Какое давление наддува турбины дизельного двигателя: Какое давление наддува в дизельном двигателе

как устроен и как работает

Алексей Федоров

автомеханик со стажем

Профиль автора

Чем больше топливовоздушной смеси поступит в цилиндры, тем выше будет КПД двигателя.

Подать больше топлива не проблема: достаточно установить более производительный топливный насос и форсунки. С воздухом сложнее: в конце такта впуска в цилиндре атмосферного двигателя он будет разреженным.

Система турбонаддува использует энергию отработавших газов и делает так, чтобы воздуха в цилиндрах было больше. Атмосферный двигатель 1,6 л 103 л. с. прослужит дольше турбированного 1 л. Но последний при этом будет более экономичным и экологичным при той же мощности.

Разберемся, как устроена система турбонаддува и как она работает.

Что вы узнаете

• На какие двигатели ставят турбонаддув
• Что такое турбокомпрессор
• Интеркулер
• Вестгейт и актуатор турбины
• Предохранительный клапан
• Как работает турбонаддув
• Дополнительные системы в турбонаддуве

Рассылка для автолюбителей и тех, кто подумывает ими стать

Главное о том, сколько стоит владеть машиной, к чему быть готовым и как отстаивать свои права, — в вашей почте дважды в месяц. Бесплатно

На какие двигатели ставят турбонаддув

Турбонаддув встречается и на бензиновых, и на дизельных двигателях. На последних значительно чаще.

Работой бензинового ДВС управляет дроссельная заслонка: топливо подается пропорционально поступающему в цилиндры воздуху. Поэтому атмосферный бензиновый двигатель выдает неплохие показатели во всем диапазоне оборотов.

/guide/throttle/

Дроссельная заслонка: зачем нужна и как ломается

Работа дизельного двигателя регулируется количеством топлива, которое распыляют форсунки в цилиндры. Дроссельной заслонки нет, воздух в них поступает свободно. На холостом ходу и в режиме частичной нагрузки дизельный ДВС работает отлично. В режиме средней и полной нагрузки подача топлива увеличивается, а воздуха столько же: топливо в избытке, смесь переобогащенная, двигатель теряет эффективность.

Турбонаддув компенсирует недостаток воздуха. Благодаря турбине дизельный двигатель легкового автомобиля работает фактически в том же рабочем диапазоне оборотов, что и бензиновый.

Система турбонаддува состоит из турбокомпрессора, интеркулера, а также из регулировочных и предохранительных клапанов. Дальше мы поговорим о компонентах системы турбонаддува, поймем, где их искать, а также разберемся, как все это работает.

Из чего состоит система турбонаддува

Турбокомпрессор

У турбокомпрессора есть холодная и горячая части — обе похожи на улитку. Такая форма позволяет наиболее эффективно направлять потоки газов. Улитки соединены через картридж — корпус для вала, с одной стороны которого закреплено колесо турбины, а с другой — колесо компрессора. В корпусе картриджа есть масляные каналы и каналы для охлаждающей жидкости.

Горячая часть турбины работает с выхлопными газами высокой температуры — обычно 500—1000 °С. Улитка здесь отлита из чугуна с добавлением никеля, крыльчатка турбины — из жаропрочного сплава стали, никеля и хрома — инконеля. Холодная часть работает с воздухом из атмосферы, поэтому улитку и крыльчатку чаще всего отливают из алюминия.

Один из способов повысить производительность турбокомпрессора — сделать крыльчатки с обеих сторон более легкими. Горячую крыльчатку могут изготовить из титана или керамики, холодную — из магния. Также холодную крыльчатку можно выточить с помощью ЧПУ из цельного куска алюминия, ребра в таком случае будут тоньше. Все вышеперечисленные доработки делают турбокомпрессор более дорогим.

/guide/obkatka/

Что такое обкатка двигателя и как его обкатать

Турбокомпрессор или турбокомпрессоры — если их два или больше — ставят там, откуда выходят отработавшие газы. Вот какие могут быть варианты:

1. один турбокомпрессор: обычно на рядных двигателях с тремя или четырьмя цилиндрами. Включается, когда энергии выхлопных газов достаточно, чтобы раскрутить турбинное колесо, — в среднем и высоком диапазоне оборотов двигателя;
2. два разных турбокомпрессора, которые стоят один за другим. Систему можно встретить на рядных двигателях с четырьмя или больше цилиндрами. Маленький работает в низком диапазоне оборотов двигателя. При средних и высоких оборотах он выключается и начинает работать большой турбокомпрессор;
3. два одинаковых по размерам и характеристикам турбокомпрессора, которые почти всегда стоят по отдельности. В рядном шестицилиндровом двигателе будет по одному на три цилиндра, в V-образном или оппозитном — по одному турбокомпрессору на головку блока цилиндров.

Одна и та же конфигурация с двумя турбокомпрессорами у одного производителя может называться «Битурбо», у другого — «Твинтурбо».

Теперь попробуем разобраться, где под капотом искать турбокомпрессор. Иногда его видно, иногда нет. Примеры — на фотографиях ниже.

/kapremont-dvs-honda/

Как я делал капитальный ремонт двигателя Хонды Аккорд 2007 года

Из чего состоит система турбонаддува

Интеркулер

Интеркулер — это радиатор для охлаждения сжатого воздуха. Бывает воздушный и жидкостной.

Воздушный интеркулер работает на открытом воздухе. Через его каналы проходит сжатый разогретый воздух, который потом поступает в цилиндры ДВС. А набегающий воздух с улицы идет через соты: все работает так же, как в случае с радиатором охлаждения двигателя.

Такие интеркулеры чаще всего устанавливают перед основным радиатором или под ним. Иногда его располагают над двигателем, в этом случае на капоте будет явно выраженный воздухозаборник.

Интеркулер может быть расположен даже в боковых дефлекторах бампера, под фарами. Так делали на Пассате в кузове B5, Шкоде Октавии Тур. На Фольксвагене Туареге два интеркулера — с обеих сторон переднего бампера.

/guide/motor-po-kontraktu/

Как покупать б/у двигатели и коробки передач

Проблемы воздушных интеркулеров:

1. Соты забиваются грязью, воздух проходит хуже, появляются проблемы с охлаждением.
2. Может потерять герметичность из-за механических повреждений или коррозии. Сжатый воздух уходит, давление наддува снижается, мощность падает.
3. Даже будучи абсолютно чистым, может перегреться, если машина стоит в пробке. Встречного потока воздуха нет, сжатый воздух не охлаждается, эффективность интеркулера падает. Но восстанавливается, когда машина начинает двигаться с достаточной для охлаждения скоростью.

Жидкостной интеркулер — радиатор с охлаждающей жидкостью внутри впускного коллектора и с собственным контуром охлаждения. Такой интеркулер сильно экономит подкапотное пространство, вдобавок уменьшает объем впускного тракта от турбины до двигателя. Благодаря такой конструкции турбокомпрессор раньше выходит на рабочее давление.

Машина с жидкостным интеркулером ведет себя практически одинаково и в жару, и в мороз. Минус — более сложная конструкция: нужен дополнительный радиатор, чтобы охладить горячий антифриз из интеркулера.

Если жидкостный интеркулер перестанет быть герметичным, антифриз попадет в масло. В одном случае может образоваться эмульсия, в другом случится гидроудар — тут как повезет.

