сервисе давление в турбине — все нормально, немного идет сизый дым из выхлопной трубы при разгоне, в интеркуллере есть небольшаяя трещина и через нее подкапывает масло, так же снимал шланг спуна — идет немного сизого дыма.

Подскажите турбина это или же кольца, как проверить наверняка.

пт, 08/12/2016 — 08:44

Снимите выхлопной коллектор и

Снимите выхлопной коллектор и проверьте наличие следов масла в окнах блока в месте присоединения выхлопного коллектора на двигателе. Если есть следы — это проблемы с двигателем для полной диагностики. Если же их там нет нужно снять турбину и отправить ее на ремонт в сервисный центр.

Добавить комментарий

Поиск по сайту

Навигация

Нужна помощь?

Плавильные печи

Абразивоструйная кабина

Наши телефоны

Адрес

ООО «ПКФ «Турбоком-Инвест», 428000, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, Ишлейский проезд, д. 9

Материалы: http://xn—-9sbemnkokebswbmc.xn--p1ai/article/kak-proverit-turbinu-dizelnogo-dvigatelya-20150311

Есть вопросы? Звоните!

+7 (4722) 41 88 00

+7 (962) 300 88 00

Выходные: суббота, воскресенье

ул. Архиерейская, д. 2А, оф. 4

Диагностика неисправностей турбины в домашних условиях

Диагностирование поломок в турбинах дизельных двигателей.

На своевременно и качественно обслуживаемом двигателе турбокомпрессор может безпроблемно работать много лет. Возникновение поломок же может быть связано с попаданием в механизм турбокомпрессора инородных предметов, недостатком масла, либо его загрязнением. Часто турбины снимают с двигателя, не произведя надлежащей проверки целесообразности этого. Ремонт турбокомпрессора нужно производить, удостоверившись в полном отсутствии неполадок в двигатели. Часто это позволяет предотвратить бесполезную замену и без того нормально работающей турбины. Самые распространенные неисправности, связанные с турбокомпрессором:

— Шумная работа турбины.

— Синий или черный дым из выхлопной системы.

— Ненормальный расход масла.

— Снижение мощности двигателя.

Проверьте легкость вращения оси турбины. Проверьте роторы на наличие повреждений, так же удостоверьтесь, что они ни за что не цепляются и не трутся. Проверьте систему выпуска, трубопроводы входа и выхода турбокомпрессора, трубку сапуна, маслопровод на наличие загрязнений или повреждений. Не используйте герметик для герметизации маслопровода, так как герметик может растворяться в горячем масле, что ухудшает его свойства. Так же остатки герметика могут приводить к засорам. Причиной шума могут являться подшипники турбокомпрессора. Так же рекомендуется промыть двигатель и сменить масло, масляные и воздушные фильтры.

Выхлоп синего дыма свидетельствует о сгорании масла. Утечка может происходить либо в турбокомпрессоре, либо в двигателе. Первое, что нужно сделать, это проверить воздушный фильтр — затруднения в прохождении воздуха к турбине могут вызвать разряжение за ротором компрессора, которое вызывает высасывание масла из корпуса оси в турбокомпрессор. Вторым шагом снимаем корпуса компрессора и турбины для проверки целостности роторов, а так же свободного вращения оси. После чего переходим к сливному маслопроводу. Проверьте его на отсутствие засоров или других помех для стока масла. Так же проверьте давление в картере. В завершении проверьте выпускной коллектор двигателя на отсутствие масляных следов. Если все проверки пройдены успешно — неисправность кроется в двигателе, а не в турбине.

Низкая мощность двигателя, черный дым из выхлопной трубы.

И то и другое может быть следствием недостаточного поступления воздуха в двигатель. Причиной тому может быть засорение воздуховода или утечка из выпускного коллектора. Нужно запустить двигатель и прислушаться к звуку, издаваемому турбокомпрессором. По характерному свисту можно определить утечку воздуха между выходным отверстием турбокомпрессора и двигателем. Далее стоит проверить воздушный фильтр на предмет засорения. В случае необходимости проверьте количество поступающего воздуха. Для этого используйте технические данные от производителя турбокомпрессора. Далее снимите уплотнение между турбиной и воздушным фильтром, предварительно заглушив двигатель. Проверьте герметичность и отсутствие засорения в канале. Если все вышеперечисленные действия неисправность не выявили — проверьте выхлопную систему, все уплотнения и коллектор на наличие загрязнений, посторонних предметов, трещин или других механических повреждений. Также нужно проверить затяжку гаек выпускного коллектора. Если и это не прояснило ситуацию, повращайте ось турбокомпрессора. Проверьте, достаточно ли свободно она вращается, и нет ли повышенного износа или повреждения ротора турбины или компрессора — ротор должен свободно вращать, может иметь небольшой люфт, но не должен задевать корпус турбины. Если проделав все вышеописанные действия неисправность так и не была выявлена, значит, проблема вероятно в самом двигателе, во всяком случае проблема заключается не в турбокомпрессоре.

Первое что нужно сделать — проверить воздушный фильтр. Затем проверьте давление в компрессоре и фиксацию корпуса турбины. Проверьте ось турбокомпрессора на отсутствие износа от трения о стенки корпуса. Если проблем не выявлено — нужно проверить давление в картере и сливной маслопровод на наличие засоров. Стоит учесть, что по этому маслопроводу идет не только масло, но и газы, причем в не малых количествах, поэтому желательно, чтобы маслопровод имел как можно меньше изгибов. Диаметр должен быть не меньше 20 мм.

Материалы: http://turbosoyuz31.ru/?page_id=357

Турбированные дизельные моторы отличаются большей мощностью и меньшим расходом топлива. Однако, ресурс турбины заметно ниже, чем у мотора, поэтому регулярная проверка турбонагнетателя позволит вовремя обнаружить его неисправность и обойтись небольшим ремонтом. Из статьи вы узнаете, как проверить турбину на дизельном двигателе своими руками, не обращаясь в автосервис.

Повышенный расход масла из-за неисправности турбины — частая поломка турбо-моторов

Чтобы четко понимать, как проверить турбину, необходимо разобраться, что именно в ней ломается. Чаще всего самый слабый элемент этого агрегата – подшипники и сальники. Если система смазки двигателя работает с нарушениями, неисправен клапан вентиляции картерных газов или из-за изношенности поршневых колец слишком велик прорыв продуктов сгорания в картер, то все это негативно влияет на состояние подшипников турбины и снижает их ресурс. Износ шариков и обойм возрастает, что приводит к появлению люфта, шума или заклинивания турбины.

Неисправный PCV-клапан приводит к росту давления масла в двигателе и турбине, из-за чего смазка продавливает сальники. Прошедшее сквозь сальник масло вытекает наружу или попадает в нагнетаемый воздух, из-за чего меняется состав топливовоздушной смеси и мотор начинает терять мощность, а в выхлопе появляется сизый или черный дым.

Когда необходимо проверять турбину

Средний срок службы турбины до ремонта или замены при использовании качественного масла, турботаймера и бережном отношении к мотору составляет 150 тысяч километров. Поэтому желательно проверять этот агрегат во время каждой замены масла. В этом случае вы обнаружите неисправность в начальной стадии, благодаря чему ремонт обойдется дешевле.

Устройство системы турбонаддува

Для проверки турбины вам понадобятся чистая проветриваемая площадка, чистая белая неворсистая тряпка и помощник. Перед началом работ вы должны четко понимать, что все ваши выводы приблизительны, ведь для серьезной диагностики необходимо снимать турбину с мотора, а также проверять другие системы двигателя. Проверка турбины должна проходить так:

  1. На холодном двигателе внимательно осмотрите турбонагнетатель в поисках потеков масла. Проведите пальцем по корпусу агрегата, ощупайте места подключения всех шлангов и патрубков. Если обнаружили хотя бы небольшие следы масла, необходимо ехать на серьезную диагностику.

Обязательно проверьте крыльчатку на предмет продольного люфта

Последствия развалившейся турбины. В патрубках интеркулера не должно быть масла.

Самостоятельная регулярная проверка турбины позволяет выявить проблемы в начальной стадии, благодаря чему вы сможете устранить их без серьезного ремонта или замены этого агрегата. Пренебрежение такой проверкой приведет к тому, что вам придется выложить не одну сотню евро за ремонт или замену турбокомпрессора. Теперь вы знаете, как проверить турбину на дизеле своими руками, поэтому сможете вовремя обнаружить любую неисправность.

Материалы: http://autolirika.ru/soveti/kak-proverit-turbinu-na-dizelnom-dvs.html

Как проверить турбину на дизельном двигателе? |

В процессе эксплуатации автомобиля его рабочие узлы выходят из строя. Причины поломок бывают разными. Турбина дизельного двигателя в данном случае не является исключением. Проверить техническое состояние агрегата можно самостоятельно, не выполняя дорогостоящую диагностику на сервисе. Своевременное выполнение профилактических работ исключит покупку дорогостоящих деталей в ближайшее время. Чтобы выполнить все правильно, необходимо знать некоторые особенности.

Основные признаки поломки

Определить неисправность турбины или ее текущее техническое состояние можно несколькими способами. Самостоятельная диагностика проводится без использования специального оборудования. Проблемы с турбокомпрессором являются распространенными. Вашей задачей будет изучение прямых и второстепенных признаков работы силового агрегата.

Наиболее распространенными критериями поломки устройства являются:

  • наличие черного и сизого дыма при выхлопе;
  • дизельный двигатель издает шумы при работе в разных режимах;
  • мотор сильно нагревается в процессе эксплуатации;
  • существенно увеличивается расход ГСМ;
  • наблюдается потеря мощности. Снижение тяги влияет на конечную динамику транспортного средства.

Важным моментом является то, что данные причины еще не являются 100% гарантией поломки турбины. Поэтому необходимо исключить все остальные факторы (двигатель, система охлаждения, электроника и пр.)

Распространенные причины

Наиболее проблемными элементами автомобильной турбины являются сальники и подшипники. Износ данных деталей в первую очередь влияет на образование люфта и шума. Свободный ход может со временем привести к заклиниванию силового агрегата. Важна также надежная работа системы смазки и клапанов вентиляции. Изношенные кольца на поршнях оказывают деструктивный эффект на функционирование турбины.

Наличие на выхлопе сизого дыма свидетельствует о поломке PCV-клапана. Выход из строя данного элемента приводит к повышению масляного давления в турбине. В результате сальники не выдерживают, через них продавливается смазка. Нарушенный состав воздушной смеси приводит непосредственно к потере мощности двигателя. Так образуется темного цвета выхлоп.

При систематическом использовании качественного моторного масла автомобиль прослужит без поломок 150 000 км. Регулярная проверка турбины исключит дорогостоящие ремонты и сэкономит время.

Особенности самостоятельной проверки

Далеко не во всех случаях необходима компьютерная диагностика автомобильной турбины. Первичную проверку можно выполнить самому в гаражных условиях. Осмотр турбокомпрессора проводится в следующем порядке:

  1. Проверка уровня моторного масла для дизельного двигателя. В компрессор не должен попасть какой-либо посторонний предмет.
  2. Оценка цвета выхлопа. При наличии черного дыма и значительно потери мощности можно говорить о выходе из строя впускной системы воздуха (утечки). Белый дым является «лакмусовой бумажкой» попадания масла в цилиндры, что приводит к перерасходу (1л:1000 км пробега). В данном случае проверяется техническое состояние ротора на предмет люфта или касания с корпусом.
  3. Анализ степени загрязненности очистительного фильтра. Недостаточное количество воздуха приводит к формированию разности давления в корпусе. В результате масло попадает в компрессорную часть. На данном этапе важно проверить систему подачи масла (шланги, переходники и пр.).
  4. Осмотр патрубков на герметичность. Лучше всего выполнять процедуры при заведенном двигателе, чтобы создать давление. Наличие свистов и скрипов свидетельствует о необходимости подтягивания хомутов.
  5. Попадание газов в картер. Данная ситуация возникает в результате неправильного слива масла. Проверка технического состояния системы вентиляции необходима для исключения образования картерных газов.

Диагностика при заведенном двигателе

Для проверки турбины при заведенном двигателе понадобиться два человека. Первый должен сидеть за рулем, второй – находиться перед открытым капотом машины. При заводе авто необходимо передавить соединительный патрубок, который находится между турбонагнетателем и впускным коллектором. В этот момент важно несколько раз погазовать.

В случае исправности короткая трубка ощутимо надуется. При отсутствии данного эффекта проводится исследование изделия на предмет наличия трещин и различных дефектов. Диагностические мероприятия допускается проводить самому. Однако ремонтные работы лучше доверить профессионалам. Замена турбины требует от исполнителя определенной квалификации и практических навыков. Специалисты сервиса качественно устранят неисправность и продлят период эксплуатации дизельного двигателя. 

 

 

 Вернутся к списку «Статьи и новости»

Что такое турбина? Как проверить турбину дизельного двигателя?

Турбированные двигателя появились сравнительно недавно, однако их эволюция настолько стремительна, что они потихоньку вытесняют своих «собратьев», лишенных этой полезной и популярной системы под названием турбонаддув.

К сожалению, больше мощности — не значит меньше проблем, я бы сказал, наоборот. Современные турбомоторы хоть и доведены до совершенства, все же имеют массу недостатков и также уязвимы как и простые «атмосферники». В этой статье я расскажу о том, что такое турбодвигатель, о наиболее распространенных «болячках» турбированных моторов, а также о том как распознать и диагностировать неисправность двигателя с турбонаддувом.

Для начала несколько слов о том, что такое турбина и как она работает

Практически у всех турбированных двигателей одинаковый принцип. Первые турбокомпрессоры устанавливали исключительно на большегрузные авто, а также на гоночные авто еще в начале прошлого века. Как вы понимаете, тогда вес и конструкция турбин оставляли желать лучшего, чего не скажешь о современных экземплярах. Турбокомпрессоры нового поколения компактны и просты в установке, а их эффективность в разы выше их предшественников. Но, как и все в этом мире, в один прекрасный день турбокомпрессор начинает «барахлить», двигатель теряет былую мощность и производительность, в итоге у вас появляется новая «головная боль».

Практические все турбины имеют улиткообразную форму корпуса. Воздушные каналы корпуса сужаются на выходе, что способствует увеличению давления и скорости вращения. По воздушным каналам движутся отработанные газы, которые поступают из выпускного коллектора. Двигаясь по каналам они набирают большую скорость и воздействуют на лепестки, которые вращаясь под давлением выхлопных газов, раскручивают ротор. Ротор, вращаясь раскручивает крыльчатку турбонаддува, которая закачивает воздух и подает его в камеру сгорания под высоким давлением. А как вы знаете из школьного курса физики, чем больше воздуха, тем крепче будет горение.