/guide/motor-oil/

Моторное масло: из чего состоит и как его правильно выбирать

Жидкостной интеркулер Фольксвагена Тигуана с двигателем 1.4 TSI. Закреплен во впускном коллекторе десятью винтами, из него выходят патрубки охлаждающей жидкости. Машина после ДТП, передняя часть разобрана Радиаторам тоже досталось, зато хорошо видно, что их три

Из чего состоит система турбонаддува

Вестгейт и актуатор турбины

Актуатор турбины управляет регулировочным клапаном — вестгейтом. Или, в простонародье, калиткой. Как только в горячей части турбины возникает максимально допустимое давление наддува, актуатор открывает вестгейт. Часть выхлопных газов проходит мимо крыльчатки турбины. Благодаря этому она не разгоняется больше, чем необходимо.

На конце тяги актуатора есть резьба, которая позволяет отрегулировать положение вестгейта. В нормальном состоянии он должен быть плотно закрыт Выход из горячей части турбины: вестгейт слева, крыльчатка — справа

Из чего состоит система турбонаддува

Предохранительный клапан

Если резко сбросить газ, обороты двигателя упадут быстро, дроссельная заслонка закроется. Но турбокомпрессор продолжит быстро вращаться по инерции и создавать повышенное давление. Если это произойдет, вал может сместиться, а масляный клин — разрушиться. Возникнет трение, детали картриджа износятся.

Чтобы не повредить детали впускного тракта, нужен предохранительный клапан. Есть два варианта.

6 способов сломать двигатель автомобиля

Перепускной клапан, байпас. Когда водитель резко отпускает газ, дроссельная заслонка закрывается, давление на впуске растет, а клапан открывается и перепускает сжатый воздух обратно — в зону до турбины, к воздушному фильтру. Нагрузки на крыльчатку не избежать, но такая система позволяет хорошо амортизировать такие толчки и перенаправлять уже сжатый воздух обратно во впуск.

Двигатель Фольксвагена 1.4 TSI CAXA. Перепускной клапан — байпас — в черном корпусе, прикручен к холодной улитке. Байпас связан с блоком управления двигателя через разъем и может открываться не при возрастании давления, а как только закроется дроссельная заслонка. Это существенно снижает риск критических нагрузок

Редукционный клапан, блоу-офф. Работает по тому же принципу: открывается при достижении предела допустимого давления, но выбрасывает наружу сжатый воздух, а это также снижает нагрузку на крыльчатку турбины. В процессе слышен характерный свист — его ценят любители автомобильного тюнинга.

Автопроизводители чаще используют байпас: он не создает излишнего шума под капотом. Это преимущество, если речь идет о семейном или рабочем автомобиле.

Блоу-офф на патрубке подвода сжатого воздуха, синий шланг подключен к нему же. Когда давление на впуске возрастает, давление через этот шланг передается на мембрану внутри редукционного клапана. Он открывается и стравливает избыточное давление наружу. Такие часто используют в автоспорте либо в тюнинге, чтобы получить от турбины «пшик». Источник: taro911_Photographer / Shutterstock Как звучит блоу-офф разных производителей. Источник: канал «AJS Нюансы Тюнинга» на «Ютубе»

Как работает турбонаддув

Поток отработавших газов в турбированном двигателе первым делом попадает на турбинное колесо, а только потом — в выхлопную трубу. Крыльчатка турбинного колеса преобразует энергию во вращение и через ось передает его на крыльчатку колеса компрессора. В свою очередь, она засасывает воздух в центре и разгоняет его по радиусу.

Форма улитки на горячей стороне помогает эффективно улавливать поток отработавших газов. На холодной стороне — собирать атмосферный воздух и направлять его дальше по каналам интеркулера. Ось при этом работает в масляном клину и развивает до 150 000 оборотов в минуту.

При сжатии воздух сильно нагревается и попадает в интеркулер. После него уже охлажденный воздух попадает в цилиндры двигателя. Вестгейт и предохранительный клапан срабатывают по мере необходимости.

Сообщество 07.04.22

Чем рискует продавец автомобиля с нештатным двигателем?

Дополнительные системы в турбонаддуве

Изменяемая геометрия турбины — решение, которое позволяет направлять потоки выхлопных газов на крыльчатку турбины под разным углом. Работают специальные подвижные лопатки. Когда давление выхлопных газов низкое, они встают под острым углом и почти смыкаются. Газы попадают на крыльчатку под более острым углом, скорость потока увеличивается, турбина работает на низких оборотах. Когда двигатель набирает обороты, давление выхлопа возрастает, лопатки изменяемой геометрии встают в исходное положение и не препятствуют потоку выхлопных газов.

Такая система почти всегда есть на дизельных двигателях: у них невысокий рабочий диапазон оборотов.

Горячая часть справа. Над крыльчаткой турбины есть подвижные лопатки. Источник: dreamnikon / Shutterstock Принцип работы турбокомпрессора с изменяемой геометрией. Источник: канал «Coupemaniaful» на «Ютубе»

Управление подъемом выпускных клапанов. Клапаны здесь также ускоряют поток выхлопных газов на пути к крыльчатке турбины: приподнимаются на определенную высоту, при которой могут его усилить, когда это необходимо.

Такое техническое решение применили на двигателях 1.8 и 2.0 TSI третьего поколения. Их можно встретить на Шкоде Октавии в кузове A7, в новом Фольксвагене Тигуане или Пассате. При этом есть такие же двигатели, но электроника на них управляет подъемом впускных клапанов. Такие ДВС менее мощные, но более экономичные.

Антилаг можно встретить на гоночных автомобилях, особенно на раллийных. Когда пилот бросает газ, дроссельная заслонка резко закрывается и блок управления двигателем устанавливает очень позднее зажигание.

/list/the-fastest-cars/

Ручная сборка и серебро в салоне: топ-10 самых быстрых машин в мире

Топливовоздушная смесь поджигается уже с открытым выпускным клапаном, появляется прямой поток горящего пламени. Турбина продолжает благодаря этому работать на высоких оборотах, а из выхлопной трубы вылетают языки пламени.

Обычно это происходит, когда гоночная машина входит в поворот: в этот момент пилот отпустил газ и включилась антилаг-система. На выходе из поворота он выжмет газ, а во впускном коллекторе уже будет сжатый воздух.

Запомнить

1. Машины с турбонаддувом более дорогие при покупке и в эксплуатации.
2. Прибавка 30—50% мощности — весомый аргумент в пользу турбированного двигателя.
3. Почти любой дизельный двигатель на легковой машине — турбированный.

Новости, которые касаются всех, — в нашем телеграм-канале. Подписывайтесь, чтобы быть в курсе происходящего: @tinkoffjournal.

КАК ПРОВЕРИТЬ СОСТОЯНИЕ ТУРБИНЫ? — Народ, подскажи !!!

#1 ВНЕ САЙТА   Acetilen

Отправлено 22 October 2015 — 19:52

Комрады, подскажите как проверить состояние турбы, чтобы самому? Не нравится мне работа мотора, тупит

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#2 ВНЕ САЙТА   Araks

Отправлено 22 October 2015 — 20:54

Патрубок нижний на интеркулер отсоедини и посмотри есть ли там масло?

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#3 ВНЕ САЙТА   Acetilen

Отправлено 22 October 2015 — 21:04

Масло есть, понемногу кидает. А еще как проверить не снимая?

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#4 ВНЕ САЙТА   BOX4x4

Отправлено 22 October 2015 — 21:10

Для начала, надо подключить любой манометр (продается в любом автомагазине по тюнингу в р-не 400гр) в контур клапана сброса (байпаса). При максимальных оборотах, в течении 3-5 сек. должно быть стабильное давление наддува в р-не 0.55 -0.8 бар. для дизельных двигателей 90х годов. Если такого не наблюдается, тогда возможны следующие проблемы — причины.