Из-за высокого давления, которое создается при нагнетании воздуха, турбина нуждается в охлаждении, роль радиатора для турбины выполняет интеркулер. Турбина использует систему смазки двигателя, которая подается по специальному контуру. Масло, кроме смазки осуществляет охлаждение турбины.

 

Теперь когда мы разобрались с тем, что такое турбина и как она устроена, предлагаю рассмотреть основные признаки неисправности турбокомпрессора.

Признаки неисправной турбины:

Как проверить турбину дизельного двигателя?

Проверка выполняется с использованием спецоборудования, в первую очередь проверяется датчик давления воздуха, который подается в коллектор, поскольку очень часто причина кроется именно в нем. Проверка турбины, как правило, выполняется на СТО. К специальному разъему подключают прибор диагностики и производят считывание информации о работе датчика.

Второе место требующее особого внимания в случае поломки турбины — выход из турбокомпрессора. К этому выходу подключают специальный прибор оснащенный манометром после чего снимают замеры. По результатам измерения делается заключение о состоянии турбины.

Как проверить турбину на дизельном двигателе в домашних условиях?

Если у вас нет времени или желания ехать в сервисный центр для диагностики турбокомпрессора, можно попробовать произвести самостоятельную проверку турбины.

  1. Первым делом необходимо произвести визуальный осмотр. Обратите внимание на цвет дыма, он не должен быть голубым, черным или сизым. Если из выхлопной идет белый дым, можно предположить, что забились воздушные каналы или сливной маслопровод. В таком случае двигатель начнет «есть» масло. Черный дым или копоть могут свидетельствовать об утечке в системе подачи воздуха. Дым сизого цвета может свидетельствовать об утечке масла в турбине, скорее всего оно проникает в камеру(ы) сгорания двигателя. Чтобы проверить так ли это снимите воздушный фильтр и проверьте, нет ли на его поверхности масла.
  1. Вторым пунктом проводится проверка турбированного двигателя после предварительного прогрева. Для этой проверки потребуется помощник. Найдите патрубок, ведущий от турбины к впускному коллектору двигателя, затем рукой попытайтесь пережать его. Помощник в это время должен резко нажать на «газ» и подержать педаль в таком положении около 3-х сек. После этого он также резко должен отпустить педаль. Вы тем временем, держась за патрубок, должны ощутить, как он начинает раздуваться от большого воздушного давления. Сделайте несколько таких циклов, резко то нажимая, то отпуская педаль газа. В случае если патрубок не раздувается — с турбиной проблемы, если наоборот — турбина, скорее всего, полностью исправна.
  1. Внимательно осмотрите сам турбокомпрессор, на нем не должно быть следов масла, копоти или подтеканий. Отключите патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбину, проверьте, нет ли в нем следов масла, он должен быть полностью сухим. Если вы обнаружили масляные следы, скорее всего турбина «умерла».

Рекомендую к просмотру видео о правилах эксплуатации турбины в мороз!


Текст: https://ford-master.ru/

Как проверить турбину дизельного двигателя при покупке авто

Автор Александр Петренко Просмотров 1.5к.

Прежде чем говорить о том, как проверить турбину дизельного двигателя нужно прояснить некоторые базовые понятия. Разберемся что такое наддув, турбонаддув, как в принципе устроен турбокомпрессор. После этого перейдем к проверке исправности его работы.

О наддуве простыми словами

Часто про наддув говорят: «Это турбина загоняет в движок больше воздуха. Возрастает мощность и КПД». Совсем не так. Задача наддува — не повышение КПД, а повышение мощности и крутящего момента при том же объеме двигателя.

Наддув — это самое радикальное средство повышения мощности, которое достигается нагнетанием в цилиндры дизеля дополнительного воздуха, и соответствующем увеличении подачи топлива в том же диапазоне оборотов. Воздух без топлива не горит, и не увеличивает ни мощность, ни КПД, который расти не обязан, и может даже снижаться.

 

Итак, наддув это: воздух + топливо = мощность. Турбина воздух не гонит, его подает компрессор. Системы наддува различаются в частности по типу привода компрессора; Различают три вида наддува:

  • механический;
  • электрический;
  • турбонаддув.

На легковых автомобилях самый распространенный — турбонаддув. Его отличие от первых двух в том, что для привода компрессора он использует бросовую энергию отработавших газов. Механическая и электрическая системы для своих нужд отбирают полезную энергию мотора.

Принцип действия турбокомпрессора

Турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора. Колесо турбины и крыльчатка компрессора сидят на одном валу в разных корпусах. Колесо турбины имеет лопатки. На них воздействует поток выпускных газов, и раскручивает колесо.

Через вал приводится в действие колесо компрессора, который нагнетает воздух в цилиндры двигателя. Вал турбокомпрессора установлен в подшипниках, к которым по главной масляной магистрали дизеля подается масло.

Скорость вращения вала турбокомпрессора не пропорциональна скорости вращения коленчатого вала двигателя. Она зависит от давления выхлопных газов.

Двигатель может работать на малых оборотах, но с большой нагрузкой. При этом компрессор будет подавать большое количество воздуха. Пропорционально массе воздуха подается топливо и мощность дизеля возрастает.

Геометрия

В современных автомобильных турбинах появилось такое понятие как «геометрия» — механизм, управляющий интенсивностью наддува. Посредством поворота специальных лопаток меняется направление потока выхлопных газов. На рабочее колесо попадает меньшее или большее их количество, меняется скорость вращения турбины количество нагнетаемого воздуха. Управляет этими элементами вакуумный клапан, или актуатор.

Примером таких машин могут быть Рено Меган 1.5 л., Ниссан Патфайндер 2.5 л. Система позволяет более тонко регулировать количество воздуха, получать высокий крутящий момент уже на низких оборотах.

Лопатки — подвижные и чувствительные элементы, которые работают в тяжелых условиях и постоянно омываются раскаленными газами, содержащими сажу. Они все время в движении и со временем изнашиваются: в их поворотных сопряжениях появляются люфты. Некогда точный механизм напоминает двери с разболтанными петлями — он уже не пригоден для регулировки.

При появлении большого количества нагара лопатки заклинивают и перестают двигаться. Остановившись в одном положении, система не может работать корректно.

Этот вариант неисправности следует учитывать при проведении диагностики. Может подвести вакуумный клапан: если его герметичность нарушена, он не сможет управлять геометрией.

На Nissan Pathfinder устанавливается электронный актуатор. В нем применяется червячная передача. Это компактный механизм, однако он обладает повышенным трением. Причина неисправности актуатора — механический износ червячного редуктора и возникновение большого зазора в червячной передаче.

Но если посмотреть еще глубже, то нагар на лопатках узла геометрии создает повышенное сопротивление и нагружает червячную пару.

Залог долговечности механизма в правильной эксплуатации двигателя, грамотном прогреве и езде на оптимальных режимах, ограничивающих нагарообразование.

Тревога бывает ложной

Обеспокоенность состоянием узла должна возникать в следующих случаях:

  1. потеря мощности;
  2. появление черного или синего дыма;
  3. повышение расхода масла;
  4. повышение расхода топлива;
  5. ненормальные звуки — скрежет, свист.

Признаки эти могут появляться как вместе, так и порознь. Они же могут быть не связанными с турбонагнетателем.

Перед началом диагностики необходимо убедиться, что воздушный и топливный фильтры в порядке.

Потеря мощности в сочетании с черным дымом говорит о переизбытке топлива или его плохом распыле, несвоевременной подаче, либо недостатке воздуха. Начинайте проверку с воздушного фильтра. Если черная копоть наблюдается на холостом ходу, или во время равномерной работы на небольшой мощности, дело скорее всего в топливной аппаратуре.

При неравномерной работе двигателя в первую очередь нужно понять, отчего не работает какой-то цилиндр.

Иногда на выходе из турбинной части, в месте соединения с приемной трубой, можно увидеть подтеки масла. При этом сизый дымок наблюдается на выхлопе. Не спешите выносить приговор. Дело в том, что масло в очень ограниченном количестве попадает в цилиндры. Там оно выгорает без следа. Но масло — не топливо, для его полного сгорания нужна высокая температура.

Если машина больше разогревалась на холостом ходу, чем ездила, в камере сгорания соответствующая температура не образовывалась. Масло раз за разом накапливается в цилиндрах, пока двигатель не начинает брызгами выплевывать его через выпускные клапана. В выхлопной магистрали оно тлеет, капает через неплотности.

Все что нужно сделать — дать двигателю нормальную нагрузку, не обязательно полную. Неполадка эта характерна для дизель-генераторов. Они часто работают на очень малых нагрузках, либо в холостую. У автомобилей это встречается гораздо реже.

Скрежет может возникать, если элементы рабочих колес цепляют за корпус. Свист говорит о неплотности воздушного тракта. Причиной может стать незатянутый крепеж: когда между разошедшимися фланцами попадается тонкая прокладка, звук получается пронзительный.

Как проверить турбину дизельного двигателя не снимая

Устойчивое вытекание масла из турбокомпрессора говорит о его неисправности:

  • Проверьте соединения системы — это может быть простая неплотность.
  • Внимательно осмотрите соединения трубок подвода/отвода масла.
  • Убедитесь в целостности трубки.
  • На заведенном двигателе пережмите патрубок, соединяющий компрессор со впускным коллектором.
  • Погазуйте — давление в нем должно повышаться. Если этого не происходит, следует искать негерметичность в системе.

Признаком износа подшипников является люфт вала:

  • Снимите патрубки с обеих или хотя бы одной сторон турбоагрегата,
  • Покачайте вал в радиальном направлении, сдвиньте его вдоль оси.
  • Обратитесь к руководству по ремонту за конкретными техническими нормами проверок.
  • Прокрутите рабочие колеса.
  • Послушайте, есть ли задевание элементов за корпус, (для этого не просто прокрутите лопасти механизма, а прижимайте при этом колеса за вал к разным сторонам корпуса).

При малейшем задевании турбоагрегат подлежит ремонту или замене. Осмотрите лопатки турбины и лопасти компрессора на предмет механических повреждений и абразивного износа.

Как проверить снятую турбину дизельного двигателя

Если турбина уже снята с двигателя, мы не можем тестировать ее на заведенном моторе. Зато осмотр на рабочем столе более наглядный. Механизм можно хорошо отмыть, тогда никакая трещина не укроется. У агрегата имеется два входа и два выхода, на каждом из которых можно обнаружить масло. Вот о чем это говорит:

Следы масла Вероятная причина неисправности
Компрессор — входное отверстие
  1. Износ цилиндро-поршневой группы
  2. Засорение вентиляции картера
Турбина — входное отверстие
Компрессор — выходное отверстие
  1. Турбина изношена
  2. Засорение, деформация трубки слива масла в картер
  3. Засорение вентиляции картера
Турбина — выходное отверстие

Как просто проверить работоспособность турбины на дизельном двигателе

Многие автолюбители сетуют на то, что диагностика турбокомпрессора — вопрос не совсем простой, так как его работа завязана на множество факторов, параметров работы других систем дизеля.

Ну как, например, проверить турбину дизельного двигателя при покупке. Вот если бы на приборной панели был манометр, позволяющий определять работоспособность узла. Продавец и покупатель сразу бы наглядно видели состояние агрегата.

Приборы, позволяющие измерить давление наддува есть. Некоторые любители устанавливают их в салон своего авто. В сети об этом есть видео.

А вот проверить этот показатель, когда машина стоит на месте, не выйдет. Без нагрузки мотор не получит нужного количества топлива, значит и поток выхлопных газов будет недостаточным. Рабочее колесо не разовьет должных оборотов, даже если полностью выжать акселератор.

Как проверить давление наддува турбины дизельного двигателя

Проверку можно организовать, имея диагностический сканер и ноутбук. Его легко подключить к автомобилю и в динамике отслеживать показатели давления наддува, сравнивать его с номинальными параметрами, и, успокоившись, решиться на покупку. В процедуре участвуют двое: водитель разгоняет машину, в то время как специалист анализирует ситуацию на экране.

По показаниям программы опытный диагност уже может сделать определенные предположения о неисправности узла. По результатам проверки специалист дает заключение, стоит ли снимать и разбирать турбокомпрессор и переходить к следующему этапу ремонта — дефектации.

Мне нравится1Не нравится1

Узнаем как проверить турбину на двигателе: рекомендации специалиста

Еще 15-20 лет назад турбированные двигателя встречались только на грузовиках и спецтехнике. Но сейчас все чаще производители используют турбину на легковых автомобилях. На то есть свои причины. Ведь благодаря турбокомпрессору, можно значительно увеличить мощность двигателя и крутящий момент без потери расхода и увеличения камеры сгорания. К сожалению, данный элемент не вечен и со временем выходит из строя. Что же, давайте рассмотрим, как проверить работу турбины своими руками.

Основные признаки неисправности

Если данный механизм начал давать сбои в работе, вы сразу это ощутите. В первую очередь, неисправность турбины будет отображаться на ходовых качествах автомобиля. Так, значительно пропадет динамика разгона. Машине будет трудно набрать нужную скорость, особенно на подъем или при загрузке. Также двигатель будет тяжелее набирать обороты. По сути, он превратится в обычный «атмосферник». А как известно, на трубированных автомобилях стрелка тахометра существенно «оживает» после определенного диапазона оборотов (2 и более тысяч, в заливистости от типа мотора). При неисправном компрессоре она будет тянуться вверх так же медленно, как и в начале. Еще один признак неисправности – это повышенный расход масла. Данный элемент требует постоянной смазки. Кроме этого, масло выполняет функцию теплоотвода. Производители утверждают, что на исправной турбине автомобиль не должен терять более двух литров масла на 10 тысяч километров. На грузовиках – до 10-15 процентов от общего объема смазанной системы. Если наблюдается проблема с расходом масла, вы заметите характерный запах из подкапотного пространства. Дело в том, что смазка попадает на раскаленный патрубок выхлопной системы и начинает гореть. При более серьезных неисправностях будет слышен характерный шум. Это может быть гул, вой или свист. Последний является нормой для любой турбины. Но если турбина свистит чрезмерно, это повод осуществить диагностику. Наряду с этим будут наблюдаться проблемы с оборотами. Мотор перестанет нормально держать «холостые». Стрелка будет «плавать», либо вовсе уходить за пределы одной тысячи. Как проверить турбину на двигателе? Ниже мы рассмотрим несколько способов.

Черный дым из выхлопной и малая мощность. Что делать?

Основная проблема заключается в несанкционированном поступлении воздуха в выпускной или впускной коллектор. Итак, как проверить турбину дизельного двигателя своими руками? Для начала запускаем мотор и прислушиваемся к его звуку работы. Так можно определить конкретное место поломки. Часто проблема заключается в лишнем «подсосе» воздуха или загрязненном воздушном фильтре. Чтобы проверить износ самой турбины, стоит произвести дефектовку ротора. Это один из основных элементов в системе. Итак, прокручиваем ротор вокруг оси. Небольшой люфт допустим. Но если ротор цепляет за корпус турбины, это уже ненормально. Из-за этого возникает характерный звук (гул) и пропадает мощность мотора. Выход из ситуации – замена ротора на новый.