1.Пробыта прокладка выпускного коллектора, или турбины.

2.Трещины на седле байпасного клапана в «гарячей» улитке.

3.Клин штока байпасного клапана.

4.Износ лопастей «холодной» крыльчатки

5.Качественное наполнение цилиндров топливо-воздушной смесью. Смотри ТНВД и систему газораспредеделения, особенно состояние выпускных клапанов и седел ГБЦ.

Механически, при снятой турбине, можно дефектовать только если есть продольный люфт. Даже минимальный не допускается.

Осевой, по диагонали (верх-низ) должен быть незначительный. Крыльчатки не должны касаться корпуса.

Еще не мешало бы измерить давление картерных газов двигателя. Если они превышают 80-100 за 6-8 сек., тогда требуется ремонт двигателя.

Масло присутствует с патрубка вентиляции. Это еще не значит, что турбина «кидает». Есть тест, как определить откуда масло попадает.

Сообщение отредактировал BOX4x4: 22 October 2015 — 21:14

• Barkas это нравится

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#5 ВНЕ САЙТА   VALERIUS

Отправлено 22 October 2015 — 21:24

Для начала, надо подключить любой манометр (продается в любом автомагазине по тюнингу в р-не 400гр) в контур клапана сброса (байпаса). При максимальных оборотах, в течении 3-5 сек. должно быть стабильное давление наддува в р-не 0.55 -0.8 бар. для дизельных двигателей 90х годов. Если такого не наблюдается, тогда возможны следующие проблемы — причины.

1.Пробыта прокладка выпускного коллектора, или турбины.

2.Трещины на седле байпасного клапана в «гарячей» улитке.

3.Клин штока байпасного клапана.

4.Износ лопастей «холодной» крыльчатки

5.Качественное наполнение цилиндров топливо-воздушной смесью. Смотри ТНВД и систему газораспредеделения, особенно состояние выпускных клапанов и седел ГБЦ.

Механически, при снятой турбине, можно дефектовать только если есть продольный люфт. Даже минимальный не допускается.

Осевой, по диагонали (верх-низ) должен быть незначительный. Крыльчатки не должны касаться корпуса.

Еще не мешало бы измерить давление картерных газов двигателя. Если они превышают 80-100 за 6-8 сек., тогда требуется ремонт двигателя.

Масло присутствует с патрубка вентиляции. Это еще не значит, что турбина «кидает». Есть тест, как определить откуда масло попадает.

 

 

Для начала, надо подключить любой манометр (продается в любом автомагазине по тюнингу в р-не 400гр) в контур клапана сброса (байпаса). При максимальных оборотах, в течении 3-5 сек. должно быть стабильное давление наддува в р-не 0.55 -0.8 бар. для дизельных двигателей 90х годов. ..

Зачем такие траты?Манометр можно взять любой но желательно «совдеповский» нормально тарированный,а то кетайский ширпотреб плюс минус 2 атм. показывает )))

Кстати у ЛендРовера 90-х годов давление 0.9-1.1 атм.

У меня вот на фото манометр.Не ахти как красиво зато наглядно.)

Прикрепленные файлы

•  Фото-0515.jpg   87.19К   0 Количество загрузок:

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#6 ВНЕ САЙТА   BOX4x4

Отправлено 22 October 2015 — 21:41

 

 

Зачем такие траты?Манометр можно взять любой но желательно «совдеповский» нормально тарированный,а то кетайский ширпотреб плюс минус 2 атм. показывает )))

Кстати у ЛендРовера 90-х годов давление 0.9-1.1 атм.

У меня вот на фото манометр.Не ахти как красиво зато наглядно.)

 

Не понимаю, о чем ты. Я выше изложил комплексный подход  по диагностике. Насчет самого прибора, тут не о нем речь. Хотя я сравнивал китайские с фирмовыми VDO. Честно, разницы не заметил. Откуда такие данные +- 2 атмосферы? Да и по дефах с наддувом 1.1 хотелось бы побольше узнать.

Сообщение отредактировал BOX4x4: 22 October 2015 — 21:45

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#7 ВНЕ САЙТА   kachkanius

Отправлено 22 October 2015 — 22:00

Если они превышают 80-100 за 6-8 сек., тогда требуется ремонт двигателя.

Владимир,

всё понятно, до этой фразы.

в каких единицах то измеряется давление картерных газов? Явно же не в кг/см2?

с ув.

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#8 ВНЕ САЙТА   Поджарый

Отправлено 22 October 2015 — 22:34

Для начала, надо подключить любой манометр  в контур клапана сброса (байпаса). 

Владимир, имеется в виду тот клапан который на впускном коллекторе?

Как раз сейчас в салоне ставлю манометр а куда подсоединить его по науке не знаю…

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#9 ВНЕ САЙТА   kachkanius

Отправлено 22 October 2015 — 22:45

Владимир, имеется в виду тот клапан который на впускном коллекторе?

Как раз сейчас в салоне ставлю манометр а куда подсоединить его по науке не знаю. ..

Сюда

 1352685286747_hugeBlock.jpg   53.83К   1 Количество загрузок:

Пример самый простой.

• Поджарый это нравится

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#10 ВНЕ САЙТА   vladin

Отправлено 23 October 2015 — 14:41

Владимир,

всё понятно, до этой фразы.

в каких единицах то измеряется давление картерных газов? Явно же не в кг/см2?

с ув.

Если я не ошибаюсь, то в литрах.

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#11 ВНЕ САЙТА   атлет

Отправлено 23 October 2015 — 17:39

Влад ты совершенно прав в литрах. датчик на давление наддува должен быть с ценой деления 0,1кгс.см.измерения производить на ходу.при полном нажатии на педаль акселератора.и оборотах мотора от 1800-2000.до 3500 и более в зависимости от типа двигателя,давление должно держатся согласно тех.данным.

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#12 ВНЕ САЙТА   BOX4x4

Отправлено 23 October 2015 — 21:20

Владимир,

всё понятно, до этой фразы.

в каких единицах то измеряется давление картерных газов? Явно же не в кг/см2?

с ув.

Я пользуюсь обычным мембранным манометром ММТ-3-01 с калибровочным отверстием (деланным, под заказ) 0.078 дюйма. Шкала от 0 до 300 mm/Hg (ртутного столба). Который переводит литры-минуты в конкретное число. Простыми словами, если за 5-6 секунд стрелка прибора уходит на 80-100 тогда ЦПГ сильно изношена и требует ремонта.

В идеальных дизельных двигателях, должно быть не более 10-15 mm/Hg за 10 секунд по шкале. На бензинках 2-5, за тоже время. Такие приборы (аналог замера компрессии) есть на многих сервисах, занимающихся ремонтом моторов и турбин.

Давление наддува измеряю универсальным прибором ( kg/см2), которым можно измерять прямое, или вакуумное управление клапаном сброса.

Вот интестная инфа, правда там использовали другие приборы, но суть таже: http://www.diesel-in…00-014-010.html

Даными приборами пользуюсь уже 15 лет. Очень часто выручали при экспрес диагностике моторов (10 мин.) на авторынках, в лесу, в озере…

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#13 ВНЕ САЙТА   kachkanius

Отправлено 25 October 2015 — 22:55

Если автор темы не против то спрошу здесь, еду глядеть б/у двиг дизель турбо Isuzu 4JB1.

Продавец сказал что он еще стоит на авто можно завести послушать итд. Впрос в следуюющем:

 Основные моменты я зню.

1. Замерять давление масла на холодную, горячую для выяснение состояния вкладышей.