Сизый дым из выхлопной

Этот признак может говорить о чрезмерном расходе масла. Смазка попадает в выхлопную систему и там сгорает. Основная причина заключается в недостаточном пропуске воздуха. Это может быть грязный фильтр, из-за чего создается разница в давлении между картриджем турбины и корпусом компрессора. Также стоит осмотреть повреждение на роторе и сливной маслопровод. Последний не должен содержать пробок и перегибов. Дополнительно проверяют давление картерных газов в системе. Это тоже может стать причиной повышенного расхода масла и синего дыма. При диагностике стоит обратить внимание и на сам выпускной коллектор. Никаких потеков масла на нем не должно быть. Если это так, нужно срочно смотреть маслопроводы и ремонтировать турбину.

Проверяем наддув

Как проверить турбину на дизеле без снятия? Запускаем двигатель, открываем капот и находим патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбину. Его нужно пережать рукой, а затем отпустить. Далее помощник должен нажать на газ в течении трех секунд. В чем суть этой проверки? После нажатия на газ вы увидите, как патрубок под давлением раздувается. Если этого не произошло, значит, турбина не работает как положено.

Дефектовка

Чтобы убедиться в исправности элемента, можно произвести его дефектовку. Как проверить турбину? Для этого отсоединяем патрубок, который идет на воздушный фильтр, и осматриваем лопатки турбины. Они должны быть без забоин и зазубрин, с правильной формой (не погнутые). При повреждении крыльчатки компрессор нужно менять, либо ремонтировать. Как еще проверить турбину? Осматриваем состояние патрубков. Они должны быть сухими, без следов масла. Как проверить снятую турбину? Для этого нужно подвигать вал в радиальном направлении. Большой люфт недопустим. Как его определить, не зная точных параметров? Люфт должен быть таким, чтобы крыльчатка не цеплялась за холодную часть корпуса. Также проверяется вал на люфт в осевом направлении. Зазор не должен превышать 0,05 миллиметров.

Если на автомобиле используется воздушный радиатор (интеркуллер), его тоже необходимо осмотреть. Внутри него исключены потеки масла. В противном случае компрессор нуждается в ремонте.

О герметичности

Стоит отметить, что даже при дефектовке невозможно определить поломку на 100 процентов. Дело в том, что подобные признаки могут наблюдаться и из-за негерметичных соединений впускного и выпускного тракта. По этой причине система не может произвести нормальную регулировку подачи топлива. Это ведет к повышенному расходу масла, топлива и падению мощности.

Профилактика

Чтобы не задаваться вопросом, как проверить турбину, нужно знать меры профилактики. Несколько простых советов, отмеченных ниже, значительно продлят срок службы вашему элементу:

  • Придерживайтесь регламента замены воздушного фильтра. В половине случаев повышенный расход масла и другие проблемы с турбиной возникают именно из-за грязного фильтра. И если на атмосферных двигателях просто пропадет тяга, то здесь будет перегружен весь механизм (а именно компрессор, из-за разницы давлений во впуске и выпуске).
  • Следите за уровнем масла. Даже кратковременное «голодание» очень вредно для двигателя и турбины. Заливайте только рекомендованное производителем масло. Часто поломки возникают из-за применения поддельной продукции. Что касается регламента замены, он немного отличается от обычных, атмосферных двигателей. На турбированных моторах масло меняется раз в 7 тысяч километров.
  • Контролируйте величину наддува. Особенно это касается тех, кто ставит турбину нештатно на бензиновые двигателя. Данный параметр должен находится в пределах одного бара. Помните, что с каждым увеличением «буста» мотор терпит колоссальные нагрузки.

  • Перед тем как глушить мотор после поездки, дайте ему поработать 1-2 минуты на холостых. Так вы исключите углеродный осадок, который вредит подшипникам турбины.

Заключение

Итак, мы выяснили, как проверить турбину разными способами. При возникновении проблем не стоит медлить с их устранением. Ведь повышенному износу подвергается не только компрессор, но и сам двигатель. Не используйте присадки, которые, по словам производителей, «лечат» турбину. Они никаким образом не восстановят заводские зазоры и уж тем более не вернут прежнее состояние треснутых лепестков крыльчатки. Все эти проблемы решаются только путем механического вмешательства, со снятием и дефектовкой.

Как проверить исправность турбины на бензиновом и дизельном двигателе

11 Февраля 2019• турбина

​Перед покупкой б/у автомобиля большое внимание следует уделить проверке турбины двигателя. Конструкция турбированных двигателей осложнена дополнительным оборудованием, поэтому при несоблюдении правил регулярного обслуживания значительно возрастает вероятность поломки.

Перед покупкой б/у автомобиля большое внимание следует уделить проверке турбины двигателя. Конструкция турбированных двигателей осложнена дополнительным оборудованием, поэтому при несоблюдении правил регулярного обслуживания значительно возрастает вероятность поломки. Но, если потенциальный покупатель знает, как проверить работоспособность турбины на дизельном или на бензиновом двигателе, он сможет оценить реальное состояние узлов автомобиля и отказаться от рискованной покупки.

Что чаще всего ломается в турбине? Самые слабые элементы этого агрегата – сальники и подшипники. Они выходят из строя, если система смазки мотора работает с нарушениями или изношены поршневые кольца. В результате ресурс подшипников снижается, что приводит к возникновению шумов, люфта, заклиниванию турбокомпрессора.

Признаки того, что турбина вышла из строя

1. Существенно ухудшилась динамика автомобиля.

2. Двигатель долго не набирает обороты.

3. Из-под капота доносятся посторонние звуки.

4. Из выхлопной трубы идет дым сизого или голубоватого цвета.

5. В салоне присутствует запах перегоревшего масла.

6. Двигатель часто перегревается.

7. Большой расход топлива или масла.

Следует отметить, что эти признаки не всегда говорят о неисправном турбокомпрессоре. Они могут наблюдаться и при выходе из строя других узлов автомобиля.

Проверяем турбину при первом осмотре автомобиля

Как проверить турбину на бензиновом или дизельном двигателе не снимая ее? Существует несколько способов диагностики, которыми может воспользоваться каждый человек. При этом помощь сотрудников СТО не понадобится.

Во время проверки надо обратить внимание на такие моменты:

1. Звук работы турбины на непрогретой машине. Старая турбина, которая вот-вот выйдет из строя, будет работать очень громко. Могут появиться посторонние звуки: скрежет, свист или иной шум.

2. Динамика автомобиля. Результат этого теста очень условен, но им не стоит пренебрегать. Машину надо полностью прогреть, а затем проехаться на ней. Если турбина находится в хорошем состоянии – автомобиль будет быстро и легко разгоняться. Транспортное средство с неисправным турбинным агрегатом будет еле передвигаться.

3. Расход автомобильного масла. Как проверить турбину на жор масла? Для этого надо уточнить у владельца автомобиля какой расход масла на 10 тыс. км. В норме он не должен превышать 1 литр на 10 тыс. км, марка и модель автомобиля при этом не имеют значения. Если расход выше – это говорит о неисправности агрегата.

4. Состояние автомобильного масла. Для получения объективных сведений надо проверить заливную горловину на блоке двигателя. Если на крышке горловины есть черный налет или нагар – покупать автомобиль не рекомендуется.

5. Индикация на приборной панели. Если горит индикатор «Check engine» – это явный признак наличия неисправностей в машине, в том числе и вышедшей из строя турбины мотора.

Осмотр турбины

Как проверить турбину при покупке авто самостоятельно? Это под силу любому человеку, имеющем представление о внутреннем устройстве автомобиля. Проверку следует проводить на чистой проветриваемой площадке, понадобится помощь еще одного человека. Последовательность действий будет следующей:

1. Осмотрите турбину на холодном двигателе, ощупайте места подключения патрубков и шлангов. Если будут обнаружены хотя бы небольшие подтеки масла – придется обращаться в СТО на серьезную диагностику.

2. Заведите двигатель и внимательно осмотрите выхлопы. В норме при нажатии на педаль газа может появляться небольшое количество черного дыма. Но после разгона двигателя дым должен исчезнуть. Если дым заметен при работе на постоянных оборотах – это говорит о том, что повреждены подшипники и сальники турбокомпрессора.

3. Пережмите патрубок, который соединяет турбину и впускной коллектор. Теперь надо, чтобы ваш помощник до упора нажал на педаль газа. При исправной турбине патрубок должен сильно надуваться и разжимать ваши пальцы. Если этого не происходит – агрегат поврежден.

А если Вы решили приобрести турбину или другие запчасти б/у от надежного продавца, загляните в наш раздел объявлений – там найдется все.

11 Февраля 2019• турбина

Как проверить турбину на двигателе: рекомендации специалистов

Еще 15-20 лет назад турбированные двигатели встречались только на грузовиках и спецтехнике. Но сейчас производители все чаще используют турбины в автомобилях. На то есть причины. Действительно, благодаря турбонагнетателю можно значительно увеличить мощность и крутящий момент двигателя без потери потока и увеличения камеры сгорания. К сожалению, этот элемент не вечен и со временем выходит из строя. Что ж, давайте разберемся, как своими руками проверить работу турбины.

Ключевые признаки

Если этот механизм начал работать со сбоями, вы сразу это почувствуете. В первую очередь неисправность турбины отразится на ходовых качествах автомобиля. Значит, динамика разгона существенно исчезнет. Машине будет сложно набрать желаемую скорость, особенно при подъеме или погрузке. Также двигателю будет тяжелее набирать обороты. Фактически он превратится в обычный «атмосферник». А как известно, на трубчатых вагонах стрелка тахометра значительно «оживает» после определенного диапазона оборотов (2 и более тысяч, по текучести в зависимости от типа мотора).При неисправном компрессоре он будет растягиваться так же медленно, как и вначале.



Еще один признак неисправности — повышенный расход масла. Этот элемент требует постоянной смазки. Кроме того, масло действует как теплоотвод. Производители заявляют, что на исправной турбине автомобиль не должен терять более двух литров масла на 10 тысяч километров. На грузовых автомобилях — до 10-15 процентов всей смазываемой системы. Если возникнет проблема с расходом масла, вы заметите характерный запах из моторного отсека.Дело в том, что смазка попадает в раскаленную трубу выхлопной системы и начинает гореть.

При более серьезных неисправностях будет слышен характерный шум. Это может быть гул, вой или свист. Последнее — норма для любой турбины. Но если турбина чрезмерно свистит — это повод поставить диагноз. Вместе с тем будут наблюдаться проблемы с текучестью. Мотор перестанет нормально работать на холостом ходу. Стрелка «поплывет», а то и выйдет за пределы тысячи. Как проверить турбину на двигателе? Ниже мы рассмотрим несколько способов.

Черный дым от выхлопа и малой мощности. Что делать?

Основная проблема — это несанкционированное попадание воздуха в выпускной или впускной коллектор. Итак, как проверить турбину дизеля своими руками? Для запуска запустите двигатель и послушайте его звук. Так вы сможете определить конкретное место поломки. Часто проблема заключается в чрезмерном «всасывании» воздуха или загрязненном воздушном фильтре.



Для проверки износа самой турбины стоит провести диагностику ротора.Это один из основных элементов системы. Итак, прокручиваем ротор вокруг оси. Допускается небольшой люфт. Но если ротор цепляется за корпус турбины, это уже ненормально. Из-за этого возникает характерный звук (гул) и пропадает мощность мотора. Выход из положения — замена ротора на новый.

Выхлопной дым

Этот симптом может указывать на чрезмерный расход масла. Смазка попадает в выхлопную систему и там горит. Основная причина — недостаточный проход воздуха.Это может быть грязный фильтр, который создает разницу давлений между патроном турбины и корпусом компрессора. Также стоит осмотреть повреждения ротора и маслосливной магистрали. Последние не должны содержать пробок и эксцессов. Дополнительно проверьте давление картерных газов в системе. Это также может вызвать повышенное потребление масла и синего дыма.



При диагностике стоит обратить внимание на сам выпускной коллектор. На нем не должно быть капель масла.Если так, нужно срочно посмотреть нефтепроводы и отремонтировать турбину.

Проверка наддува

Как проверить турбину на дизеле, не снимая ее? Запускаем двигатель, открываем капот и находим патрубок, соединяющий впускной коллектор и турбину. Его нужно сжать рукой, а затем отпустить. Далее помощник должен нажать на газ на три секунды. В чем суть этой проверки? После нажатия на газ вы увидите, как труба раздувается под давлением. Если этого не происходит, значит, турбина не работает должным образом.

Поиск и устранение неисправностей

Чтобы убедиться, что элемент находится в хорошем рабочем состоянии, его можно диагностировать. Как проверить турбину? Для этого отсоедините патрубок, идущий к воздушному фильтру, и осмотрите лопатки турбины. Они должны быть без зазубрин и зазубрин, правильной формы (не согнуты). Если крыльчатка повреждена, компрессор необходимо заменить или отремонтировать.



А как еще проверить турбину? Проверить состояние форсунок. Они должны быть сухими, без следов масла.Как проверить снятую турбину? Для этого переместите вал в радиальном направлении. Большой люфт недопустим. Как определить его, не зная точных параметров? Люфт должен быть таким, чтобы крыльчатка не цеплялась за холодную часть корпуса. Вал также проверяется на люфт в осевом направлении. Зазор не должен превышать 0,05 миллиметра.

Если в автомобиле используется воздушный радиатор (интеркулер), его также необходимо проверить. Внутри него исключаются протечки масла. В противном случае компрессор требует ремонта.

О герметичности

Стоит отметить, что даже при устранении неисправностей определить неисправность на 100 процентов невозможно. Дело в том, что подобные признаки могут наблюдаться и из-за негерметичных соединений впускного и выпускного тракта. По этой причине система не может нормально регулировать подачу топлива. Это приводит к увеличению расхода масла, топлива и энергии.

Профилактика

Чтобы не гадать, как проверить турбину, нужно знать меры профилактики.Несколько простых советов, приведенных ниже, значительно продлят срок службы вашего изделия:

  • Следуйте процедурам замены воздушного фильтра. В половине случаев повышенный расход масла и другие проблемы с турбиной возникают именно из-за грязного фильтра. А если на атмосферных двигателях просто пропадет тяга, то будет перегружен весь механизм (а именно компрессор, из-за разницы давлений на входе и выходе).
  • Следите за уровнем масла. Даже кратковременное «голодание» очень вредно для двигателя и турбины.Залейте масло, рекомендованное производителем. Часто поломки происходят из-за использования поддельной продукции. Что касается правил замены, то он немного отличается от обычных безнаддувных двигателей. На турбированных двигателях масло меняется каждые 7 тысяч километров.
  • Регулирует величину наддува. Особенно это актуально для тех, кто ненормально поставил турбину на бензиновый двигатель. Этот параметр должен быть в пределах одного бара. Помните, что с каждым увеличением «наддува» двигатель испытывает огромные нагрузки.