2. Замер кмпрессии. Как правильно сделать? Если в цылиндре будет масло од турбины например то я не смогу узнать настоящую компрессию правда?

Через свечи накала вкуртить манометер понятно. мерять на холодну/горячий/ и так и так и сравнивать показания.

3. Со свло Владимира понял что не плохо бы померять давление картерных газов. 

Вдогонку на авторынке такое можно купить чтобы не лепить самому?

4. Турбина — это понятно выше оговорили уже.

Заранее спасибо.

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#14 ВНЕ САЙТА   Bobson

Отправлено 26 October 2015 — 16:12

А скажите на бензинке турбину так же проверяется, т. е. методика одинакова?

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#15 ВНЕ САЙТА   Ivan

Отправлено 26 October 2015 — 16:48

Так какая разница, принцип работы турбины одинаков, только в бензинке управление турбиной сложнее чем в дизеле. Если вы имеете ввиду турбо LR, смотрите личку.

Сообщение отредактировал Kooper: 26 October 2015 — 20:41
ред.по просьбе автора

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#16 ВНЕ САЙТА   BOX4x4

Отправлено 26 October 2015 — 20:33

Если автор темы не против то спрошу здесь, еду глядеть б/у двиг дизель турбо Isuzu 4JB1.

Продавец сказал что он еще стоит на авто можно завести послушать итд. Впрос в следуюющем:

 Основные моменты я зню.

1. Замерять давление масла на холодную, горячую для выяснение состояния вкладышей.

2. Замер кмпрессии. Как правильно сделать? Если в цылиндре будет масло од турбины например то я не смогу узнать настоящую компрессию правда?

Через свечи накала вкуртить манометер понятно. мерять на холодну/горячий/ и так и так и сравнивать показания.

3. Со свло Владимира понял что не плохо бы померять давление картерных газов. 

Вдогонку на авторынке такое можно купить чтобы не лепить самому?

4. Турбина — это понятно выше оговорили уже.

Заранее спасибо.

Замеры компрессии манометром, очень приблизительная величина (особенно в старых дизелях). Часто не дающая полной картинки. Да и накладно, как-то выкручивать свечи накала, в присутствии продавца, если еще разрешит. А что, если «кончик» свечи, весь в нагаре, обломается и застрянет в ГБЦ? Поэтому умные люди придумали прибор замера картерных газов. Дающий сто процентную оценку поршневой группе, так сказать он лайн, с минимальными вмешательствами в двигатель.

На авторынках, скорее всего такой калиброванный прибор не купишь. Можно поинтересоваться у компаний, занимающихся ремонтом турбин.

• kachkanius это нравится

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#17 ВНЕ САЙТА   vladin

Отправлено 27 October 2015 — 12:46

Про картерные газы http://forum.dieseli…hp?topic=1977.0 и http://www.diesel-in…00-014-010.html

Сообщение отредактировал vladin: 27 October 2015 — 12:49

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#18 ВНЕ САЙТА   kachkanius

Отправлено 31 October 2015 — 17:09

Замеры компрессии манометром, очень приблизительная величина (особенно в старых дизелях). Часто не дающая полной картинки. Да и накладно, как-то выкручивать свечи накала, в присутствии продавца, если еще разрешит. А что, если «кончик» свечи, весь в нагаре, обломается и застрянет в ГБЦ? Поэтому умные люди придумали прибор замера картерных газов. Дающий сто процентную оценку поршневой группе, так сказать он лайн, с минимальными вмешательствами в двигатель.

На авторынках, скорее всего такой калиброванный прибор не купишь. Можно поинтересоваться у компаний, занимающихся ремонтом турбин.

Спасибо за инфу,

Сделал себе такой прибор со старого тонометра для измерения артериального давления

 IMAG0054.jpg   147.02К   0 Количество загрузок:   IMAG0055.jpg   127.75К   0 Количество загрузок:

Отверстие с ваших слов сделал 2мм(0.078 дюйма. = 1,9812 мм).

 

Остался вопрос измерять нужно на холодный/горячий двигатель или так и так?

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#19 ВНЕ САЙТА   BOX4x4

Отправлено 31 October 2015 — 20:27

Все замеры делются только на прогретом двигателе.

• Наверх
• ↓
• ↑

---

#20 ВНЕ САЙТА   АLI

Отправлено 10 November 2015 — 18:32

Комрады, подскажите как проверить состояние турбы, чтобы самому? Не нравится мне работа мотора, тупит

Да , манометр это самый надежный замер турбины…

Сообщение отредактировал АLI: 10 November 2015 — 18:35

• Наверх
• ↓
• ↑

---

Основы турбонаддува дизельных двигателей

Почему на дизельных двигателях не используются настоящие двойные турбины

Заметной тенденцией в автомобилях OEM и поддерживающем их рынке послепродажного обслуживания является отсутствие систем двойного турбонаддува. Однако, когда дело доходит до высокопроизводительных двигателей с искровым зажиганием, установки с двойным турбонаддувом кажутся довольно распространенными, в то время как в турбодизелях они встречаются только в очень строгих условиях OEM и редко в условиях дизельных двигателей.

Чтобы уточнить, я говорю о «настоящих» двойных турбинах, точно так же, как мы видим двойные турбины на двигателях с искровым зажиганием. Я не говорю о комбинированном турбонаддуве, который в дизельном мире часто называют двойным турбонаддувом. Я хочу определить твин-турбо как два турбонагнетателя с одинаковыми характеристиками, приводимые в действие половиной рабочего объема двигателя и питающие общую камеру.

Составные турбокомпрессоры будут определяться как турбокомпрессор с приводом от одного коллектора, который затем подает выхлопные газы на более крупный атмосферный турбокомпрессор. Этот атмосферный турбонаддув всасывается из атмосферы, подавая холодную сторону на вход компрессора коллекторного турбонагнетателя, что добавит дополнительное сжатие к новым атмосферным условиям с более высоким давлением, создаваемым атмосферным турбокомпрессором. Это определение составного турбонаддува может показаться сложным, но оно очень простое.

Если вы когда-нибудь видели компаунд-турбо, то ясно увидите, что это не твин-турбо. Почему в дизелях вместо двойных турбонагнетателей используются компаунды? Сначала нам нужно вернуться к основам конструкции двигателя и расхода воздуха двигателем. Если смотреть на дизельные двигатели, они, как правило, не крутятся на высоких оборотах. Я до сих пор не видел двигателя для легких грузовиков, у которого красная черта выше 5000 об/мин. Вдобавок к этому турбодизели средней производительности также не работают со скоростью выше 4000 об/мин. Это означает, что даже с двигателем с приличным кубическим дюймом дизельному двигателю потребуется значительное увеличение плотности воздуха, чтобы создать скорость расхода воздуха для достижения соответствующего соотношения воздух-топливо (AFR) для производства лошадиных сил на колесе.

Основа принудительной индукции заключается в том, что это умножение плотности воздуха, при котором мы умножаем только количество воздуха, которое запрашивает двигатель в своем N/A триме. Хорошим примером является двигатель Cummins объемом 5,9 л по сравнению с двигателем LS объемом 6,0 л. В этом примере мы будем использовать один и тот же объемный КПД (VE), чтобы продемонстрировать разницу в оборотах между двумя размерами двигателей с разными кубическими футами в минуту. Попытка развить 500 л.с. при 3000 об/мин с 5,9-литровым двигателем Cummins сильно отличается от 500 л.с. при 7000 об/мин с 6,0-литровым LS.