  • Перед выключением двигателя после поездки дайте ему поработать 1-2 минуты на холостом ходу. Это устраняет нагар, который повреждает подшипники турбины.

Вывод

Итак, мы разобрались, как проверить турбину разными способами. Если возникают проблемы, не медлите и решайте их. Ведь не только компрессор, но и сам двигатель подвержен повышенному износу. Не используйте присадки, которые, по утверждению производителей, «лечат» турбину.Они никак не восстановят заводские зазоры, а тем более вернут прежнее состояние треснувших лепестков крыльчатки. Все эти проблемы можно решить только механическим вмешательством, снятием и устранением неисправностей.

Биодизель успешно работает в реактивном двигателе SR-30 ™> Turbine Technologies

Иногда полезно знать своих соседей. Sun Power Bio-Diesel из Камберленда, штат Висконсин, является производителем холоднотекущего биодизельного топлива на основе канолы. Камберленд находится всего в получасе езды от Turbine Technologies, Ltd.

После знакомства с сотрудниками Sun Power было решено протестировать их биодизель B100 на нашем газотурбинном двигателе SR-30 ™ и сравнить его рабочие характеристики со стандартным топливом Jet-A. Целью было проверить успешную заводскую работу нашего стандартного газотурбинного двигателя с использованием возобновляемого источника топлива.

Двигатель SR-30TM является частью нашей газотурбинной энергосистемы MiniLab ™; используется инженерными университетами по всему миру для изучения работы газотурбинных двигателей, а также для исследований топлива и выбросов.Д-р Дрю Касвелл из Turbine Technologies, Ltd. разработал стандартизированную тестовую карту для облегчения эквивалентных процедур тестирования двух видов топлива. Он и его сотрудники провели тесты в рамках двухдневной исследовательской программы.

Первым шагом было испытание топлива распылением с использованием существующей коллекторной системы двигателя. В сравнительных испытаниях на распыление Jet-A смог создать немного лучшее «облако» распыления топлива, чем топливо B100, но B100 все еще достаточно хорошо распылялся с стандартной системой впрыска, чтобы обеспечить уверенность в том, что он будет хорошо работать в двигателе.

В качестве еще одного предварительного испытания образцы топливных магистралей, соединителей и т. Д., Которые могли соприкасаться с жидким топливом, были пропитаны B-100 в течение 24 часов для определения каких-либо негативных последствий. Ничего не найдено.

В четверг, 21 мая 2009 г., топливо Jet-A было пропущено через наш газотурбинный двигатель SR-30, и были зарегистрированы рабочие характеристики.

В пятницу, 22 мая 2009 г., B100 Bio-Diesel успешно прошел через тот же двигатель по той же тестовой карте, что и Jet-A.

Результаты были очень благоприятными. Большинство эксплуатационных характеристик B100 Bio-Diesel сопоставимо с топливом Jet-A. Единственным обнаруженным неблагоприятным эффектом было курение при очень низких настройках мощности, которое немедленно прекращалось, как только мощность была доведена до нормального рабочего диапазона двигателя. Другой заметной характеристикой был запах выхлопных газов, пахнущий картофелем фри.

Дискуссия о конкуренции двигателей

: дизель и турбина

Engine Competition Fuels Diesel-vs.-Турбинные дебаты

01.04.2000
От Сандра И. Эрвин

Несколько производителей двигателей будут бороться за будущие армейские контракты на сумму более 3 миллиардов долларов в результате планов службы по закупке общего двигателя для двух своих флагманских машин: основного боевого танка Abrams и артиллерийской системы нового поколения Crusader.

Программа общих двигателей Abrams-Crusader заменяет ныне несуществующий проект под названием «Abrams Re-Power», о котором было объявлено в ноябре прошлого года. Это изменение, по словам представителей армии, отражает недавние сдвиги в приоритетах обслуживания. Цель состоит в том, чтобы согласовать программы Abrams и Crusader с «параллельными путями разработки новых решений для силовых установок», — говорится в сообщении, опубликованном в Commerce Business Daily (CBD).

Армия попросила промышленность представить предложения до 31 мая.Ожидается, что заинтересованные поставщики продемонстрируют, что предлагаемые ими двигатели не только предлагают наилучшие доступные технологии, но также помогут армии сократить расходы на техническое обслуживание. А поскольку Crusader модернизируется, чтобы снизить его вес с 55 до 40 тонн, этот двигатель также должен будет внести свой вклад в усилия программы по снижению веса.

«В программе по двигателям мы стремимся снизить вес Crusader и снизить стоимость жизненного цикла Abrams», — заявил майор армии.Об этом Национальной обороне сообщил генерал Джон Мичич. Он является руководителем программы наземных боевых действий и систем снабжения.

Согласно объявлению CBD, армия «установила долгосрочный поток финансирования для разработки, интеграции, производства и применения двигательной установки танка Abrams, специально нацеленный на снижение [эксплуатации и поддержки] нагрузки на эксплуатацию и техническое обслуживание существующего двигателя, без ущерба для текущей производительности системы ».

Это будет традиционный контракт на основе затрат, разделенный на две фазы.

Запрос предложений по фазе I был опубликован в прошлом месяце. На этом этапе армия заключит контракт на разработку, производство и испытания опытного образца двигателя. Для Abrams второй этап программы будет заключаться в пятилетнем производственном контракте на производство не менее 2 845 двигателей за восемь лет, начиная с 2003 финансового года. Подрядчикам предлагается предложить наиболее экономичные годовые темпы производства.

Для Crusader второй этап будет включать закупку 18 силовых агрегатов через главного подрядчика Crusader, United Defense LP, базирующуюся в Арлингтоне, штат Вирджиния.Силовые агрегаты будут использоваться в разработке инженерного производства Crusader (EMD), начало которой запланировано на 2003 год. Армия ожидает, что United Defense закупит 828 силовых агрегатов в течение шести лет, начиная с 2006 финансового года. интегрирован с трансмиссией.

Эта программа может иметь огромные последствия для армии в долгосрочной перспективе, заявили официальные лица, поскольку она может помочь сэкономить миллиарды долларов на затратах на эксплуатацию и обслуживание. Мичич отметил, что на двигатель танка приходится около двух третей затрат на эксплуатацию и обслуживание машины.

Текущий двигатель в Abrams — турбина AGT 1500. Эта технология была усовершенствована в конце 1960-х годов и не модернизировалась, чтобы не отставать от достижений коммерческого сектора. Более 12000 двигателей AGT были поставлены Allied Signal со штаб-квартирой в Моррис Тауншип, штат Нью-Джерси. В настоящее время компания является частью Honeywell Inc. Последний новый AGT 1500 был поставлен в 1992 году. Более новые версии Abrams, M1A2 AIM и M1A2 XXI, использовать отремонтированные двигатели.

AGT был единственным успешным применением газотурбинного двигателя в военном наземном транспортном средстве.Во всех остальных системах армия перешла на дизельные двигатели.
Экономия, ожидаемая от нового двигателя, будет связана с улучшениями в различных категориях, таких как расход топлива, количество деталей и среднее время между ремонтами.

Обычный двигатель Abrams-Crusader также приведет к эффективности, варьирующейся от более низких затрат на разработку, экономии на масштабе производственной линии, меньшего количества запасных частей для хранения и управления, общих затрат на инструменты и диагностику и общих навыков обучения, — сказал полковник.Джеймс Р. Моран, менеджер программы Abrams. Обе программы будут иметь общие технические данные, и будет одна линия по ремонту депо. Говоря армейским языком, «общая нагрузка на логистику будет уменьшена для обеих систем», — говорится в таблице брифингов, представленной Мичичем на отраслевой конференции.

Кевин М. Фэи, заместитель руководителя проекта Crusader в армии, сказал, что общий двигатель обеспечит «эксплуатационные и логистические преимущества», такие как меньшее количество взаимозаменяемых компонентов и общие испытательные и измерительные устройства.По его словам, эффективность также будет результатом работы только с одной цепочкой вспомогательных субподрядчиков.

Одним из основных источников спекуляций в промышленных кругах является вопрос о том, останется ли армия с газотурбинным двигателем для танка или перейдет на дизельный двигатель. У Crusader уже был выбран двигатель — дизельный двигатель Caterpillar Perkins мощностью 1500 лошадиных сил в паре с трансмиссией HMPT производства General Dynamics Land Systems в Стерлинг-Хайтс. Мичиган. Но теперь, когда программа возвращается к чертежной доске, чтобы ее урезать, ясно, что двигатель придется изменить.«Двигатель CV-12 слишком велик для 40-тонного Crusader», — сказал Э. Джеффри Ван Керен, официальный представитель United Defense.
Осветление Crusader включает уменьшение гаубицы и машины снабжения с 55 до 40 тонн каждая. В конечном итоге армия планирует закупить 488 систем.

Однако не все снижение веса происходит за счет двигателя. Другие потенциальные цели включают переход от встроенной брони к аппликационной броне, укорачивание машины и ее уменьшение. Это означает, что потребуется двигатель меньшего размера и, возможно, более узкие гусеницы.Еще одно соображение — использование титана, а не стали в некоторых компонентах.

Как только армия выберет двигатель, United Defense будет нести ответственность за интеграцию этого двигателя с трансмиссией.

Редизайн Crusader
Редизайн Crusader будет продолжаться в течение 2000 года, и предложение будет передано в армию для утверждения. Прототипы будут построены на этапе EMD, который начнется в 2003 году. Системы могут быть развернуты в полевых условиях уже в 2008 году.«Это объясняет, почему двигатели должны производиться с 2006 года», — сказал Ван Керен.

В споре между дизелем и турбиной он сказал: «Мы не собираемся принимать такое решение». Этот выбор будет сделан командованием по танкам и вооружениям, которое управляет всеми программами по бронетехнике.

Текущий двигатель Abrams, AGT 1500, расходует около трех пятых мили на галлон. Это вряд ли экономично. «Он менее экономичен, чем дизельное топливо, потому что он вращается с высокой скоростью, чтобы получить мощность, независимо от того, сидит ли автомобиль или движется», — пояснил Питер Китинг, представитель General Dynamics Land Systems.Компания строит танк Abrams, а также рассматривает возможность участия в конкурсе двигателей со своей собственной дизельной системой.

«Армия не инвестировала в технологии турбин, а вместо этого перестраивала двигатели, заменяя изношенные детали, а не весь двигатель», — сказал Китинг. Между тем, дизельная технология улучшилась и теперь обеспечивает лучшее соотношение веса и мощности, добавил он. Это важно для «Абрамса», потому что он весит 70 тонн.

Работа, потенциально связанная с переоборудованием бака для дизельного двигателя, не будет значительной, сказал Китинг.«Никаких серьезных работ с корпусом не потребуется. Моторный отсек легко адаптируется к различным силовым установкам».

Новые двигатели, вероятно, будут установлены на армейском складе Энистон в Алабаме. «Ремонт будет проводиться в рамках более широких усилий по обновлению танков с помощью цифрового оборудования», — сказал он. «Они не привозили танки только для замены двигателя».

Один промышленный источник, попросивший не называть его имени, сказал, что, хотя газотурбинные двигатели менее экономичны, чем дизельные системы, армия также обеспокоена стоимостью модернизации Abrams для установки дизельного двигателя.По словам источника, армия может склоняться к турбине, потому что она более компактна и занимает меньше места, чем дизельный двигатель.

Какие факторы будут иметь большее значение при принятии решения — топливная эффективность, стоимость жизненного цикла или компактность — это то, что официальные лица армии не любят обсуждать на этих ранних этапах программы. «Я не могу сказать вам этого прямо сейчас», — сказал Мичич. «Мы подождем, чтобы увидеть предложения отрасли … Мы еще не выбрали турбинный двигатель или какой-либо другой двигатель».

Выступая от имени офиса программы Crusader, Фейи отрицал, что существует какое-либо предубеждение за или против любого типа двигателя.«У нас нет предпочтений», — заявил он. «Мы ищем общий двигатель, который снижает затраты на O&S Abrams, удовлетворяет требованиям Crusader по пространству и весу, а также требованиям к рабочим характеристикам [обеих машин]».

Турбиной в этом конкурсе будет LV100, который изначально был разработан для Crusader совместным предприятием Honeywell и General Electric.

LV100 — это двигатель мощностью 1500 лошадиных сил, 51 дюйм в длину, 35 дюймов в высоту и 37 дюймов в ширину.Он весит 2300 фунтов.

Джо Милитано, представитель отдела обороны и космонавтики Honeywell, Phoenix, сказал, что LV100 на 30 процентов более экономичен, чем нынешний AGT 1500. Он также имеет на 43 процента меньше деталей, чем старый двигатель, и на 500 фунтов легче.

Представитель Honeywell в офисе компании в Вашингтоне, округ Колумбия, сказал, что относительно небольшой вес LV100 дает ему преимущество перед дизельными системами. Он предположил, что, заменив двигатель в Crusader на турбину, армия сможет снизить вес машины на 2 тонны.

Эксперты, опрошенные для этой статьи, отметили, что армия обычно не использует один и тот же двигатель для разных машин. Итак, в случае с программой Abrams-Crusader существует ограниченный выбор двигателей, отвечающих требованиям обеих машин.

Традиционно дизели работают лучше всего в диапазоне от 900 до 1000 лошадиных сил. «Кроме того, есть проблемы с весом», — сказал один эксперт. «Вот почему AGT добился успеха — он может получить большую мощность и легче.Дизели тяжелее. » -12 Perkins, который был выбран для Crusader до того, как армия решила его модернизировать. Британский производитель двигателей Perkins впоследствии был приобретен компанией Caterpillar.

«Требование для Abrams составляет 1500 лошадиных сил.Похоже, что теперь, поскольку вес Crusader будет снижен, это снизит потребляемую мощность, — сказал МакКэндлесс в интервью. — Мы сделаем некоторые вещи, чтобы уменьшить вес комплекта системы охлаждения для Crusader. Мы можем значительно снизить вес по сравнению с исходной концепцией ».

Для комбинированного пакета Abrams-Crusader, сказал он,« мы бы предложили новый двигатель и трансмиссию, а также дизель с системой охлаждения … Мы думаем, что можем поставить дизельный двигатель с модернизированной трансмиссией, отвечает требованиям дальности полета для бака и не имеет потери веса по сравнению с нынешней турбиной.«

Экономия топлива, достигаемая с помощью дизельных двигателей, — сказал он, — означает не только закупку меньшего количества топлива, но и сокращение людских ресурсов, необходимых для транспортировки топлива на поле боя.

« С турбиной обычно требуется вспомогательная силовая установка, потому что турбины потребляют хорошее количество топлива на холостом ходу. С дизелем вы позволяете двигателю работать на холостом ходу и вам не нужна вспомогательная силовая установка ».

МакКэндлесс отметил, что двигатели Perkins используются в британских военных транспортных средствах, а также в качестве двигателей для генераторных установок.CV-12 — это коммерческий двигатель, широко используемый в генераторах электроэнергии. Он сказал, что Caterpillar приобрела Perkins, потому что хотела использовать небольшие двигатели Perkins в своем коммерческом оборудовании.

Рассмотрены варианты
General Dynamics Land Systems тем временем рассматривает возможность участия в конкурсе двигателей с дизельной системой, которую компания производит на заводе в Маскегоне, штат Мичиган.

«Мы рассматриваем наши варианты» по предложению MTU 883, — под названием GD 883 для программы Abrams-Crusader, — сказал Китинг.Компания имеет лицензию на производство этих двигателей немецким моторным конгломератом MTU München.

General Dynamics в настоящее время конкурирует за возможную закупку до 1000 танков правительством Турции. Компания предлагает M1A2 Abrams, оснащенный дизельным двигателем MTU 883, который является частью силового агрегата под названием Europack. Правительство Турции указало дизельный двигатель как часть требований к танку.

Помимо GD 883, другим кандидатом может быть AVDS 1790, который использовался в танках M1 в Израиле и в предшественнике Abrams, танке M-60.Он также используется для эвакуационной машины M8 Hercules.

Работа генеральным подрядчиком танка, как заметил один отраслевой эксперт, может дать значительные преимущества в соревновании по двигателям. «General Dynamics может заявить, что это снизит затраты на модернизацию и стоимость жизненного цикла», — сказал источник.

Темы:

Характеристики самолета

— Какова эффективность газовой турбины по сравнению с поршневыми двигателями с наддувом?

Самые эффективные двигатели внутреннего сгорания — большие дизели.На крайнем уровне находятся судовые двигатели с тепловым КПД выше 50%, в результате чего удельный расход топлива составляет всего 0,260 фунта / л.с. / час или 158 г / кВт-ч. Но даже дизели грузовиков с наддувом достигают более 40% теплового КПД при высокой нагрузке (это исследование NHTSA дает 42%).

Аэродизели достигли 220 г / кВт-ч уже с Jumo 204 и 205 начала 1930-х годов. Даже современные дизели Thielert (сейчас их продает Continental) едва ли лучше — 214 г / кВт-ч. Также Napier Nomad, дизельный двигатель с супер- и турбонаддувом с максимальной эффективностью, так как его проектная цель только что достигла 219 г / кВт-ч.

Бензиновые двигатели запускаются при мощности около 240 г / кВт-ч; это значение достигается Lycoming IO-390 с впрыском топлива. Без впрыска топлива удельный расход возрастает до 260 — 280 г / кВт-ч, что типично для Lycoming O-360 при 65% мощности. Обратите внимание, что Jumo 213, один из наиболее эффективных поршневых двигателей времен Второй мировой войны, уже достиг 260 г / кВт-ч даже с октановым числом 87 и степенью сжатия всего 6,93: 1 в наиболее благоприятной рабочей точке. Компания Advanced Innovative Engineering, принявшая на вооружение двигатель Нортона-Ванкеля, заявляет, что их 650CS мощностью 120 л.с. требует 310–350 г / кВт-ч.

Для сравнения с турбовинтовыми двигателями требуется некоторое преобразование тяги в мощность. Это действительно только для определенной скорости полета. Если вы сделаете это на крейсерской скорости, большие турбовинтовые Progress D27 и Europrop TP400 потребуют около 240 г / кВт-ч. Меньшие турбовинтовые двигатели редко достигают показателей ниже 300 г / кВт · ч.

Чтобы избавить вас от проблем с поиском и преобразованием данных в последней ссылке, вот выбранный список:

  • Allison 250 $ \; \; \; \; \; \; \; $: 370 г / кВт · ч.Это типичный двигатель небольшого вертолета.
  • Garrett TPE331 $ \; \; $: 310 г / кВт-ч. Он используется на небольших турбовинтовых двигателях, таких как Do-228 или Merlin III.
  • PWC 126A $ \; \; \; \; \; \; \; $: 280 г / кВт · ч. Становится больше — BAe ATP.
  • Rolls-Royce Tyne: 237 г / кВт-ч. Этот турбовинтовой двигатель долгое время был самым большим на Западе и использовался на таких самолетах, как Canadair 400 / CL-44.

Обратите внимание, что эти турбовинтовые двигатели питаются керосином, а поршневые двигатели — бензином.Но если основать сравнение на массовом основании, оно действительно, потому что плотности энергии обоих почти идентичны. Очень большие турбовинтовые двигатели так же эффективны, как бензиновые поршневые двигатели, но у дизелей есть небольшое преимущество.

Теперь о ТРДД. Здесь у нас есть тяга, которую нужно сначала преобразовать в мощность, умножив ее на скорость полета. Было бы бессмысленно сравнивать статический случай — здесь турбовентиляторные двигатели по определению не производят энергии. Для придирок: Да, мне нужно посмотреть на скорость газа впереди и позади двигателя, но все же это плохо для сравнения: большинство статических значений получены на испытательных стендах со снятыми всеми принадлежностями и без потерь для опор двигателя и обтекателей.Вместо этого я буду использовать значения крейсерского полета, приведенные в этом ответе, с расходом топлива $ b_f $ = 18 г / кНс и скоростью 0,78 Маха, что соответствует скорости полета 262 м / с на высоте 11000 м. Умножьте на 3600 значение в час и разделите на 262 (N в знаменателе!), И вы получите 247 г / кВт-ч. Опять же, очень похоже на хорошие бензиновые поршневые двигатели, но не так хороши, как дизели.

Но опять же, это сравнение следует рассматривать с пресловутой скепсисом. Теперь нам нужно внимательнее присмотреться к скорости.Удельное потребление тяги увеличивается со скоростью и примерно удваивается между статической и крейсерской скоростью для современного турбовентиляторного двигателя. GE-90 достигает статических значений 8 г / кН-с и 15 г / кН-с при скорости 0,8 Маха — это всего 209 г / кВт-ч, что соответствует уровню лучших дизелей. Для сравнения: установленные показатели для современных военных двигателей в сверхзвуковых самолетах — 20 г / кН · с. А что касается турбореактивных двигателей, которые прожорливы в топливе: старый Jumo 004 достиг 39 г / кН · с — всего в два раза больше при степени сжатия всего 3.3: 1. Настоящими пожирателями топлива были Argus 014 V-1 с крейсерской скоростью 107 г / кН · с.

В то время как газотурбинные двигатели повышают эффективность с высотой из-за более холодного всасываемого воздуха, диаграмма ниже, сравнивающая Jumo 213 A с версией J (источник), показывает увеличение удельного расхода топлива по мощности с высотой. Обратите внимание, что скорость полета также будет расти с высотой и не указана, поэтому я подозреваю, что это больше из-за большей скорости, чем из-за большей высоты. Опять же, это реальные данные летных испытаний с двигателем, установленным на FW-190D (источник).При движении от уровня моря до 10 км, что примерно вдвое превышает истинную скорость воздуха, удельный расход увеличивается на 20%.

Сравнительная таблица Jumo 213 A и J. Высота полета указана в [км] по оси x, а удельный расход — по правой оси y. Умножьте на 1,34 для г / кВт-ч. Нижний набор линий предназначен для работы с частичной нагрузкой между 2100 и 2700 об / мин (версия A) об / мин. 3000 об / мин (версия J), в то время как верхний набор линий потребления предназначен для работы на максимальной мощности при 3000 об / мин (версия A) rsp.От 3400 до 3700 об / мин (версия J), частично с впрыском вода-метанол.

Контроль выбросов после сжигания в газотурбинных двигателях

Выбросы оксидов азота (NO x ) от самолетов вызывают ухудшение качества воздуха и изменение климата. Усилия по повышению эффективности силовых установок самолета приводят к созданию небольших мощных сердечников двигателя с более высокими отношениями общего давления и температурой сгорания, что может привести к более высоким выбросам NO x .Тенденция к меньшим размерам сердечников двигателя с меньшим массовым расходом в основном потоке открывает новые возможности для контроля выбросов. В частности, мы предлагаем и оцениваем использование системы избирательного каталитического восстановления (SCR), которая ранее была невозможна, когда массовый расход в активной зоне был на порядок больше, чем у дизельных двигателей большой мощности для дорожных применений. Системы SCR снизят выбросы NO x за счет увеличения веса самолета и удельного расхода топлива из-за падения давления в потоке ядра, вызванного катализатором.Мы количественно оцениваем влияние этих компромиссов с точки зрения сокращения выбросов и увеличения расхода топлива, используя репрезентативные модели цикла двигателя, предоставленные крупным производителем газовых турбин. Из-за своего размера любую систему SCR, вероятно, придется размещать в корпусе самолета, что потенциально делает ее наиболее подходящей для будущих гибридных или турбоэлектрических конструкций самолетов. Кроме того, для систем SCR требуется топливо со сверхнизким содержанием серы (ULS) для предотвращения каталитического загрязнения. Мы обнаружили, что использование СКВ на основе аммиака приводит к примерно 95% снижению выбросов NO x в обмен на ∼0.Увеличение расхода блочного топлива на 5%. Показано, что эффективность системы контроля за выбросами после сжигания (PCEC) улучшается для двигателей с меньшим сердечником, таких как те, которые предложены в временной шкале NASA N + 3 (2030–2035). Используя глобальную химико-транспортную модель, мы оцениваем, что PCEC, используемая с топливом ULS, может ежегодно предотвращать ∼92% случаев ранней смерти, связанных с загрязнением воздуха в авиации. Используя упрощенную модель климата и учитывая изменения в выбросах (включая выбросы в течение жизненного цикла) и радиационное воздействие, мы оцениваем, что PCEC с топливом ULS увеличивает ущерб для климата на ∼7.5%. По нашим оценкам, чистая выгода от использования PCEC, учитывающего качество воздуха и воздействия на климат, составляет 304 доллара США (2015 г.) на метрическую тонну сожженного авиакеросина, или сокращение на 52% монетизированного ущерба качеству воздуха и климату.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй снова?

MB 134.0 — Дизельный двигатель (топливо для авиационных турбин)

Топливо для авиационных турбин используется некоторыми заказчиками как в военной, так и в гражданской областях; однако претензии по гарантии в отношении достижимых характеристик, динамических характеристик, пусковых характеристик, характеристик выбросов, требований к обслуживанию и достижимого срока службы двигателей Mercedes-Benz связаны с использованием стандартизованного дизельного топлива хорошего качества, например.г. DIN EN 590. Если двигатели Mercedes-Benz работают на авиационном турбинном топливе, оператор может столкнуться с некоторыми недостатками.

Недостатки авиационного турбинного топлива марок Jet A / A1 и JP 8, JP 5, F 34, F 35, F 44, F 63 (свойства, спецификация: см. Таблицу авиационных турбинных топлив) известны нам из стендовые испытания и практический опыт работы с двигателями BR 300 и BR 400 (коммерческие автомобили) и форкамерными двигателями с рядным насосом для легковых автомобилей. Ожидаются стендовые испытания двигателей для коммерческих автомобилей серий 500 и 900.Все аспекты новых двигателей (легковые автомобили с непосредственным впрыском Common Rail) еще не были оценены.

Следующие версии обычно применимы для двигателей с более старыми технологиями (модельные серии 300 и 400 (CV) и форкамерные двигатели с рядным ТНВД для легковых автомобилей) и, с некоторыми ограничениями, для моделей CV серии 500 и 900. Нечто подобное применяется в отношении нового топлива F 63, в состав которого входит F 35 с добавлением присадок для защиты от износа и воспламенения; Мы еще не можем полностью оценить степень, в которой добавки достигают желаемого эффекта.

Главный недостаток таких топлив для дизельных двигателей заключается в их неопределенных характеристиках воспламенения (цетановое число), которые также могут предполагать цетановое число менее 40. Это, в свою очередь, может привести к плохим пусковым характеристикам в сочетании с развитие белого выхлопа, а также ухудшение уровня выбросов. Для улучшения возможности холодного пуска рекомендуется использовать дополнительную помощь при пуске (системы пламенного пуска или специальные фланцы нагревателя).

Пониженная смазывающая способность (чрезмерное «значение HFRR») может вызвать повышенный износ системы впрыска; можно ожидать, что компоненты, которые подвергаются экстремальным нагрузкам, будут иметь значительно сокращенный срок службы.

Меньшая фракция перегонки может сократить срок службы системы впрыска в результате кавитационной эрозии форсунок и линий впрыска.

Из-за более низкой плотности можно ожидать меньшей мощности двигателя (примерно 5%).

В качестве топливного фильтра необходимо использовать фильтрующий элемент, устойчивый к авиационному турбинному топливу. Этому требованию удовлетворяют фильтрующие вставки в двигателях легковых автомобилей и в двигателях грузовых автомобилей серий 500 и 900.

Для двигателей грузовых автомобилей серии 300 используются фильтрующие элементы с арт.из 000 092 38 05 необходимо использовать. Подходящие фильтрующие элементы для двигателей серии 400 доступны по запросу у поставщиков, сотрудничающих с MB (Hengst, Knecht).

Топливо для авиационных турбин марок Jet B, JP 4, F 40 не тестировалось Mercedes-Benz и не рекомендуется из-за еще более низких характеристик кипения и более низкой плотности.

В таблице на обороте указаны наиболее часто используемые качества, а также соответствующие обозначения и основные требования.

Таблица: В тех же характеристиках указаны примерно одинаковые виды топлива. Обычно они различаются по трем основным характеристикам: плотность, интервал кипения и температура замерзания. Мы рекомендуем ознакомиться с исчерпывающими исходными стандартами (ASTM D 1655 или MIL-T-5624 и MIL-T-83133) для получения более подробной информации.

Границы | Конструкция осевого турбодетандера для рекуперации отходящего тепла органического цикла Ренкина с сравнительной оценкой рабочих циклов тяжелого дизельного двигателя

Введение

Рекуперация отработанного тепла (WHR) поршневых двигателей внутреннего сгорания в автомобилестроении / транспорте (Милков и другие., 2015) или стационарные приложения для выработки электроэнергии или когенерации (Simpson et al., 2019; Le Brun et al., 2020) могут повысить общую эффективность и снизить потребление топлива и выбросы. В частности, растет транспортный сектор, на который в настоящее время приходится почти 15% мирового потребления энергии. На автомобильные перевозки приходится 12%, а на двигатели малой и большой мощности — 8% от общего энергопотребления (Cipollone et al., 2016). Автомобильная промышленность в настоящее время активизирует исследования из-за строгих правил в отношении выбросов выхлопных газов (Di Battista et al., 2015). Анализ Европейской комиссии показал, что более 80% парниковых газов, выбрасываемых в атмосферу в результате деятельности человека, состоят из углекислого газа (Milkov et al., 2015). Из этого процента около четверти приходится на транспорт. Несмотря на то, что общий КПД современных двигателей при оптимальной рабочей нагрузке может достигать 37%, типичные ходовые качества ближе к 20% (Johnson, 2007).