5,9-литровый двигатель Cummins при 3000 об/мин и 80% полезного действия потребляет 249,31 кубических футов в минуту. 6,0-литровый LS при 7000 об / мин и 80% VE требует 593,29 кубических футов в минуту. Оба двигателя работают на 20% меньше, чем запрашивает двигатель, из-за проблем с фазами газораспределения и скоростью порта.

Как только мы узнаем, сколько потребляет двигатель, когда N/A, нам нужно начать вычислять количество давления наддува, которое потребуется для достижения 500 л.с. Одна вещь, которую следует отметить в отношении принудительной индукции, заключается в том, что она умножает N/A cfm на коэффициент плотности (DR).

В демонстрационных целях оба двигателя всасывают воздух с температурой 100°F. Воздух весит 0,0709 фунта. за кубический фут. Дизельный двигатель в среднем имеет мощность 8 л.с. на 1 фунт. потребляемого воздуха. При этом мы можем взять 500 Вт и разделить на 8, что даст нам 62,5 фунта в минуту. Далее делим на вес воздуха на кубический фут 62,5÷0,0709=881,52 кубических футов в минуту. Это то, что нам нужно потреблять при более низком AFR для производства 500 л.с. в турбодизельном двигателе независимо от выбранного турбодизельного двигателя. Затем мы берем число и делим его на N/A двигателя. В данном примере это будет: 881,52÷249.0,31 куб. футов в минуту, что дает нам DR 3,535.

Затем мы рассчитываем целевой показатель динамического диапазона 6,0-литрового двигателя с искровым зажиганием, чтобы он производил 500 л.с. при 7000 об/мин при 80% VE двигателя. Похоже, что искровое зажигание на топливе на основе бензина дает мощность 10 л.с. на 1 фунт. воздуха, так что это даст нам 50 фунтов. воздух/мин. Опять же, мы делим на вес воздуха на кубический фут: 50 фунтов ÷ 0,0709 = 705,218 кубических футов в минуту. Чтобы найти цель DR, мы делим это число на N/A cfm: 705,218÷593,29=1,18 DR.

При температуре воздуха в 100°F мы можем начать видеть, как дизелю с более низкими оборотами и немного меньшим рабочим объемом потребуется гораздо более высокое давление наддува, чтобы достичь целевого DR.

Чтобы рассчитать давление наддува, необходимое для достижения целевого DR каждой системы, нам нужно выполнить некоторые дополнительные турбо-математики. Рассчитав DR, мы можем использовать его для определения отношения давлений (PR), необходимого для достижения этого отношения плотностей за гораздо более короткий промежуток времени. Для двигателя с искровым зажиганием при 1,18 DR, вероятно, потребуется 1,2-1,5 PR. Используя 1,2 x атмосферное давление (мы используем 14,7 фунтов на квадратный дюйм или уровень моря), затем вычтите атмосферу (14,7) = 2,94 манометрических фунтов на квадратный дюйм (psig). 1,5 PR соответствует манометрическому давлению 7,35 фунтов на кв. дюйм.

При такой степени сжатия турбонагнетатели работают не очень интенсивно. Большинство турбокомпрессоров могут поддерживать такое низкое давление даже при работе на высоких оборотах ротора в течение периода времени, соответствующего заявленному производителем сроку службы. Потребителям послепродажного обслуживания не потребуется большое количество энергии выхлопа, поддерживаемой для поддержания более низкого давления наддува, что делает турбонагнетатель долговечным, долговечным и, при соответствующем размере, отзывчивым.

Дизель с низким числом оборотов, который должен работать с более высоким DR, также будет работать с более высоким PR. С более высоким давлением наддува вводится повышенная температура на выходе компрессора, что, в свою очередь, может еще больше повысить требуемый PR, чтобы компенсировать потери в DR. Существует высокая вероятность того, что на дизельном двигателе для достижения целевого DR потребуется PR от 3,7 до 4,0. получается 390,69–44,1 фунтов на кв. дюйм изб. Теперь мы начинаем понимать, почему настоящие близнецы встречаются редко.

Запуск сдвоенных турбонагнетателей в этом приложении представляет собой проблему получения двух меньших турбонагнетателей, поддерживающих давление 36-44 фунтов на квадратный дюйм каждый при подаче в общую камеру со скоростью 3000 об/мин. Дизельный выхлоп имеет низкую энергию из-за эффективности процесса сгорания и типа топлива. Мы могли бы рассмотреть две турбины с комбинированным расходом 62,5 фунта/мин, но теперь турбины становятся меньше, когда дело доходит до их подшипниковой системы. Это вызывает высокую цикличность усталости и частоту отказов в этих небольших турбинах, когда они толкают их до высокого давления наддува, для которого они никогда не предназначались. Скорости вала становятся экстремальными, усталостные циклы увеличиваются, и нам все еще нужно снабжать турбины достаточным количеством энергии, чтобы поддерживать это давление, когда мы могли бы запустить одну единственную турбину соответствующего размера с более надежной системой подшипников вместе с меньшим количеством валов. скорость узла ротора. Турбина будет вращаться аналогичным образом, потому что в близнецах каждая турбина считает, что она питается от половины рабочего объема двигателя, поэтому крутящий момент на оборот в минуту с правильно выбранным турбонагнетателем останется одинаковым.

Мы, вероятно, обнаружим, что одна турбина с большей площадью поверхности будет работать с более высоким числом VE двигателя, чем два маленьких турбинных колеса в близнецах. Это то, что я заметил, когда смотрел на общий наддув в зависимости от размера колеса турбины и VE двигателя на турбодизелях.

Я могу сделать вывод о некоторых случаях реального использования дизельных двигателей с параллельными турбинами, но следует тщательно изучить, как и когда они используются. Двигатель QSK 95L Cummins использует четыре 125 фунта/мин. турбокомпрессоры на 36-44 фунта на квадратный дюйм для производства мощности, которую он делает, сохраняя при этом необходимый комбинированный расход. Турбины чрезвычайно большие для надежности при высоком давлении наддува. Если бы турбины были меньше, есть большая вероятность, что Cummins увеличила бы рабочий объем двигателя, чтобы снизить целевое рабочее давление наддува.

Глядя на двигатели Pro Mod Duramax, они имеют меньшие турбины для установки с двойным турбонаддувом, но каждый из них также использует закись азота. Они используют закись азота для раскрутки турбин на линии, а также для пополнения содержания кислорода на протяжении всего пробега, пока они не едут по трассе. Когда у них возникают проблемы с системами закиси азота, двигатели обычно не могут раскрутить настоящие двойные турбины, а если они это делают, то 60-дюймовые и E.T. намного выше, чем на закиси азота.

Проблемы с закисью азота могут быть уменьшены за счет использования комбинированного турбонаддува, но это может увеличить вес, ограничить комплектацию автомобиля или просто показаться не крутым/отличным. Мне нравятся все разные идеи в дизельной промышленности, и я всегда рад видеть, что люди придумают дальше, но «настоящие» двойные турбины маловероятны.

Эта статья предоставлена ​​Engine Builder.