Технологии рекуперации отработанного тепла (WHR) становятся все более практичными для использования в тяжелых дизельных двигателях (Teng et al., 2007), в первую очередь основанные на: термоэлектрической генерации (ТЭГ), турбообразовании (ТС) и органическом цикле Ренкина (ORC) (Karvountzis-Kontakiotis et al., 2016). Стобарт и Милнер (2009); Стобарт и др. (2010) провели экспериментальные исследования, доказавшие, что ТЭГ может обеспечить экономию топлива от 3,9 до 4,7%. Тем не менее, эта технология все еще находится на ранних стадиях разработки, а некоторые материалы и методы производства делают ее дорогостоящим вариантом, особенно в крупномасштабных транспортных приложениях WHR.Уилсон (1986) сообщил, что механический турбонагнетатель может улучшить удельный расход топлива тормозами до 6%. Кроме того, электрический турбонагнетатель может способствовать экономии топлива более чем на 5% (Hopman, 2004). В последние годы системы WHR, основанные на системах ORC, были в центре исследований для применения в дорожных транспортных средствах (Peralez et al., 2017). Системы ORC предлагают потенциально более высокий КПД для двигателей дорожных транспортных средств, чем турбокомпаунды и ТЭГ (Jeihouni et al., 2016). В этой работе осевая турбина для системы ORC WHR была спроектирована и оптимизирована, чтобы определить возможность применения этой технологии в автомобильной промышленности и обеспечить прямую оценку осевого и осевого воздействия.радиальные турбодетандеры в автомобильной промышленности в соответствии с типичными, законодательно закрепленными сценариями ездового цикла.

Рекуперация отработанного тепла — общие соображения и соображения ORC

Как правило, типичный дорожный КПД двигателя внутреннего сгорания составляет около 20%, поскольку часть энергии, выделяемой топливом, теряется в выхлопных системах и системах охлаждения (Johnson, 2007) . Дизельные двигатели большой мощности в оптимальных условиях могут достичь КПД более 40% (Teng et al., 2007). Технологии WHR могут использоваться для восстановления части потерянной энергии.WHR включает улавливание и повторное использование отработанной тепловой энергии для производства механических или электрических работ. Температура потраченного впустую тепла является мерой доступности и качества. Чем выше температура, тем большее количество энергии можно извлечь и восстановить (Мороз и др., 2015).

Что касается автомобильных приложений, значение WHR приобретает все большее значение. Теоретически можно повысить эффективность до 20% за счет внедрения таких технологий. Хотя есть несколько ключевых моментов, которые следует учитывать:

• Разработка термодинамического цикла и компонентов в соответствии с автомобильными ограничениями;

• Минимизация воздействия на архитектуру и характеристики транспортного средства;

• Рентабельность и осуществимость технологии;

• Соответствие текущим и будущим нормам по выбросам парниковых газов.

Энергия, рекуперированная из выхлопа двигателя внутреннего сгорания, приведет к улучшению расхода топлива и увеличению мощности двигателя или даже к уменьшению габаритов двигателя для дальнейшего снижения выбросов.

Несмотря на эти преимущества, ORC WHR по-прежнему сталкивается с некоторыми проблемами в автомобильной промышленности. Во-первых, создание компактного агрегата WHR, который объединяет турбодетандер, насос и генератор. Во-вторых, интеграция блока WHR с двигателем и выхлопной системой, особенно при частичной нагрузке и переходных режимах.В-третьих, инновационные стратегии управления для эффективного использования тепла в условиях частичной нагрузки. В-четвертых, улучшается отвод тепла и снижается сопротивление охлаждению. Наконец, системы WHR должны иметь возможность интегрироваться в автомобиль с гибридной трансмиссией.

Общие сведения

Цикл Ренкина — это термодинамический цикл с замкнутым контуром, который преобразует тепло в механическую энергию. Эта механическая энергия может использоваться для выполнения механической работы или для производства электричества. Использование высокомолекулярной органической жидкости с низкой температурой кипения позволяет рекуперировать тепло от низкотемпературных источников тепла, что для большого числа применений было бы непригодным.Компоновка базовой системы цикла Ренкина и диаграмма цикла T-s представлены на рисунке 1A. На первом этапе этого цикла выхлоп двигателя используется для нагрева жидкости в испарителе с целью улавливания имеющегося отработанного тепла (Процесс 2–3). Перегретый пар (точка 3) затем проходит через турбодетандер для выработки механической или электрической энергии; это устройство может быть как объемной, так и турбомашиной (процесс 3–4). После расширения жидкость проходит через конденсатор, чтобы отвести низкопотенциальную тепловую энергию в атмосферу (процесс 4–1).

РИСУНОК 1 . ( A , вверху ) Схема системы цикла Ренкина и схема цикла T-s и ( B , внизу) установка системы рекуперации отходящего тепла (WHR) на тракторе класса 8.

Важным преимуществом ORC WHR является то, что эффективность ORC не зависит от давления выхлопных газов. Таким образом, на КПД влияют только температура и массовый расход выхлопных газов (Мороз, 2015). Кроме того, использование органических жидкостей устраняет необходимость включения в конструкцию перегревателя.

С другой стороны, системы ORC имеют некоторые недостатки, которые могут усложнить их внедрение в определенные типы транспортных средств. В маломощных транспортных средствах упаковка и низкая эффективность цикла из-за изначально низкой температуры источника тепла (по сравнению с обычными приложениями для выработки электроэнергии), особенно при низких и частичных нагрузках, может быть проблемой (Мороз, 2015). В автомобилях большой грузоподъемности доступная энергия в выхлопе выше, а пространство не так ограничено, как в автомобилях меньшего размера.Компания Cummins (2006) успешно интегрировала свою систему ORC в трактор класса 8, рис. 1B.

Еще одним недостатком ORC-систем является рабочая жидкость. Обычные рабочие жидкости иногда легковоспламеняемы и токсичны. Выбор оптимальной рабочей жидкости жизненно важен.

Системы ORC могут производить механическую или электрическую энергию из рекуперированного тепла. Одно из решений состоит в том, чтобы передать механическую мощность, вырабатываемую детандером цикла Ренкина, системе трансмиссии двигателя внутреннего сгорания.Согласно Sprouse и Depcik (2013), возвратно-поступательные детандеры обладают хорошей управляемостью в отношении реакции на колебания условий сбросного тепла. Кроме того, расширитель может быть подсоединен к двигателю напрямую или через ременную передачу . Однако использовать турбину не так просто, так как ее частота вращения примерно в десять раз выше, чем у двигателя внутреннего сгорания, поэтому прямое соединение невозможно. Более того, поскольку эффективность турбины зависит от ее скорости вращения, процесс согласования кажется сложным даже для коробки передач.

При выработке электроэнергии расширитель может быть подключен к генератору либо через вал, либо через редуктор. Существуют различные варианты использования электроэнергии. Поскольку система ORC может производить до 10% мощности двигателя, одним из вариантов является подача энергии на генератор. Или энергия может быть сохранена в батареях для использования в других системах автомобиля, таких как кондиционер, или в гибридных системах.

Экономическая осуществимость этих систем в автомобильной промышленности зависит, помимо капитальных затрат на саму технологию, от цены на топливо и действующих нормативов выбросов.Капитальные затраты на систему ORC сильно зависят от выбранного технологического решения, размера производственной серии и модульности системы (Sprouse and Depcik, 2013).

Рабочие жидкости

Выбор подходящей рабочей жидкости является фундаментальным шагом в оптимальном проектировании систем ORC, поскольку рабочие характеристики и эффективность системы будут зависеть от рабочей жидкости (Vivian et al., 2015). Рабочие жидкости можно разделить на три группы в соответствии с наклоном кривой конденсации на диаграмме T-S : влажные, сухие и изэнтропические, как показано на рисунке 2A.Предпочтительны изэнтропные и сухие жидкости, поскольку они предотвращают конденсацию в детандере, и перегреватель не требуется (Мороз, 2015).

РИСУНОК 2 . (A) Наклон кривой насыщения органической жидкости (Мороз и др., 2015), (B) Критерии выбора рабочей жидкости ORC и (C) подходящих органических жидкостей, классифицированных по температуре источника тепла ( Милков и др., 2015).

В литературе имеется большое количество исследований по выбору оптимальных рабочих жидкостей для систем ORC в зависимости от области применения.Однако нет четкого консенсуса относительно определения какой-либо конкретной оптимальной жидкости (Chen et al., 2010; Vivian et al., 2015). Несколько авторов представили руководящие принципы или индикаторы, которым необходимо следовать для выбора наиболее оптимальных рабочих жидкостей, как показано на Рисунке 2B (Qiu, 2012; Kulkarni and Sood, 2015). Многие исследователи определяют температуру источника тепла как основной критерий выбора рабочего тела ORC (Милков и др., 2015). Однако точка кипения жидкости, показанная на Рисунке 2C, не может быть единственным критерием, так как также необходимо учитывать стоимость и воздействие на окружающую среду (Eichler et al., 2015). Nouman (2012) провел сравнительное исследование более 100 жидкостей с разных точек зрения и пришел к выводу, что окончательный выбор должен быть компромиссом между термодинамическими, экологическими и безопасными свойствами.

Наиболее часто используемые жидкости: R134a, R245fa, R1233zde и этанол (водные смеси). В этом исследовании также был исследован Novec 649. Датла и Бразз (2014) сравнили R245fa и R1233zd для низкотемпературных применений ORC, которые отдают предпочтение многочисленным OEM-производителям ORC (Honeywell 2010).Компания Honeywell сравнила R245fa с R134a и водой, среди других жидкостей в применениях ORC, и провела исследование по замене первых двух для жидкостей с низким уровнем глобального потепления (Zyhowski et al., 2010).

Расширители

Помимо выбора рабочей жидкости, выбор типа расширителя играет решающую роль в конструкции, работе и общей производительности систем ORC. Выбор расширителя зависит от рабочей жидкости, типа расширителя, скорости вала, степени давления, температуры на входе, массового расхода и номинального диапазона мощности или общего масштаба системы (Мороз и др., 2015). Детандеры ORC можно разделить на две категории: объемные детандеры и турбины. Объемные расширители работают по принципу реверсивных объемных компрессоров, используемых в холодильных циклах и тепловых насосах. Наиболее распространенными объемными экспандерами являются винтовые (Alshammari et al., 2018a; Pantaleo et al., 2019), поршневые (Markides et al., 2013; Chatzopoulou et al., 2019) и спиральные (Capata, Hernandez, 2014).

Турбины ORC WHR бывают радиальными или осевыми. В крупномасштабных ORC турбодетандеры в основном основаны на традиционной турбинной технологии с уплотнениями вала, редуктором, генератором с воздушным охлаждением и системой смазки.Однако интерес к малым масштабам ORC возрастает, особенно для рекуперации отработанного тепла в автомобильной промышленности. В системах, которые производят небольшую выходную мощность, рассматриваются объемные детандеры из-за их хороших непроектных характеристик по сравнению с небольшими турбомашинами (Sprouse and Depcik, 2013).

Энергия в выхлопной системе автомобиля мала по сравнению с промышленными установками. Автомобильные системы ORC вырабатывают меньше энергии, работают при умеренном давлении и имеют более низкий КПД по сравнению с промышленными турбинами.Так что объемные расширители могут быть не лучшим решением для автомобильных приложений. С другой стороны, конструкция турбин является сложной задачей, поскольку они, как правило, имеют небольшие размеры и работают на высокой скорости с высокими относительными потерями. Кроме того, органические жидкости имеют низкую скорость звука, что приводит к сверхзвуковым потокам, вызывающим повышенные потери. Однако из-за небольшого падения удельной энтальпии и большого объемного расхода можно спроектировать турбины с относительно простой геометрией и хорошим КПД (Pesiridis, 2014).По данным Мороза и соавт. (2015) диапазон применения турбодетандеров варьируется от номинальной мощности от 10 кВт до более 1 МВт, причем радиальные турбины предпочтительны для применений мощностью менее 500 кВт и осевых турбин мощностью более 500 кВт.

Циклы движения

Циклы движения — это представление скорости автомобиля в зависимости от времени. Это очень мощный инструмент для оценки расхода топлива и выбросов различных транспортных средств и систем WHR. Цикл движения обычно выполняется на динамометрическом стенде шасси, где собираются и анализируются выбросы из выхлопной трубы.В качестве альтернативы, цикл движения выполняется на двигателе, установленном на динамометрическом стенде двигателя, путем управления крутящим моментом и скоростью двигателя (Nicolas, 2013).

Существует два типа ездовых циклов: модальные циклы, такие как европейский стандарт NEDC или японский режим 10–15, и переходные циклы, такие как FTP-75 или цикл Artemis. Модальные циклы представляют собой совокупность периодов прямого ускорения и постоянной скорости и не отражают реальное поведение водителя, тогда как переходные циклы включают множество изменений скорости, типичных для условий движения по дороге (Nicolas, 2013).

В качестве ездовых циклов, использованных в этом исследовании, являются Новый европейский ездовой цикл (NEDC), ездовой цикл Artemis Highway, тестовый цикл для экономии топлива на автомагистрали (HWFET) и График движения городского динамометра EPA для тяжелых условий эксплуатации (HDUDDS).

NEDC был эталонным циклом в Европе для легковых автомобилей до Euro6. NEDC включает городскую часть, называемую ECE, которая повторяется четыре раза, и загородную часть, EUDC. Для оценки транспортных средств большой грузоподъемности больше подходят три других ездовых цикла.Цикл Artemis основан на статистическом исследовании, проведенном в Европе. HWFET используется для оценки экономии топлива в цикле движения по шоссе. Цикл HDUDDS был разработан для динамометрических испытаний шасси грузовых автомобилей (ECOpoint, 2017). Характеристики этих циклов приведены на Рисунке 3.

РИСУНОК 3 . Профили скорости с течением времени для ездовых циклов, использованных в этом исследовании, с табличными основными характеристиками для ездовых циклов, использованных в этом исследовании, ниже.