Исследование рекуперации мощности дизельных двигателей с регулируемой двухступенчатой ​​системой наддува на различных высотах

На этой странице

АннотацияВведениеВыводыСсылкиАвторские праваСтатьи по теме

Восстановление давления наддува очень важно для улучшения динамических характеристик дизельных двигателей на больших высотах. Регулируемая двухступенчатая система турбонаддува является адекватным решением для рекуперации мощности дизельных двигателей. В настоящем исследовании было исследовано изменение давления наддува и мощности двигателя на разных высотах, и была построена регулируемая двухступенчатая система турбонаддува с оригинальным турбокомпрессором и согласованным турбокомпрессором низкого давления. Здесь представлены стратегии управления клапаном для восстановления давления наддува, которые легли в основу метода восстановления мощности. Результаты моделирования показали, что эта система эффективно восстанавливала давление наддува на разных скоростях и разных высотах. Перепускной клапан турбины и перепускной клапан компрессора имели разные режимы для адаптации к изменениям условий эксплуатации. Восстановление давления наддува не могло обеспечить восстановление мощности во всем рабочем диапазоне дизельного двигателя из-за разницы в общей эффективности турбокомпрессора. Метод компенсации впрыска топлива вместе со стратегиями управления клапанами для восстановления давления наддува позволил достичь цели восстановления мощности.

1. Введение

Дизельные двигатели широко используются в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте. Дизельные двигатели, оснащенные турбонагнетателями, могут иметь улучшенную удельную мощность и характеристики выбросов. Однако системы турбонаддува обычно согласовываются с дизельными двигателями в зависимости от характеристик дизельных двигателей, работающих на уровне моря или на фиксированных высотах. Некоторые важные проблемы возникают, когда дизельные двигатели должны работать на большой высоте или на различных высотах.

Атмосферное давление и температура снижаются с увеличением высоты. Противодавление турбины и мощность турбины увеличиваются для дизельных двигателей с турбонаддувом, а степень повышения давления и скорость компрессора увеличиваются. Это явление называется «самокомпенсирующей способностью» турбокомпрессора. Однако увеличение степени повышения давления не может компенсировать снижение давления окружающей среды, а давление наддува и массовый расход всасываемого воздуха в цилиндр уменьшаются. Следовательно, соотношение воздух-топливо в дизельном двигателе уменьшается, что приводит к снижению мощности двигателя и повышению температуры выхлопных газов. Динамические характеристики и тепловая нагрузка дизеля ухудшаются с увеличением высоты над уровнем моря, при этом увеличивается удельный расход топлива на тормоза [1, 2].

Традиционные одноступенчатые системы турбонаддува не могут соответствовать требованиям высокой степени сжатия и широкого диапазона расхода на разных высотах из-за присущих роторным машинам характеристик [3–5]. Регулируемая двухступенчатая (РТС) система турбонаддува может использоваться для компенсации снижения давления наддува и снижения мощности дизельного двигателя, работающего на большой высоте.

Регулируемая двухступенчатая система турбонаддува обеспечивает значительное повышение степени повышения давления и более широкий диапазон рабочего расхода благодаря большей гибкости [6–9]. Опубликовано несколько статей о регулируемой двухступенчатой ​​системе наддува для разных высот. Моделирование одноступенчатых и двухступенчатых дизелей с турбонаддувом, работающих на разных высотах, показало, что при двухступенчатой ​​системе турбонаддува максимальный крутящий момент и номинальная мощность увеличиваются [10]. В другом исследовании была предложена хорошо согласованная двухступенчатая последовательная система турбонаддува для удовлетворения требований по выходной мощности на разных высотах [11]. Двухступенчатая система турбонаддува была адаптирована для легкого авиадвигателя, работающего на большой высоте, и результаты показали, что согласованная двухступенчатая система турбонаддува удовлетворяет требованиям двигателя и конструкции [12]. Исследователи провели моделирование двухступенчатой ​​системы наддува и продемонстрировали эффективность двухступенчатой ​​системы наддува на различных высотах. Однако стратегии управления клапаном для восстановления давления наддува и метод восстановления мощности на разных высотах подробно не рассматривались и не исследовались. В предыдущих исследованиях границы переключения перепускных клапанов не исследовались и не определялись. Но очень важны были границы переключения и для регулируемой двухступенчатой ​​системы турбонаддува. Таким образом, рекуперация мощности дизельных двигателей с регулируемой двухступенчатой ​​системой турбонаддува обсуждалась в данной статье определенно, а также уточнялись границы переключения перепускных клапанов в соответствии с различными скоростями и различными высотами.

В этой статье было смоделировано влияние высоты на давление на впуске и мощность двигателя при разных скоростях и разных высотах. Была подобрана регулируемая двухступенчатая система турбонаддува, восстановлены характеристики дизеля. Стратегии управления клапаном для восстановления давления наддува на разных высотах были исследованы с помощью метода моделирования, а также был протестирован метод восстановления мощности.

2. Настройка моделирования и проверка

Для исследования был выбран рядный шестицилиндровый дизельный двигатель D6114 рабочим объемом 8,26 л. Основные характеристики перечислены в Таблице 1. Моделирование проводилось с помощью программного обеспечения GT-Power, одномерного гидродинамического кода, разработанного Gamma Technologies для прогнозирования характеристик двигателя. Модель требовала детальной схемы двигателя и геометрии впускной и выпускной систем. Для моделирования использовались профили тепловыделения, полученные из экспериментальных кривых давления в цилиндрах. Модели турбины и компрессора были смоделированы с помощью карт производительности.

Расчетные и экспериментальные результаты были сопоставлены, и относительные погрешности модели при номинальной скорости и скорости с максимальным крутящим моментом показаны на рисунках 1 и 2 соответственно. Расчетные и экспериментальные результаты согласуются друг с другом, а различия находятся в пределах +/- 5%. Поэтому имитационная модель исходного двигателя была сочтена подходящей для прогнозирования характеристик двигателя.

3. Анализ характеристик базового двигателя на различных высотах

После проверки модели было смоделировано влияние высоты на характеристики двигателя. Давление и температура в модуле окружающей среды были изменены для представления различных высот в соответствии с рисунком 3. Давление и температура окружающей среды уменьшаются линейно с увеличением высоты.

Влияние высоты на давление на впуске при различных оборотах двигателя показано на рис. 4. Степень снижения давления на впуске, вызванная увеличением высоты, зависела от числа оборотов двигателя. Давление на впуске при 1400 об/мин уменьшилось с 200 кПа до 147 кПа, когда давление окружающей среды изменилось со 100 кПа до 70 кПа. Однако давление на входе при 1700 об/мин оставалось постоянным при изменении атмосферного давления. Давление на впуске быстро уменьшалось при более низких оборотах двигателя. Это можно объяснить управлением перепускным клапаном и способностью турбокомпрессора к самокомпенсации.

Точкой согласования между базовым двигателем и турбокомпрессором TBP4 была скорость максимального крутящего момента. Перепускной клапан был размещен, чтобы избежать превышения скорости турбонагнетателя, и регулировался в зависимости от давления на входе. Степень открытия перепускного клапана на разных скоростях была уменьшена для регулирования давления на впуске с увеличением высоты.

Увеличение высоты привело к снижению выходного давления турбины. Коэффициент расширения турбины и мощность турбины были увеличены, чтобы компенсировать эффект увеличения высоты. Таким образом, степень сжатия компрессора и давление на входе были улучшены. Степень способности к самокомпенсации различалась при разных оборотах двигателя. Работа на высоких оборотах двигателя привела к более высокой энергии выхлопа и, следовательно, к лучшей способности к самокомпенсации.

Уменьшение давления на впуске привело к уменьшению массового расхода свежего воздуха, что привело к снижению динамических характеристик двигателя. Результаты (рис. 5) показывают, что скорость снижения мощности двигателя зависела от частоты вращения двигателя. Скорость уменьшения составляла 10% на 1000 м при 1400 об/мин, но была намного ниже при более высокой скорости (1700 об/мин).

4. Стационарное согласование и стратегия управления клапанами

Благодаря способности турбокомпрессора к самокомпенсации можно улучшить характеристики дизельного двигателя с одноступенчатой ​​системой турбонаддува на разных высотах над уровнем моря. Однако давление наддува и мощность дизеля по-прежнему уменьшались с увеличением высоты. Одноступенчатая система турбонаддува не могла компенсировать снижение давления наддува и мощности двигателя на больших высотах. Поэтому для компенсации снижения давления наддува и мощности двигателя была применена регулируемая двухступенчатая система турбонаддува.

Конфигурация системы турбонаддува RTS для восстановления давления наддува состояла из двух последовательно соединенных турбонагнетателей. Оригинальный турбокомпрессор TBP4 использовался в качестве ступени высокого давления, а перепускной клапан был удален. Цель стационарного согласования состояла в том, чтобы определить более крупный и подходящий турбокомпрессор для ступени низкого давления.

Точкой согласования системы турбонаддува считалась максимальная скорость вращения и полная нагрузка на высоте 3000 м.

Тщательная настройка турбонагнетателя низкого давления важна для достижения оптимальных характеристик двигателя. Точкой согласования системы турбонаддува считались максимальная скорость вращения и полная нагрузка на высоте 3000 м. Кроме того, площадь проходного сечения турбины турбонагнетателя низкого давления должна была обеспечивать достаточно высокую степень повышения давления в точке согласования при использовании в сочетании с турбокомпрессором TBP4. Проходное сечение компрессора турбонагнетателя низкого давления также должно было соответствовать требованиям как при номинальной скорости, так и при полной нагрузке на высоте 3000 м. Принятый турбокомпрессор низкого давления (турбокомпрессор GT4508, поставляемый компанией Honeywell) был выбран в соответствии с вышеуказанными требованиями.

После того, как был выбран турбокомпрессор низкого давления, модель была изменена на двухступенчатый двигатель с турбонаддувом, показанный на рис. 6. Перепускной клапан турбины (TBV) был размещен на турбине турбокомпрессора GT4508, а перепускной клапан компрессора ( CBV) был размещен поперек компрессора. Затем модель использовалась для оценки характеристик двигателя, достигнутых с помощью системы RTS.

Коэффициент расхода байпаса определяется как отношение массового расхода TBV к общему массовому расходу отработавших газов. Система RTS перепускала выхлопные газы турбины низкого давления в TBV. Следовательно, коэффициент расхода байпаса представляет собой степень открытия TBV. Контроль TBV в первую очередь осуществляется с помощью TBV, который поддерживает желаемое давление наддува при полной нагрузке.

Давление наддува при полной нагрузке при максимальном крутящем моменте достигло целевых значений на различных высотах с согласованной системой RTS (рис. 7). Степень открытия TBV увеличивалась с увеличением атмосферного давления. Когда давление окружающей среды составляло 70 кПа, коэффициент расхода байпаса был равен нулю. TBV был закрыт, чтобы сохранить небольшую эквивалентную площадь турбины, чтобы максимизировать степень повышения давления в системе турбонаддува. Когда давление окружающей среды увеличилось, система RTS не требовала обеспечения такой высокой степени повышения давления. Поэтому TBV постепенно открывался для поддержания целевого значения давления наддува.

Степень повышения давления двухступенчатых турбокомпрессоров на различных высотах показана на рис. 8. Регулировка TBV повлияла на степень повышения давления ступени низкого давления из-за пониженного давления окружающей среды. Регулирующее влияние управления TBV на степень повышения давления ступени высокого давления не было значительным, что приводило к небольшому изменению степени повышения давления ступени высокого давления на различных высотах. Следовательно, результирующий коэффициент полного давления, обеспечиваемый системой RTS, увеличивался с увеличением высоты. Коэффициент давления ступени высокого давления был намного выше, чем у ступени низкого давления. Это показывает, что турбонагнетатель высокого давления играл основную роль в сжатии всасываемого воздуха. Турбокомпрессор низкого давления работал только для того, чтобы способствовать сжатию.

Давление наддува при полной нагрузке достигло значений для разных скоростей на высоте 3000 м (рис. 9). Степень открытия ТБВ увеличивалась с увеличением оборотов двигателя. Коэффициент расхода байпаса был равен нулю при максимальной частоте вращения (1400 об/мин). Когда обороты двигателя увеличивались, TBV постепенно открывался для поддержания давления наддува на целевом значении.

Соотношение давлений двухступенчатого турбокомпрессора для разных скоростей на высоте 3000 м показано на рисунке 10. Управление TBV на разных скоростях регулировало энергию выхлопа между турбиной высокого давления и турбиной низкого давления и влияло на распределение степени сжатия. Степень повышения давления ступени высокого давления постепенно увеличивалась с увеличением частоты вращения двигателя, а степень повышения давления ступени низкого давления соответственно уменьшалась. Таким образом, результирующая степень полного давления мало изменилась после изменения частоты вращения двигателя. Степень повышения давления на ступени высокого давления все еще была намного выше, чем на ступени низкого давления.

Стратегии управления перепускным клапаном турбины и компрессора были определены в соответствии с анализом производительности на различных скоростях и высотах и ​​показаны на рисунках 11 и 12.

TBV, в принципе, важнее, чем CBV. БТВ имел три режима работы на разных скоростях и разных высотах: закрытый, регулируемый и открытый. ББВ закрывался на высотах и ​​скоростях вблизи точки согласования. Степень раскрытия ББВ увеличивалась с увеличением оборотов двигателя на той же высоте. Степень раскрытия ББВ уменьшалась с увеличением высоты при тех же оборотах двигателя.

Здесь был определен закрытый режим, т.к. коэффициент расхода байпаса был равен 0; регулируемый режим определяется, когда коэффициент байпасного расхода составляет от 0,05 до 0,35; открытый режим определялся, когда коэффициент двухконтурности был более 0,35. Режимы работы перепускного клапана турбины представлены в табл. 2. В регулируемом режиме работы степень открытия ВКД постепенно увеличивалась, а коэффициент расхода перепуска увеличивался с 0,05 до 0,35. Турбина низкого давления не обеспечивала мощности турбины, когда коэффициент двухконтурного расхода превышал 0,35. Когда двигатель работал на более низких высотах и ​​с более высокими скоростями, самокомпенсирующей способности турбокомпрессора ТВР было достаточно, чтобы удовлетворить требования по степени сжатия и массовому расходу. Следовательно, ТБВ можно было полностью открыть в обход турбины низкого давления, а система РТС могла работать как одноступенчатая система турбонаддува.

У CBV было только два режима работы на разных скоростях и разных высотах: закрытый или открытый. CBV был открыт только на меньших высотах и ​​более высоких скоростях. После того, как TBV был полностью открыт, CBV вместе с TBV позволили полностью обойти турбокомпрессор низкого давления, чтобы избежать потери сопротивления потоку.

Линия регулирования ВБД для разных нагрузок при номинальной скорости на высоте 3000 м показана на рисунке 13. ВБД следует постепенно закрывать для поддержания целевого давления наддува при снижении нагрузок двигателя. Согласно рисунку 13, когда количество впрыскиваемого топлива уменьшилось с 9С 9 мг до 25 мг коэффициент расхода байпаса TBV уменьшился с 0,28 до 0. Количество впрыскиваемого топлива постепенно уменьшалось с уменьшением нагрузки двигателя, что приводило к снижению энергии выхлопа. Поскольку на способность системы турбонаддува к самокомпенсации влияет энергия выхлопных газов, степень открытия TBV должна быть уменьшена для получения большей мощности турбины.

5. Восстановление мощности дизельного двигателя на большой высоте

Как описано выше, согласованная система RTS со стратегиями управления TBC и CBV может поддерживать целевое давление наддува на разных скоростях и разных высотах. Затем изучалась рекуперация мощности дизельного двигателя на большой высоте.