Методология

Общие

После предыдущего обзора литературы, двигатель и ORC были смоделированы с использованием кода динамики газа GT-Power. Программа MATLAB была разработана для расчета параметров турбины ORC с использованием в качестве входных данных данных, полученных из моделей GT-Power. С параметрами, рассчитанными в MATLAB, CAD-модель турбины была создана в SolidWorks. Затем с помощью ANSYS CFX был проведен расчет вычислительной гидродинамики (CFD) спроектированной турбины.CFD-анализ был итеративным процессом, результаты которого оптимизировали геометрию турбины. Затем была сгенерирована карта турбины и заменена радиальная турбина в системе ORC. Результаты, полученные при моделировании новой системы ORC, были реализованы в различных ездовых циклах для анализа генерируемой мощности и снижения расхода топлива в реальных условиях движения автомобиля. Методологический подход, использованный в этой работе, показан на Рисунке 4.

РИСУНОК 4 .Методология, примененная в данной работе.

Анализ CFD

Все моделирование проводилось в ANSYS CFX с целью оптимизации геометрии турбины для получения высокой мощности с умеренным изоэнтропическим КПД. Как было показано ранее в этой статье, это было достигнуто. Рисунок 5 представляет собой меридиональный вид статора турбины (красный) и ротора (синий).

РИСУНОК 5 . (A) Меридиональный вид статора турбины (красный) и ротора (синий) и (B) поле относительного числа Маха в паре статор-ротор и линии тока (C) в паре статор-ротор; (D), , линии тока скорости, не показывающие завихренности, и (E), — идентификация сверхзвукового потока в одной паре ротор-статор.

Код MATLAB поддерживает относительное число Маха ниже единицы. На рис. 5В показано сечение статора и ротора. Относительное число Маха отображается во всем домене. В статоре не было сверхзвукового потока, и только небольшая область в роторе, где была минимальная область, где поток достигал сверхзвуковой скорости на 40% длины хорды.

Эффект этой заостренной формы можно лучше увидеть при нанесении линий тока скорости. Линии тока текли вдоль стенки и в точке кривизны соединялись с соседними линиями тока, создавая ускорение потока.Несмотря на области сверхзвуковых скоростей, линии тока иллюстрируют плавный переход потока на рисунке 5C.

На рис. 5D, с другой стороны, показан поток, проходящий через профиль системы ротор-статор. Рециркуляционные вихри отсутствуют из-за достаточного закручивания лопастей за счет применения свободной завихренности на стадии проектирования. Однако на рисунке 5E поток достигает сверхзвуковых скоростей в верхней части профиля ротора. Кроме того, небольшой зазор, установленный между наконечником ротора и кожухом, не допускает значительного перетока через лопасть ротора, что указывает на снижение потерь.

Моделирование двигателя

6-цилиндровый сверхмощный дизельный двигатель IVECO Cursor 11A был выбран в качестве базового двигателя для этой работы, как показано на рисунке 6A. Кривые мощности и крутящего момента от производителя были заданы в качестве целевых для модели. Модель двигателя позже использовалась для подключения ORC к выхлопной системе. Моделирование двигателя и ORC было разработано в коммерческом программном обеспечении GT-Power.

РИСУНОК 6 . Технические характеристики двигателя и модели двигателя — ORC (A) Технические характеристики IVECO Cursor 11 (B) Модель двигателя GT-Power и (B) GT-Power модель системы цикла ORC

Температура выхлопных газов и массовый расход были рассчитаны для различных рабочих точек, как показано на рисунке 6A.Эти значения затем использовались для расчета системы ORC WHR. Завершенная модель GT-Power показана на Рисунке 6B.

Помимо модели двигателя, ORC также был смоделирован в GT-Power. Модель состояла из кожухотрубного испарителя, пластинчатого конденсатора, резервуара, насоса и детандера, как показано на рисунке 6C. Проведя несколько симуляций с использованием одной и той же установки для каждой жидкости, выбор был сделан на основе рабочей жидкости, которая имела лучшие характеристики с точки зрения производимой мощности и эффективности расширителя; эта жидкость была R134a.

После выбора рабочего тела была сгенерирована финальная модель. Были сделаны следующие допущения (Andwari et al., 2017), и ввод был таким, как показано в Таблице 1:

• Отсутствие потерь давления в испарителе и конденсаторе;

• Температура органической жидкости на выходе из испарителя равна температуре выхлопных газов;

• Температура органической жидкости на выходе из конденсатора равна температуре охлаждающей жидкости.

ТАБЛИЦА 1 . Входные данные ORC рассчитаны на основе модели двигателя GT-Power.

КПД ORC был рассчитан по (Alshammari et al., 2018b):

КПД ORC (%) = WtQin (1)

, где W t — выходная мощность турбины, а Q в — тепло, доступное в испаритель.

Чистая мощность рассчитывалась путем вычитания мощности насоса из мощности турбины:

BSFC рассчитывалась по формуле:

, где m f — массовый расход топлива, а P b — тормозная мощность двигатель.Однако из-за дополнительной мощности, полученной из ORC, новый BSFC был рассчитан по следующей формуле:

Новый BSFC = mfPb + Pnet (4)

Конструкция ротора турбины

Перед проектированием турбины условия эксплуатации должны были быть определены в GT- Моделирование мощности. Турбина является частью системы рекуперации тепла ORC тяжелого дизельного транспортного средства, такого как грузовик. Таким образом, двигатель в основном будет работать на средних оборотах, поэтому расчетная точка была принята соответствующим образом. Скорость двигателя 1200 об / мин была выбрана в качестве точки, от которой данные моделирования использовались для предварительных расчетов геометрии лопасти.

Для оптимизации геометрии лопастей, в дополнение к вышеуказанным начальным условиям для двигателя, для турбины использовались следующие начальные условия:

• Скорость вращения турбины — 60 000 об / мин

• Скорость лопастей ( U ) — 120 м / с

• Коэффициент расхода (& phiv ) —1,2

• Коэффициент потерь на сопле (λ) —0,5

Помимо значений температуры, давления и массового расхода, полученных при моделировании, диаметр впускной патрубок в модели ORC рассматривался как геометрическое ограничение для максимального радиуса на конце турбины.Кроме того, было неизвестно количество лопастей, а также их высота.

Код MATLAB был разработан для использования предыдущих условий и предположений в качестве входных данных. Поскольку было несколько параметров, код выполнял итерации для разного количества лопаток и диапазона значений среднего радиуса турбины. Минимальная высота лопасти была установлена ​​как ограничение.

Лопатки статора и ротора были нарисованы в ANSYS Geometry в виде изогнутых профилей, как показано на рисунке 7.

РИСУНОК 7 .Геометрия лопастей статора (A) и ротора (B) .

Для конструирования лопастей сначала были созданы три плоскости на расстоянии, эквивалентном радиусу ступицы, среднему радиусу и вершине. Следующим шагом было нарисовать профиль лезвия, используя прямые линии, дуги и касательные. Для рисования профилей начальные значения следующих параметров были рассчитаны с использованием вышеупомянутого кода MATLAB: ведущий внутренний угол, ведущий внешний угол, ведущий радиус, ведущая длина, задняя длина, задний внутренний угол, задний внешний угол, задний радиус и хорда.Позднее значения этих параметров были изменены для анализа оптимизации. Инструмент с обшивкой соединил три профиля, образующих полное тело лезвия. Следующим шагом было создание пути потока. Это было сделано на плоскости xz или yz- , поскольку осью вращения была ось z , как определено в теоретической главе. Кроме того, был создан элемент поверхности, содержащий профиль лопасти. Последним шагом было использование функции экспорта точек .Путем выбора пути потока и элемента поверхности, а также количества лопаток статора была создана область для зацепления и передана в TurboGrid.

Методология вычислительной гидродинамики

Сетка

Анализ CFD имел решающее значение для определения характеристик турбины. Конструкция лопасти была построена с использованием модуля TurboGrid в ANSYS Workbench. На рис. 8 показана сетчатая область, заключенная между входом, выходом, ступицей и кожухом. Чтобы уменьшить вычислительные затраты на моделирование, только одна лопасть ротора и одна лопасть статора были зацеплены.Положение входной и выходной границ изменялось в зависимости от общей длины лопатки.

РИСУНОК 8 . Деталь турбинной сетки ротора турбины.

Для создания сетки в TurboGrid была выбрана опция количества узлов. Общее количество узлов было разделено на два, и каждому блейд-серверу было выделено 200 000 узлов, что позволило добавить дополнительные узлы для изменения геометрии блейд-сервера во время оптимизации. Для получения более точных результатов была улучшена сетка вокруг поверхности лопасти, ступицы и кожуха.

Solver

Решателем, используемым для анализа CFD, был CFX пакета ANSYS. После импорта в CFX сеток статора и лопастей ротора их расположили так, чтобы обе области были очень близко друг к другу, но не пересекались. Сетка статора была задана как неподвижная, тогда как сетка ротора была определена как вращающаяся вокруг оси z . Наконец, рабочая жидкость R134a была принята за идеальный газ со свойствами, рассчитанными с помощью программы REFPROP.

Граничные условия

Области статора и ротора были определены как стационарные и вращающиеся, соответственно, с R134a в качестве рабочего тела с теплопередачей, смоделированной в ANSYS.Как правило, при моделировании осевых турбин общее давление и температура накладываются на входе статора, а статическое давление — на выходе из ротора. Эти значения были получены в результате моделирования, выполненного в GT-Power. На стенки лопастей, ступицы и бандажа накладывались условия прилипания. Кожух считался вращающимся в противоположных направлениях из-за вращательного движения сетки ротора. Условия симметрии были заданы на поверхностях между лопатками статора и ротора.

Критерии сходимости

Управление сходимостью было установлено на 200 итераций с физической шкалой времени 0,001 с и остаточным целевым показателем сходимости на 0,00001. Следили за дополнительными параметрами, чтобы убедиться, что моделирование дает соответствующие результаты. Например, разница массового расхода на входе и выходе должна быть равна нулю. Кроме того, для этой одноступенчатой ​​турбины контролировался КПД, равный полному статическому.

Оптимизация лезвия

Предварительные расчеты лезвия были выполнены с помощью кода MATLAB.Первыми параметрами, которые нужно было оптимизировать, было количество лопаток на статоре и роторе. Затем была оптимизирована геометрия лопаток статора, а затем геометрия лопаток ротора. Оптимизация началась с перехода ступицы к наконечнику. Параметры каждого профиля лопасти были оптимизированы для максимальной эффективности параметрически в следующей последовательности: ведущий внутренний угол, ведущий внешний угол, ведущий радиус, ведущая длина, задняя длина, задний внутренний угол, задний внешний угол, задний радиус и хорда.Полученные модели представлены на Рисунке 9.

РИСУНОК 9 . Статор (A) и ротор (B) .

Реализация турбины ORC

После оптимизации конструкции осевой турбины в ANSYS CFX было выполнено больше моделирования для различных скоростей вращения и выходного давления. Таким образом, была создана карта турбины ORC. Затем карта была реализована в моделях ORC и двигателей в GT-Power. Затем GT-Power моделировал мощность, вырабатываемую турбиной ORC, мощность насоса и теплообмен в испарителе и конденсаторе.Поэтому была рассчитана эффективность системы ORC.

Моделирование ездового цикла

Серия ездовых циклов была смоделирована на GT-Power на смоделированном двигателе с системой ORC WHR и без нее. Карты BSFC, BMEP и FMEP, полученные для смоделированного двигателя с системой ORC WHR и без нее, использовались в качестве входных данных для ездовых циклов. Смоделированными циклами были Новый европейский ездовой цикл (NEDC), Artemis, HWFET и UHDDS. Расход топлива в л / 100 км рассчитан для реальных условий движения.

Результаты и обсуждение

Данные двигателя, системы ORC, моделирования CFD и моделирования цикла движения анализируются и оцениваются.

Модель двигателя

Исследуемый двигатель IVECO 11 имеет предоставленные производителем кривые мощности и крутящего момента, показанные на Рисунке 10 (b). Геометрия цилиндров и другие характеристики, представленные на рисунке 3, были использованы в качестве входных данных для модели GT-Power. Смоделированные кривая мощности и крутящего момента двигателя также показаны на рисунке 10A.Есть хорошее согласие между данными производителя и моделью GT-Power. Кроме того, значения, предоставленные производителем, и значения, смоделированные в GT-Power, сравниваются на Рисунке 10B. Относительная погрешность имеет более высокие значения на низких оборотах двигателя при моделировании крутящего момента.

РИСУНОК 10 . (A) Кривые мощности и крутящего момента, смоделированные на GT-Power и предоставленные производителем, и значения мощности и крутящего момента (B) , смоделированные на GT-Power и предоставленные производителем.

Смоделированный BMEP при максимальном крутящем моменте составлял 25,4 бар, что было таким же значением, указанным производителем. Производитель BSFC при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте составляет 196 и 194 г / кВтч соответственно. Тогда как расчетные значения для BSFC составили около 200 г / кВтч.

Для проверки модели, разработанной в GT-Power, были построены кривые мощности и крутящего момента после моделирования двигателя на разных оборотах.

Моделирование ORC

Первоначальная модель ORC на GT-Power была построена с использованием радиальной турбины.После первоначального исследования системы были оценены граничные условия и частота вращения турбины. На основе этих значений осевая турбина была спроектирована, оптимизирована и реализована в модели двигателя GT-Power.

Вышеупомянутые рабочие жидкости были смоделированы в рабочих условиях ORC. Существует компромисс между производимой мощностью и эффективностью. Для этой системы ORC мощность имела приоритет над эффективностью. В качестве рабочего тела был выбран R134a.

Начальные модели GT-Power модели ORC с радиальной турбиной представлены в Таблице 2. Во втором столбце показана средняя скорость теплопередачи к стенке испарителя. Это тепло, передаваемое рабочему телу ORC. В третьем столбце показана средняя скорость насоса, определяемая GT-Power. При частоте вращения двигателя до 1500 об / мин насос вращается со скоростью 1500 об / мин. При частоте вращения двигателя выше 1500 об / мин насос вращается со скоростью 2600 об / мин. Изэнтропический КПД насоса рассчитывается из термодинамических таблиц для рабочей жидкости и представлен в четвертом столбце, а мощность, подводимая к насосу, в пятом столбце.Средняя мощность, производимая радиальной турбиной цикла ORC, показана в шестом столбце. Эффективность ORC показана в седьмом столбце и была максимальной при низких и средних скоростях.

ТАБЛИЦА 2 . (A) Производительность системы ORC с радиальной турбиной, (B) Оптимизированные значения для статора и ротора, (C) Основные геометрические данные статора и угол потока и (D) Основные геометрические данные и угол потока ротора.