Общий КПД турбонагнетателя исходного двигателя и системы RTS на высоте 3000 м показан на рис. 14. Когда частота вращения двигателя была меньше 1800 об/мин, КПД ступени высокого давления и ступени низкого давления были выше, чем у оригинальный двигатель. Как только скорость двигателя увеличилась выше 1800 об/мин, эффективность ступени низкого давления быстро снизилась из-за регулирования TBV, и общая эффективность системы RTS стала намного ниже, чем у исходного двигателя. Снижение общего КПД системы турбонаддува привело к увеличению давления на входе в турбину (рис. 15) и повлияло на выходную мощность дизеля.

Согласно рис. 15, система RTS обеспечивала гораздо более высокое давление на входе в турбину, чем исходный двигатель, из-за низкой общей эффективности. Разница давлений на входе в турбину между системой RTS и исходным двигателем увеличивалась с ростом частоты вращения двигателя и достигала 43 кПа при 2200 об/мин. Более высокое давление на входе в турбину ухудшит процесс прокачки и снизит тормозную мощность дизельного двигателя.

Тормозные мощности дизельного двигателя на различных скоростях и высотах представлены на рисунке 16. При согласованной системе RTS тормозная мощность превышала целевое значение при полной нагрузке на скоростях 1400 об/мин и 1500 об/мин. Разница между фактической мощностью и заданным значением увеличивалась с увеличением оборотов двигателя. Таким образом, дизельный двигатель с системой RTS и стратегиями управления клапанами для восстановления давления наддува не мог достичь целевых значений рекуперации мощности на скоростях выше 1500 r/мин. Исследован метод компенсации впрыска топлива для восстановления тормозной мощности дизельного двигателя на разных высотах.

На рис. 17 показан коэффициент избытка воздуха дизельного двигателя на основе восстановления давления наддува при различных условиях эксплуатации. Максимальное значение было на больших скоростях и малых высотах, а минимальное значение коэффициента избытка воздуха было вблизи максимальной крутящей скорости на высотах от 0 м до 3000 м. Коэффициент избытка воздуха был выше 1,8 на разных скоростях и разных высотах, что достаточно для хорошего процесса горения. Таким образом, метод компенсации впрыска топлива был применим для рекуперации мощности.

Полная нагрузка различных скоростей и различные нагрузки для номинальной скорости на высоте 3000 м были целевыми рабочими точками, используемыми для проверки метода восстановления мощности. Объемы компенсации впрыска топлива показаны на рисунках 18 и 19. Объемы впрыска топлива при полных нагрузках 1400 об/мин и 1500 об/мин не компенсировались, поскольку цель уже была достигнута. Компенсационный объем впрыска топлива увеличивался с ростом частоты вращения двигателя из-за низкой общей эффективности турбонагнетателя (Рисунок 14). Также было увеличено отношение количества компенсации к количеству впрыска топлива в исходном цикле двигателя. Это можно объяснить увеличивающейся разницей между фактической мощностью и целевым значением (рис. 16).

Компенсационный объем впрыска топлива также увеличивался с увеличением нагрузки на двигатель при номинальной скорости, как показано на рис. 19. Однако компенсационный объем был небольшим по сравнению с цикловым объемом впрыска топлива исходного двигателя. Это показывает, что стратегия управления клапаном для восстановления давления наддува может почти соответствовать требованиям восстановления мощности для различных нагрузок при номинальной скорости.

Результаты рекуперации мощности в целевых рабочих точках представлены на рисунках 20 и 21. Тормозная мощность дизеля превысила целевое значение при использовании метода компенсации впрыска топлива. Таким образом, этот метод восстановления мощности вместе со стратегией управления восстановлением давления наддува улучшил динамические характеристики на больших высотах.

На рис. 22 показаны рабочие линии рекуперации мощности дизельного двигателя на большой высоте. Из карт компрессора видно, что рабочая линия с полной нагрузкой проходит через область наибольшей эффективности компрессора высокого давления (компрессор ТВР4). Также показаны соотношения давлений турбокомпрессора высокого давления (TBP4) и турбокомпрессора низкого давления (GT4508). Скорость турбокомпрессора низкого давления очень низкая (около 44000 об/мин) при высоких оборотах двигателя из-за способности самокомпенсации турбокомпрессора высокого давления и стратегии управления клапаном для восстановления давления наддува. Турбокомпрессор низкого давления всегда работал для сжатия всасываемого воздуха, а турбокомпрессор высокого давления играл важную роль во всем компрессорном процессе.

6. Выводы

На основании моделирования рекуперации мощности в дизельном двигателе с регулируемой двухступенчатой ​​системой турбонаддува на разных высотах можно сделать несколько выводов.(1) Скорость снижения давления наддува и мощности двигателя повлияло число оборотов двигателя. Способность к самокомпенсации менялась в зависимости от частоты вращения двигателя; лучшая самокомпенсация была достигнута при более высоких оборотах двигателя. (2) Согласованная, регулируемая двухступенчатая система турбонаддува смогла восстановить давление наддува на основе соответствующего управления перепускными клапанами турбины и компрессора. Два перепускных клапана имели свои режимы работы для разных скоростей и высот.(3) Рекуперация давления наддува не могла удовлетворить требования рекуперации мощности во всем диапазоне работы дизеля. Низкая общая эффективность турбонагнетателя повлияла на давление на входе в турбину и снизила динамические характеристики дизельного двигателя. (4) Метод компенсации впрыска топлива вместе со стратегиями управления клапанами для восстановления давления наддува может соответствовать целям восстановления мощности на разных высотах.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Ссылки

1. L. Shen, Y. Yang, J. Lei, Y. Bi, W. Yan и Y. Yang, «Изучение производительности и выбросов дизельного двигателя с турбонаддувом и промежуточным охлаждением на разных высотах, Сделки CSICE , vol. 24, нет. 3, стр. 250–255, 2006.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

2. Лю Р. , Лю Х. и Цинь Д., «Экспериментальное исследование характеристик дизельных двигателей с турбонаддувом на большой высоте (низкое давление воздуха)», Transactions of CSICE , vol. 21, нет. 3, pp. 213–216, 2003.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

3. H. Hiereth and P. Prenninger, Charging the Internal Combing Engine , Springer, Wien, Germany, 2005. 9054 1002 9003. 9003.

   N. C. Baines, Fundamentals of Turbocharging , Concepts NREC, Vermont, Vt, USA, 2005.

4. Watson, Turbocharging the Internal Combustion Engine , Macmillan Press, London, UK, 1982. SAE Paper 2004-01-0929, 2004.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

5. F. Steinparzer, «Шестицилиндровый двигатель BMW с двухступенчатым турбонаддувом», AutoTechnology , vol. 7, нет. 7, стр. 44–47, 2007.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

6. А. Плианос и Р. Стобарт, «Моделирование и управление дизельными двигателями, оснащенными двухступенчатой ​​турбосистемой», SAE Paper 2008-01-1018, 2008

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

7. Н. Ганди, Н. Гокхале, Ю. Агхав и др., «Разработка двухступенчатого турбонаддува для дизельного двигателя средней мощности для энергетических установок», SAE Бумага , 2012-28-0007, 2012.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

8. X. Liu, M. Wei, C. Ma и X. Shi, «Моделирование одноступенчатых и двухступенчатых дизельных двигателей с турбонаддувом на разных высотах», Transactions of CSICE , том. 28, нет. 5, pp. 447–452, 2010.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

9. X.