Конструкция осевой турбины

Предварительная конструкция лопатки

Как описано в методологии, с использованием собственного кода MATLAB были рассчитаны высота лопатки, средний радиус и количество лопаток.Используя уравнения свободного вихря, углы потока для ступицы, средний радиус и радиус вершины были предварительно рассчитаны, как показано на рисунке 6. Физическое представление углов показано на рисунке 7. Высота лопасти была зафиксирована на 10 мм, средний радиус до 19 мм, а количество лопаток для статора и ротора было 30 и 15 соответственно. Предварительные конструктивные параметры лопаток статора показаны в Таблице 3, а ротора — в Таблице 4. Было замечено, что углы лопаток изменяются от ступицы к радиусу вершины из-за применения конструкции со свободным вихрем, поскольку она снижает потери, возникающие из-за вихри на профилях лопастей.

ТАБЛИЦА 3 . Основные геометрические данные ротора и угол потока.

ТАБЛИЦА 4 . Оптимальные параметры статора и ротора.

Конструкция со свободным вихрем создавала скрученные лопасти, как видно из значений углов при разном радиусе. Значения углов A1, A2 и B2 уменьшаются при движении от ступицы к среднему значению к вершине. Лопасти более закручиваются в ступице, а затем выпрямляются. Однако угол B3 увеличивается от ступицы к вершине, что приводит к более изогнутому профилю.

Оптимизация турбины

Следуя предварительной конструкции лопаток. Лезвия оптимизированы для условий эксплуатации ORC. В таблице 5 представлены окончательные значения для каждого параметра. Первые два столбца показывают новое количество лезвий и ориентацию. Последние два столбца показывают влияние различных параметров на генерируемую мощность и КПД. Окончательные значения геометрических параметров после оптимизации показаны в таблице 3 для статора и в таблице 4 для ротора, а на рисунке 5A показаны два вида оптимизированных статора и ротора, соответственно.

ТАБЛИЦА 5 . Основные геометрические и угловые данные статора.

Окончательные результаты после процесса оптимизации:

• Выходная мощность — 23,7 кВт

• Эффективность — 66,3%

После сравнения отдельных элементов и общей производительности системы следующим шагом было вычисление сокращения BSFC. двигателя. Чтобы проиллюстрировать уменьшение BSFC двигателя, карты BSFC (без и с ORC) были нанесены на рисунки 11B – D, соответственно.

Когда система ORC была интегрирована с двигателем, произошло значительное сокращение BSFC. Снижение показано на другой карте, показывающей диапазон от 2% до 20% на Рисунке 11.

РИСУНОК 11 . (A) Сравнение систем ORC, (B) карта BSFC без и (C) с системой ORC; (D) процент сокращения BSFC с ORC, установленным на смоделированном движке HDD.

Сравнительная характеристика ездового цикла

Наконец, было выполнено моделирование оптимизированной системы ORC при различных ездовых циклах.Цикл езды — это инструмент для оценки расхода топлива и выбросов загрязняющих веществ транспортного средства с несколькими ездовыми циклами, рассматриваемыми для этого исследования, как описано в Циклы движения . Однако для целей данной работы оценивался только расход топлива. Сравнивался расход топлива без модели ORC WHR и с ней. Результаты подтвердили то, что обсуждалось в обзоре литературы: система ORC помогла снизить расход топлива в автомобиле большой грузоподъемности. Расход топлива в литрах на 100 км представлен на Рисунке 12 для различных ездовых циклов.

РИСУНОК 12 . Расход топлива для сравнения между вариантами ORC и без ORC для четырех ездовых циклов.

Общий процент снижения показан в Таблице 6. Самые высокие значения расхода топлива были обнаружены в NEDC и UHDDS, поскольку эти циклы обычно включают более динамичные профили вождения. В этих циклах ORC может рекуперировать больше энергии и, следовательно, производить большее сокращение потребляемого топлива.

ТАБЛИЦА 6 . Результаты ездового цикла.

Было обнаружено, что расход топлива ниже в циклах Artemis и HWFET, поскольку профили были менее агрессивными. Вдобавок, поскольку двигатель работал в зоне, где используется большая часть энергии топлива, ORC не мог восстановить столько энергии. Таким образом, снижение потребления было ниже, чем ожидалось.

Экономия по расходу топлива, рассчитанная в данной работе, составила от 2,5 до 5%. Эти значения хорошо согласуются с типичными экспериментальными и теоретическими значениями 2-8%, указанными в литературе (Xu, et al., 2019). Однако эти значения были намного ниже максимального теоретического 10% -ного снижения, описанного в литературе (Alshammari, et al., 2018a). Тем не менее, результаты этой работы были удовлетворительными, поскольку они доказали, что турбина, разработанная для ORC, соединенная с двигателем, снизит расход топлива.

Заключение

Целью данной работы было спроектировать осевую турбину для системы органического цикла Ренкина (ORC) для рекуперации отходящего тепла (WHR) тяжелого дизельного двигателя.Эта технология вызвала значительный исследовательский интерес в последние годы, поскольку, возможно, является лучшим краткосрочным и среднесрочным решением WHR в таких приложениях и среди технологий, которые еще не нашли широкого распространения и использования. Это решение направлено на снижение расхода топлива двигателем за счет рекуперации энергии из тепла, потраченного впустую в выхлопной системе, и преобразования ее в электричество или непосредственно в механическую энергию, которая может использоваться для снижения потребности транспортного средства, и, следовательно, топлива, необходимого для покрытия эти требования.

В этом исследовании была предложена конструкция осевого турбодетандера, улучшенная с помощью CFD. Кроме того, была описана методика проведения предварительных расчетов лопаток. Кроме того, в GT-Power была реализована модель двигателя тяжелого грузовика, а также система ORC, смоделированная как для радиальных, так и для осевых расширителей, в целях сравнения.

Было обнаружено, что, когда осевая турбина реализована в модели системы ORC, связанной с двигателем, рассматриваемым в этой работе, это привело к снижению расхода топлива в диапазоне 2–10%, достигнув несколько более высоких значений в диапазоне от 1200 до 1600. об / мин.Кроме того, было показано, что осевая турбина улучшила топливную экономичность транспортного средства по сравнению с радиальной турбиной до 13% при проектировании. Кроме того, были проведены удовлетворительные испытания ездового цикла для моделирования реальных условий, показывающих максимальное снижение расхода топлива на 5,0% для устаревшего нового европейского ездового цикла (NEDC) и на 4,8% для более подходящего HDUDDS.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, представленные в этой статье, недоступны по коммерческим причинам.Запросы на доступ к наборам данных следует направлять в Университет Брунеля [email protected]

Вклад авторов

JS был студентом-исследователем, который проводил симуляции. А.П. был главным руководителем работ. PS был помощником супервайзера и экспертом по моделированию двигателей, который также оформлял результаты в бумажном виде. PN предоставила CFD-экспертизу для моделирования и проверки проекта. CM и MD предоставили ORC экспертизу, написание и проверку черновиков.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Альшаммари, Ф., Карвунцис-Контакиотис, А., и Пезиридис, А. (2018a). Влияние конструкции радиального турбодетандера на эффективность системы органического цикла Ренкина внедорожника. Внутр. Дж. Силовые агрегаты . 7 (№№ 1/2/3), 72–93. doi: 10.1504 / ijpt.2018.0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Alshammari, F., Usman, M., and Pesyridis, A. (2018b). Экспандеры для технологии органического цикла Ренкина. in Технология органического цикла Ренкина для рекуперации тепла .Лондон, Великобритания: InTechOpen. 978-1-78984-348-4. doi: 10.5772 / intechopen.78720

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Андвари А. М., Песиридис А., Исфаханян В., Салавати-Заде А., Карвунцис-Контакиотис А. и Муралидхаран В. А. (2017). Сравнительное исследование влияния турбонагнетателей и систем рекуперации отработанного тепла на производительность тяжелого дизельного двигателя с турбонаддувом. Энергия . 10, 1087. doi: 10.3390 / en10081087

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Capata, R., и Эрнандес, Г. (2014). Предварительный дизайн и моделирование турбодетандера для органического цикла Ренкина (ORC) малой мощности. Энергии 7 (11), 7067–7093. doi: 10.3390 / en7117067

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chatzopoulou, M. A., Simpson, M., Sapin, P., and Markides, C. N. (2019). Оптимизация вне конструкции двигателей с органическим циклом Ренкина (ORC) с поршневыми расширителями для средних комбинированных теплоэнергетических приложений. Заявл. Energ. 238, 1211–1236.doi: 10.1016 / j.apenergy.2018.12.086

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Х., Госвами, Д., и Стефанакос, Э. (2010). Обзор термодинамических циклов и рабочих жидкостей для преобразования низкопотенциального тепла. Обновить. Устойчивая энергия. Ред. 3 (35), 3059–3067. doi: 10.1016 / j.rser.2010.07.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Датла Б. В. и Бразз Дж. Дж. (2014). «Сравнение R1233zd и R245fa для низкотемпературного ORC», Международная конференция по охлаждению и кондиционированию воздуха.Документ 1524 .

Чиполлоне Р., Ди Баттиста Д., Перозино А. и Беттоха Ф. (2016). Рекуперация отходящего тепла с помощью органического цикла Ренкина для тяжелых транспортных средств. SAE Тех. Пап. 01.

Google Scholar

Cummins, (2006). Рекуперация энергии выхлопных газов. С. Л. . Колумбус, Индиана: Cummins Inc.

Ди Баттиста, Д., Мауриелло, М., и Чиполлоне, Р. (2015). Влияние системы рекуперации тепла на основе ORC на характеристики дизельного двигателя. SAE Тех. Пап. 01.

Google Scholar

Эйхлер, К., Джейхуни, Ю. и Риттерскэмп, К. (2015). Преимущества экономии топлива для коммерческих дизельных двигателей с рекуперацией отходящего тепла. SAE Тех. Пап. 01.

Google Scholar

Honeywell, (2010). Разработка рабочей жидкости для тепловых насосов HT и систем ORC . Honeywell: Чиллвента.

Хопман, У. (2004). Рекуперация отходящего тепла дизельных двигателей с использованием технологии электротурбины .Сан-Диего, конференция DEER.

Джейхуни, Ю., Эйхлер, К., и Франке, М. (2016). Снижение выбросов в коммерческих дизельных двигателях за счет рекуперации отработанного тепла. Технический документ SAE 2016-01-8084 . doi: 10.4271 / 2016-01-8084

Google Scholar

Карвунцис-Контакиотис, А., Альшаммари, Ф., Пезиридис, А., Франкетти, Б., Песмазоглу, И., и Токчи, Л. (2016) . Конструкция турбины с изменяемой геометрией для рекуперации отходящего тепла органического цикла Ренкина внедорожных транспортных средств , 2016.Валенсия: THIESEL.

Кулькарни, К., Суд, А. (2015). Анализ эффективности органического цикла Ренкина (ORC) для рекуперации отработанного тепла из тяжелого дизельного двигателя. Технический документ SAE 2015-26-0037 . DOI: 10.4271 / 2015-26-0037

Google Scholar

Ле Брун, Н., Симпсон, М., Ача, С., Шах, Н., и Маркидес, К. Н. (2020). Технико-экономический потенциал низкотемпературной рекуперации тепла из водяной рубашки из стационарных двигателей внутреннего сгорания с органическими циклами Ренкина: межотраслевое исследование розничной торговли продуктами питания. Заявл. Energ. 274, 115260. doi: 10.1016 / j.apenergy.2020.115260

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маркидес, К. Н., Гуаррачино, И., и Мати, Р. (2013). Поршневые расширители с возвратно-поступательным движением для малых систем ORC. С.Л . КАК Я.

Милков Н., Евтимов Т., Пунов П. (2015). Передовые технологии рекуперации отходящего тепла в двигателях внутреннего сгорания . София: Технический университет Софии.

Мороз Л., Нассар А., и Джоли, К. (2015). Учебное занятие по проектированию и оценке технологий рекуперации отходящего тепла . Монреаль: SoftInWay Incorporated. DOI: 10.1115 / power2015-49439

CrossRef Полный текст

Мороз, Л. (2015). Органический цикл Ренкина для более экологичных автомобильных двигателей, s.L . Берлингтон, Массачусетс: SoftInway Incorporated.

Нуман, Дж. (2012). Сравнительные исследования и анализ рабочих жидкостей для органических циклов Ренкина — ORC . Стокгольм: Королевский технологический институт KTH.

Панталео, А. М., Симпсон Ротоло, М., Дистасо, Г., Дистасо, Э., Оевунми, О. А., Сапин, П. и др. (2019). Термоэкономическая оптимизация маломасштабных систем цикла Ренкина на основе карт винтовых и поршневых расширителей в приложениях для утилизации отходящего тепла. Energ. Беседы. Менеджмент . 200, 112053. doi: 10.1016 / j.enconman.2019.112053

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пералес, Дж., Надри, М., Дюфур, П., Тона, П., и Скиарретта, А. (2017). Органический цикл Ренкина для транспортных средств: дизайн управления и экспериментальные результаты. IEEE Trans. Contr. Syst. Technol. 25 (3), 952–965. doi: 10.1109 / tcst.2016.2574760

CrossRef Полный текст | Google Scholar

А. Песиридис (2014). в Выхлопные газы автомобилей и рекуперация энергии (Нью-Йорк: Nova Science Publishers, Inc.), 251–263.

Цю, Г. (2012). Выбор рабочих жидкостей для систем микро-ТЭЦ с ORC. Возобновляемая энергия . 48, 567–570. doi: 10.1016 / j.renene.2012.06.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Симпсон, М.К., Чацопулу, М. А., Оевунми, О. А., Ле Брун, Н., Сапин, П., и Маркидес, К. Н. (2019). Технико-экономический анализ двигателя внутреннего сгорания — системы органического цикла Ренкина для комбинированного производства тепла и электроэнергии в энергоемких зданиях. Заявл. Energ. 253, 113462. doi: 10.1016 / j.apenergy.2019.113462

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спроус, К., Депчик, К. (2013). Обзор органических циклов Ренкина для рекуперации отходящего тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Заявл. Therm. Англ. 51, 711–722. doi: 10.1016 / j.applthermaleng.2012.10.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Stobart, R., and Milner, D. (2009). Возможность термоэлектрической регенерации энергии в транспортных средствах. Технический документ SAE 2009-01-1333 . DOI: 10.4271 / 2009-01-1333

Google Scholar

Стобарт Р., Виджевардейн А. и Аллен К. (2010). Возможности применения термоэлектрических устройств в легковых автомобилях. Технический документ SAE 2010-01-0833 .DOI: 10.4271 / 2010-01-0833

Google Scholar

Teng, H., Regner, G., and Cowland, C. (2007). Рекуперация отходов тяжелого дизельного двигателя с помощью органического цикла Ренкина. Часть I. Гибридная энергетическая система дизельного двигателя и двигателя Ренкина. SAE Тех. Пап. 01.

Google Scholar

Вивиан Дж., Маненте Г. и Лазаретто А. (2015). Общие принципы выбора рабочей жидкости и конфигурации ORC для источников тепла с низкими и средними температурами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *