Устройство турбонаддува дизельного двигателя: Страница не найдена — Автомобильные двигатели

Содержание

Схемы управления турбонаддува дизельного двигателя

Описание и принцип работы турбонаддува двигателя

Среди всех возможных вариантов наддува двигателя внутреннего сгорания наибольшее распространение получил турбонаддув, в котором воздух подается в цилиндры при помощи специального устройства – турбокомпрессора (турбины). Вращение турбины осуществляют отработавшие газы, что позволяет существенно увеличить мощность двигателя без увеличения частоты оборотов последнего. Помимо этого, турбонаддув позволяет получать большие значения крутящего момента при небольшом расходе топлива. В сравнении с классическими конструкциями при аналогичной мощности турбированный двигатель имеет более компактные габаритные размеры.

Устройство системы турбонаддува

На практике турбонаддув применяется как на моторах, использующих дизельное топливо, так и на бензиновых. Однако наиболее часто эта система встречается именно на дизельном двигателе, поскольку для них характерна высокая степень сжатия, меньшая температура выхлопа и низкие обороты коленчатого вала. Более высокая степень сжатия обеспечивает повышение мощности турбированного двигателя и увеличивает его КПД.

В бензиновых моторах температура отработавших газов выше, что может спровоцировать эффект детонации, приводящий к быстрому износу поршневой группы. Для предотвращения этого явления необходимо использовать бензин с более высоким октановым числом, что не всегда является экономически выгодным.

Принцип работы турбины

Система турбонаддува состоит из следующих элементов:

  • Воздухозаборник;
  • Воздушный фильтр;
  • Перепускной клапан – регулирует подачу отработавших газов;
  • Дроссельная заслонка – регулирует подачу воздуха на впуске;
  • Турбокомпрессор – повышает давление воздуха во впускной системе. Состоит из турбинного и компрессорного колес;
  • Интеркулер – охлаждает воздух, способствуя лучшему наполнению цилиндров и снижению вероятности детонации;
  • Датчики давления – фиксирует давление наддува в системе;
  • Впускной коллектор – распределяет воздух по цилиндрам;
  • Соединительные патрубки – необходимы для крепления элементов системы между собой.

Принцип работы турбонаддува

Принцип работы системы турбонаддува заключается в следующем:

  • Отработавшие газы двигателя, проходя через турбокомпрессор, раскручивают турбинное колесо.
  • Вращение турбинного колеса передается компрессорному, поскольку они закреплены на одном валу.
  • Компрессор сжимает воздух, поступающий из воздухозаборника, и направляет его в интеркулер.
  • В интеркулере воздух охлаждается и поступает на впуск в цилиндры двигателя.

В турбокомпрессоре предусматривается возможность регулировки давления выхлопных газов на лопасти турбины с целью не допустить превышение давления наддува в системе. Это осуществляется с помощью перепускного клапана, который приводится в движение пневмо- или электроприводом. В свою очередь, управление приводом осуществляется электронным блоком управления, который считывает информацию с датчика давления.

Особенности эксплуатации турбированных двигателей

На режимах разгона автомобиля в силу инерционности системы возникает явление, получившее название “турбояма”. Сущность явления заключается в следующем:

  • Автомобиль движется с небольшой постоянной скоростью.
  • Турбина вращается в соответствующем режиме.
  • При резком нажатии на педаль ускорения в цилиндры двигателя подается больше топлива.
  • После его сгорания образуются отработавшие газы, которые с большей силой воздействуют на турбину и увеличивают мощность двигателя. Однако происходит это с некоторой временной задержкой.

Таким образом, между моментом нажатия на педаль и фактическим ускорением автомобиля присутствует некоторая временная задержка – “турбояма”. Также данное явление проявляется в виде недостатка крутящего момента на малых оборотах двигателя.

Виды систем турбонаддува

Производители разработали различные способы избавления от “турбоямы”:

  • Турбина с изменяемой геометрией. Конструкция предусматривает изменение сечения входного канала. За счет этого выполняется регулирование потока отработавших газов.
  • Два турбокомпрессора, установленных последовательно (Twin Turbo). На каждый режим работы (обороты двигателя) предусматривается свой компрессор.
  • Два турбокомпрессора, установленных параллельно (Bi Turbo). Схема разбиения на две турбины снижает инерцию системы, и турбояма становится не так ощутима.
  • Комбинированный наддув. Устройство предусматривает и механический, и турбонаддув. Первый включается при низких оборотах, второй при высоких.

Что такое турботаймер и для чего он необходим

Другой стороной инерционности системы с турбокомпрессором является необходимость снижать обороты постепенно. Нельзя резко выключать зажигание после того, как двигатель работал на высоких оборотах. Это обусловлено тем, что подшипники будут продолжать вращение, а поскольку масло не будет подаваться в систему – возникнет повышенное трение. Оно, в свою очередь, спровоцирует быстрый износ вала турбины.

Для решения этой проблемы применяется турботаймер. Это устройство устанавливается на приборной панели и подключается в цепь зажигания. После выключения зажигания ключом система запускает таймер, который глушит двигатель спустя некоторое время, давая возможность турбине снизить обороты до приемлемых значений.

Достоинства и недостатки системы турбонаддува

Подводя итоги, можно выделить плюсы и минусы использования на моторе турбонаддува. В числе достоинств:

  • увеличение мощности двигателя;
  • повышение КПД двигателя;
  • снижение расхода топлива.

К минусам можно отнести:

  • низкий крутящий момент на малых оборотах двигателя;
  • более высокая стоимость;
  • более сложное обслуживание и эксплуатация.

Источник

Принцип работы турбины на дизеле

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Мотор, на который установлен турбонаддув, называется турбодизелем.

Устройство турбины дизельного двигателя

Турбокомпрессор выполняет задачу по нагнетанию воздуха под давлением в цилиндры мотора: чем больше будет воздуха, тем больше топлива силовой агрегат сможет сжечь, что, в свою очередь, приведет к увеличению мощности двигателя без увеличения объема имеющихся цилиндров.

Турбонаддув имеет особую конструкцию из двух элементов:

  • турбина;
  • компрессор.

Компрессор усиливает поступление воздуха в топливную систему. Составные части компрессора находятся в алюминиевом корпусе. Внутри находится ротор, закрепленный на оси турбины. Вращаясь, ротор вбирает воздух: большая скорость вращения приводит к большему количеству попавшего внутрь воздуха. Для набора скорости существует турбина.

Турбина состоит из корпуса с ротором внутри. Поскольку все элементы устройства взаимодействуют с газами высокой температуры, они изготавливаются из специальных материалов, невосприимчивых к такому воздействию.

Как работает турбина на дизельном двигателе

Ротор и ось, на которой он закреплен, вращаются в разных направлениях. Частота вращения довольно велика, поэтому элементы плотно прижимаются друг к другу.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе следующий:

  • компрессор обеспечивает поступление воздуха из окружающей среды, который смешивается с дизельным топливом и затем направляется в цилиндры;
  • топливно-воздушная смесь загорается, начинают двигаться поршни. По ходу этого процесса образуются газы, поступающие в выпускной коллектор;
  • скорость движения газов, оказавшихся в корпусе, значительно возрастает. Вступая во взаимодействие с ротором, они приводят его во вращающееся положение;
  • вращение передается компрессорному ротору (за это отвечает вал), который снова втягивает новую порцию воздуха.

Таким образом, принцип работы основывается на взаимосвязи: чем сильнее вращается ротор, тем больше поступает воздуха, но при этом ротор увеличивает скорость вращения, если количество воздуха возрастает.

Как работает турбонаддув

Чтобы разобраться в работе турбонаддува, для начала следует уяснить понятия турбоподхвата и турбоямы.

Турбоподхват – ситуация, когда набравший скорость ротор увеличивает поступление воздуха в цилиндры, следствием чего становится повышение мощности двигателя.

Турбояма – момент небольшой задержки, наблюдаемый в работе турбины при увеличении количества поступившего горючего, что достигается нажатием на педаль газа. Задержка вызвана временем, которое нужно ротору для его разгона газами.

Турбонаддув увеличивает давление отработанных газов за счет более интенсивной работы двигателя. В то же самое время повышается и давление наддува: этот процесс требует контроля и регулировки, поскольку при достижении высоких значений велика вероятность поломки. Функции регулировки давления возложены на клапан, контролем предельно возможных значений занимаются мембрана и пружина с определенными значениями жесткости (когда достигается максимально допустимая величина, мембрана открывает клапан).

Работа турбины дизельного двигателя также требует контроля давления:

  1. компрессор через клапан, дабы снизить давление, сбрасывает лишний забранный воздух;
  2. когда давление поступившего воздуха достигает максимально допустимой величины, клапан выпускает газы, и ротор вращается с требуемой скоростью, а компрессор всегда забирает только нужное количество воздуха.

Минусы использования турбокомпрессора

У устройства есть определенные недостатки:

  1. возрастает расход топлива, что особенно ощущается при неправильной регулировке системы;
  2. температура в процессе сжатия повышается, что может привести к детонации. Чтобы избежать такой неприятности, необходим монтаж регуляторов, охладителей и ряда других элементов.

Турбированный мотор: правила эксплуатации

Чтобы дизельная турбина работала с максимальным КПД и как можно дольше не выходила из строя, нужно придерживаться определенных правил в процессе эксплуатации автомобиля:

  • придерживаться графика замены масла, что позволит не допустить засорения маслопровода абразивами;
  • использовать качественное моторное масло, соответствующее по характеристикам в паспорте двигателя;
  • не трогаться сразу после включения мотора – движок должен быть прогрет;
  • сразу после прекращения движения не выключать двигатель, дав ему хотя бы 10 секунд поработать на холостых оборотах.

Как работает турбина: видео

Что такое турбо-яма?

Крыльчатка турбокомпрессора способна развивать до двухсот тысяч оборотов в минуту, благодаря чему данное устройство отличается большой инерционностью или, говоря иначе, имеет «турбо-яму», которая проявляется при резком нажатии на педаль газа. В этот момент крыльчатка медленно приводится в движение, и приходится некоторое время ждать, чтобы автомобиль начал набирать скорость.

Этот эффект имеет продолжительность всего несколько секунд, но, тем не менее, он не доставляет особого удовольствия при разгоне машины. На сегодняшний день производители смогли устранить эффект «турбо-ямы» путем установки двух перепускных клапанов. Один предназначен для выработанных газов, задача второго состоит в том, чтобы перепускать избыток воздуха в трубопровод турбокомпрессора из впускного коллектора.

Благодаря этой системе обороты крыльчатки при сбросе газа уменьшаются в замедленном темпе, в то время как при резком нажатии на педаль акселератора происходит поступление воздушной массы в двигатель в полном объеме.

Функция турбины, настройка

Функция турбокомпрессора заключается в том, чтобы увеличивать выходную мощность и крутящий момент двигателя. Благодаря турбине производители могут уменьшать количество рабочих цилиндров в двигателе без снижения мощности и крутящего момента.

Также все чаще стали выпускаться дизельные двигатели с двумя турбинами (Bi-Turbo), что позволяет производителям не только добиваться потрясающий мощности от дизельных автомобилей, но снижать уровень вредных веществ в выхлопе до рекордных значений.

Недавно также стали появляться турбины, которые могут работать, как от электричества, так и традиционно от газа, поступающего из выхлопной системы. Благодаря этому инженеры добились максимальной мощности и крутящего момента при небольших оборотах двигателя.

Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей

На некоторые двигатели устанавливается два турбокомпрессора разного размера. Малый турбокомпрессор быстрее набирает обороты, снижая тем самым задержку ускорения, а большой обеспечивает больший наддув при высокой скорости вращения двигателя.

Когда воздух сжимается, он нагревается, а при нагревании воздух расширяется. Поэтому повышение давления от турбокомпрессора происходит в результате нагревания воздуха до его впуска в двигатель. Для того, чтобы увеличить мощность двигателя, необходимо впустить в цилиндр как можно больше молекул воздуха, при этом не обязательно сжимать воздух сильнее.

Охладитель воздуха или охладитель наддувочного воздуха является дополнительным устройством, которое выглядит как радиатор, только воздух проходит как внутри, так и снаружи охладителя. При впуске воздух проходит через герметичный канал в охладитель, при этом более холодный воздух подается снаружи по ребрам при помощи вентиляторов охлаждения двигателя.

Охладитель увеличивает мощность двигателя, охлаждая сжатый воздух от компрессора перед его подачей в двигатель. Это значит, что если турбокомпрессор сжимает воздух под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), охладитель осуществит подачу охлажденного воздуха под давлением 7 фунт/дюйм2 (0,5 бар), который является более плотным и содержит больше молекул, чем теплый воздух. Турбокомпрессоры также обладают преимуществом на большой высоте, где плотность воздуха ниже. Обычные двигатели будут работать слабее на большой высоте над уровнем моря, т.к. на каждый ход поршня подаваемая масса воздуха будет меньше. Мощность двигателя с турбокомпрессором также снизится, но менее заметно, т.к. разреженный воздух легче сжимать.

При установке мощного турбокомпрессора на двигатель с впрыском топлива, система может не обеспечить необходимое количество топлива — либо программное обеспечение контроллера не допустит, либо инжекторы и насос не смогут осуществить необходимую подачу. В этом случае необходимо осуществлять уже другие модификации для максимального использования преимуществ турбокомпрессора.

Схема турбины с изменяемой геометрией (VNT)

Она также известна под названием – трубина с переменным соплом. Данный тип турбины используется в дизельных двигателях. Девять подвижных лопастей, установленных в турбокомпрессоре, регулируют прохождение потока газов к турбине. Увеличение и блокировка потока газов достигается при помощи привода, регулирующего угол наклона девяти лопастей. Скорость потока газов и давление нагнетаемого воздуха согласуются с количеством оборотов двигателя во время изменения угла наклона лопастей.

Некоторые двигатели используют несколько турбокомпрессоров. Возможно использование двух (Твин Турбо), трех или же четырёх. В таких конструкциях они устанавливаются последовательно. Первый используется при низких оборотах, а второй — при высоких. Также существует схема установки компрессоров, при которой они располагаются параллельно друг другу. Она используется на V-образных двигателях. На каждый ряд цилиндров приходится по компрессору. Бытует мнение, что один большой турбокомпрессор менее производителен, чем два маленьких.

Система смазки

Это неотъемлемая составляющая любой турбины. Принцип работы системы смазки простой. Масло подается между подшипником и корпусом компрессора через множество каналов под давлением. Также она охлаждает нагретые детали компрессора. На некоторых двигателях турбина сопряжена с общей системой охлаждения. Благодаря этому достигается лучшее охлаждение.

Типы турбин

  • Раздельный. Он имеет два сопла для каждой пары цилиндров и два входа для отработавших газов. Первое сопло предназначено для быстрого реагирования, второе служит для максимальной производительности. В конструкции есть разделенные выпускные каналы. Сделано это для предотвращения перекрытия каналов при выпуске выхлопных газов.
  • Компрессор с переменным соплом. Также он известен, как турбина с изменяемой геометрией. Применяется на моторах с маркировкой TDI от «Фольксваген». Здесь в конструкции имеется 9 подвижных лопастей. Они могут регулировать поток выхлопных газов, что идут к турбине. Угол наклона лопастей – регулируемый, что позволяет согласовать давление нагнетаемого воздуха и скорость движения газов с оборотами ДВС.

Для большей производительности на автомобиль может быть установлено два компрессора. Такие системы получили маркировку «Твин-турбо».

Устанавливаются данные механизмы последовательно. При этом первая турбина работает на низких оборотах, а вторая на высоких. На V-образных моторах нагнетатели устанавливаются параллельно (на каждый ряд по одной турбине). Как показывает практика, установка двух небольших компрессоров значительно эффективнее, чем применение одного, но большого.

Паровая турбина

Принцип работы ее немного иной. Пар, который образуется в котле, под давлением попадает на крыльчатку турбины. Последняя совершает обороты, тем самым, вырабатывая механическую энергию. Обычно такая турбина соединена с генератором и применяется на электростанциях. Благодаря механической энергии, генератор производит электричество. Мощность таких агрегатов может достигать 1000 МВт.

Однако данный показатель существенно зависит от перепада давления пара на входе и выходе. Также подобные турбины применяются для привода питательного насоса, на кораблях и судах с ядерной установкой. Что касается военных кораблей, здесь применяется газовая турбина. Принцип работы ее заключается в следующем. Газ поступает через сопловой аппарат компрессора в область низкого давления. При этом он расширяется и ускоряется. Затем поток газа двигает лопатки турбины. Последние передают усилия на вал через диски. Таким образом создается полезный крутящий момент.

Источник

Ремонт турбины дизельного двигателя на Nissan X-Trail T31

Турбина дизельного мотора (турбокомпрессор) — устройство, состоящее из крыльчатки, установленной на вал и корпуса, который по виду похож на раковину улитки. Хотя конструкция турбины достаточно проста, при её изготовлении необходимо особое качество литья, а допуски по точности подгонки её деталей не превышают долей миллиметра. Устройство обеспечивает нагнетание воздуха, что увеличивает мощность двигателя. Приводится в действие выхлопными газами, поступающими из выхлопного коллектора.

Неисправности турбин дизельных моторов

Из-за чего турбина может выйти из строя? При активной эксплуатации распространенным видом поломки является износ паза уплотнительного кольца и подшипников, а также выход из строя патрубка, который соединяет турбокомпрессор и впускной коллектор.

Из-за неправильного монтажа или обслуживания турбокомпрессора может возникнуть закупорка масляных каналов и дефицит смазки, который приводит к ускоренному износу подшипников или повреждению вала. К тем же проблемам может привести несвоевременная замена масла, а также ухудшение его смазывающих свойств из-за попадания в него топлива или воды.

К другим возможным причинам поломки относится механическое повреждение деталей турбины из-за попадания в неё посторонних предметов в процессе работы. Причиной проблемы может стать гайка, камень, кусочек стекла: попав в турбину, они могут привести к поломке лопастей турбокомпрессора, снижению давления воздуха и уменьшению показателей мощности мотора. Падение давления, создаваемого турбиной, также может быть из засорившегося воздушного фильтра.

Если диагностика турбины дизельного двигателя показала одну из перечисленных видов поломок, потребуется замена устройства на новое.

Стоимость диагностика дизельных двигателей и ремонта турбин

Нужен ремонт дизельных турбин по адекватной цене? Обратитесь в автосервис «Автоклуб 8»! Мы проведем оперативную диагностику, выявим неисправность, произведем ремонт или замену устройства с гарантией качества работ.

Ремонт турбины дизельного двигателя своими руками


Неисправности турбины дизельного двигателя, несмотря на заявленный производителями 10-летний срок эксплуатации, встречаются довольно часто. В то же время от функционирования данного элемента конструкции зависит работоспособность мотора. Из этого можно сделать следующий вывод:
  • Необходимо регулярное обслуживание турбины.
  • Устройство турбины

Корпус турбины, устанавливаемой вместе с дизельным двигателем, изготавливается из чугуна. При активной эксплуатации автомобиля чаще из строя выходят постели, расположенные под подшипниками, а также гнезда уплотнительного кольца.

Сама турбина внешне напоминает раковину улитки. Движение компрессора проводится через вал, на который монтируется крыльчатка. Первый изготавливается из сплава алюминия, отличающегося повышенной стойкостью к воздействию жара, а второй – из среднелегированной стали. Ввиду особенностей конструкции обоих элементов в случае поломки их заменяют на новые.

Турбина имеет достаточно сложную форму. Через ее внутреннюю часть подаются выхлопные газы, нагнетаемые компрессором, за счет которых увеличивается начальная мощность двигателя.

Признаки неисправностей

Изготовление турбины – это достаточно трудоемкий процесс, несмотря на кажущуюся простоту ее конструкции. Производителями агрегата приходится вымерять его размеры до долей миллиметра.

Прежде чем осуществлять ремонт турбин дизельных двигателей, необходимо провести предварительную диагностику.

Любые ошибки в ходе восстановления ткр приводят к резкому удорожанию работ ввиду высокой стоимости агрегата. Для выявления неисправностей и их устранения потребуется помощь опытного специалиста. Однако можно провести диагностику мотора самостоятельно. На наличие проблем с двигателем могут указать следующие признаки неисправности турбины:

  1. Выхлопные газы приобрели черный, сизый или синеватый оттенок.
  2. Мотор начал сильно шуметь в разных режимах работы.
  3. Температура двигателя регулярно достигает высоких отметок (наблюдается перегрев).
  4. Силовая установка стала потреблять заметно больше топлива и масла.
  5. Появление четких хлопков во время работы мотора, свиста или глухого гула.
  6. Снижение динамики автомобиля вследствие уменьшения уровня тяги. На низких оборотах силовой агрегат работает нестабильно.
  7. Появление запаха масла.

Какие турбины ставят на КамАЗ

Сегодня самой распространенной является турбина КамАЗ Евро-2. Ею оснащаются 4 марки двигателей:

  • 740.31-240;
  • 740.30-260;
  • 740.50-360;
  • 740.51-320.

Компрессоры выпускают 3 российских предприятия. Объединение «КамАЗ» и ОАО «Турботехника» производят турбоагрегаты ТКР-7. Характеристики изделия, выполненного по двухконсольной схеме, позволяют применять их и на моторах «Евро-1». Белорусское предприятие в городе Борисов изготавливает аналог турбины ТКР-7. Немецкий концерн Borg Warner Turbo Systems выпускает изделия высокого качества — с более высокими характеристиками, чем российские и белорусские.

Автомобили, оснащенные силовыми агрегатами Cummis, комплектуются своими компрессорами. Необходимо знать, что кроме этих двигателей, остальные оснащаются парными турбинами: правого и левого исполнения. КамАЗы Евро-3 чаще всего комплектуются агрегатами немецкой торговой марки Schwitzer.

Причины появления поломок

Неисправности турбокомпрессора появляются по ряду причин.

Чаще всего поломки дизельного двигателя и турбины возникают из-за несвоевременной замены масла.

Длительное использование старой смазки, попадание в нее воды или топлива приводит к быстрому износу подшипников, закупорке масляных каналов или повреждению оси. Неисправный элемент подлежит замене. Отремонтировать его нельзя. К описанным последствиям приводит использование слишком густого масла.

Второй наиболее «популярной» причиной появления проблем с турбокомпрессором является снижение давления в масляных шлангах, вызванное неправильной установкой этих элементом или самой турбины. Эта проблема может привести к быстрому износу колец, шейки вала, подшипников.

Важно заметить: 5-минутная работа дизельного двигателя без масла наносит серьезные и непоправимые повреждения силовому агрегату.

Так же не следует забывать о том, что в турбокомпрессор могут попасть посторонние предметы. Их появление в работающей турбине приводит к поломкам лопастей колеса и ротора, из-за чего снижается уровень создаваемого давления.

Наши услуги

Специалисты нашего сервиса готовы оперативно выполнить ремонт дизельного двигателя целиком и отдельно турбины. Когда турбокомпрессорное устройство не подлежит восстановлению, требуется его замена. Мы работаем напрямую с производителями запасных частей на любой автомобиль, поэтому самостоятельно закажем нужную деталь.

Любая услуга, связанная с ремонтом авто, оказывается точно в рок и с гарантией качества. Дизельный силовой агрегат требует профессиональной диагностики, что является самым весомым аргументом обращения к нашим мастерам!

Ремонт турбины

Ремонтировать свой двигатель рекомендуется на специализированной станции. Однако устранение некоторых неполадок можно осуществить и самостоятельно.

Для начала необходимо произвести визуальный осмотр турбины и оценить ее работу. Ремонт турбины своими руками начинается с проверки уровня масла и его качества. Кроме того, следует оценить вероятность попадания посторонних предметов внутрь конструкции.

Если указанные причины были исключены, то можно приступать к анализу цвета выхлопа. Изменение оттенка, а также снижение тяги нередко свидетельствуют о проблемах на впуске или выпуске. В первом случае речь идет об уменьшении объема подаваемого воздуха, во втором – о наличии утечек.

Чтобы проверить работоспособность турбины, необходимо запустить двигатель. Силовой агрегат не должен издавать никаких посторонних звуков типа скрипа или свиста. В исправном моторе с турбиной не прорывается воздух из соединений. Следом нужно проверить состояние воздушного фильтра.

В основном проблемы с функционированием впуска и выпуска возникают именно с этим элементом. Если фильтр выглядит нормально, то следом за ним необходимо проверить сливной маслопровод. В нем нередко образуются перегибы, повреждения или пробки.

Далее наступает очередь ротора. Его нужно несколько раз прокрутить вокруг своей оси.

Если ротор цепляет за корпус турбины, она подлежит ремонту.

Когда двигатель во время работы издает много шума, следует проверить:

  1. Все трубопроводы на предмет выявления их износа.
  2. Ось турбины.
  3. Ротор.

При наличии проблем с любым из описанных элементов конструкции потребуется квалифицированный ремонт двигателя и турбины.

О наличии неисправностей может сообщает некорректная работа системы наддува. Чтобы проверить последнюю, потребуется сторонняя помощь. Прежде всего следует найти патрубок, который соединяет турбину и впускной коллектор. Затем нужно запустить двигатель и пережать указанный патрубок рукой.

В этот же момент второй человек должно нажать на педаль газа и удерживать ее в течение 3 — 5 минут. Исправный патрубок отвечает на подобные действия водителя, раздуваясь под давлением. Описанный эксперимент необходимо повторить 3 — 4 раза. Если ни в одном из случаев патрубок не раздувается, значит, турбина неисправна.

Вне зависимости от того, какие появились «симптомы», указывающие на наличие проблем с системой наддува, рекомендуется тщательно осмотреть патрубки, фланцы, коллекторы и другие элементы двигателя на наличие в них трещин.

Что важно знать о турбонаддуве

Идею с внедрением турбонаддува в обычный двигатель внутреннего сгорания нельзя назвать новой. Она появилась ещё на заре автомобилестроения, в начале прошлого века. И только в 90-е годы турбомоторы пошли в массовое производство благодаря внедрению новых технологий, позволяющих всем узлам и деталям долго служить без ремонта.

Суть турбонаддува — в принудительном нагнетании воздуха в цилиндры за счёт создания на входе во впускной тракт зоны повышенного давления. Тогда при нажатии на педаль акселератора и открытии дроссельной заслонки в коллектор попадает гораздо больше воздуха, чем при атмосферном давлении, когда двигатель всасывает его самостоятельно. Соответственно, система питания увеличивает подачу горючего и в цилиндры направляется больший объём топливовоздушной смеси, за счёт чего мощность двигателя возрастает.

Принцип работы турбонаддува с охлаждением воздуха

Разъяснение. Размер камеры сгорания — величина постоянная, поэтому на обычном моторе в неё помещается ограниченное количество смеси топлива с воздухом. Чтобы повысить мощность, нужно «впихнуть» в пространство камеры больший объём горючего. Единственный способ это реализовать — создать высокое давление для сжатия смеси, чтобы она занимала меньше места. Что и выполняет турбонагнетатель.

Существует несколько устройств, предназначенных для нагнетания воздуха в двигатель авто:

  • компрессор;
  • газовая турбина;
  • электрический нагнетатель.

Все перечисленные агрегаты выполняют одну задачу, но делают это настолько по-разному, что лучше их рассмотреть по отдельности.

Турбокомпрессор с ременным приводом

Принцип действия турбокомпрессора

Данный тип нагнетателя представляет собой отдельный агрегат, приводимый в движение ременной передачей от коленчатого вала, с системами смазки и охлаждения двигателя он никак не связан. Для сбрасывания лишнего давления, могущего возникнуть во впускном тракте в определённых режимах работы, к воздуховодам дополнительно подключается специальный клапан. Чаще всего на автомобилях применяется 2 типа компрессоров:

  1. Центробежный. По форме корпус напоминает улитку, внутри которой установлена крыльчатка.
  2. Винтовой. Здесь давление создаётся за счёт взаимного вращения двух валов с лопастями, похожими по форме на шнек.

Устройство турбокомпрессора центробежного типа

Справка. Как правило, для тюнинга машины своими руками используется первый вариант, поскольку «улитка» дешевле, меньше по размерам и проще в установке.

Из-за того, что производительность турбокомпрессора ограничена частотой вращения коленчатого вала, он способен создать давление не выше 0,7 Бар (номинальный напор — 0,5 Бар). Агрегат повышает мощность двигателя на 15—30%!при максимальных оборотах собственного вала до 40 тыс. об/мин, а это довольно ощутимая прибавка. Вместе с тем компрессор обладает следующими достоинствами:

  • надёжность в работе и долговечность;
  • не нуждается в постоянном обслуживании;
  • не зависит от состояния двигателя и моторного масла, не испытывает воздействия высоких температур;
  • прост в монтаже, что делает его доступным для самостоятельного тюнинга.

Устройство винтового турбокомпрессора

Рекомендуем: Обзор антифриза pilots: виды, отзывы, особенности, фото и видео

При работе турбокомпрессора ощущение «подхвата» возникает примерно от 2800 об/мин коленвала и выше. Реакция на педаль газа происходит без запаздывания, то есть, нет провала под названием «турбояма», свойственной другим нагнетателям. Но при высоких оборотах коленчатого вала (примерно от 5000 об/мин) производительности агрегата не хватает и прирост мощности не столь заметен.

Как функционирует газовая турбина

Говоря простыми словами, турбина представляет собой 2 «улитки» с крыльчатками, насаженными на общий вал. Первая, называемая горячей, встраивается в выхлопной тракт сразу после коллектора и приводится в действие отработанными газами. Вторая «холодная» улитка, вращаемая первой, нагнетает воздух для подачи в двигатель. На данный момент это наиболее распространённая конструкция, применяемая в серийном производстве машин.

Так выглядит турбина, действующая от выпускных газов

Кратко про особенности турбин:

  1. Скорость вращения вала с крыльчатками достигает 200 тыс. об/мин, а максимальное давление — 2 Бар.
  2. Агрегат обеспечивает прирост мощности двигателя 50%!и более.
  3. Подшипники вала, вращающегося с огромной скоростью, постоянно омываются моторным маслом, для чего турбина подключена к системе смазки двигателя. Оно же отводит от подшипников лишнее тепло, уберегая их от перегрева.
  4. Крыльчаткам требуется время, чтобы раскрутиться до положенной скорости. Поэтому ощутимый «подхват» появляется после 4 тыс. об/мин коленчатого вала. Если резко нажать на газ при низких оборотах, то напора выхлопных газов не хватит для нагнетания и вы почувствуете «провал» или так называемую турбояму.
  5. В отличие от компрессора, турбина сохраняет прибавку к мощности на самых высоких оборотах.
  6. В летнее время воздух, проходящий через разогретую «улитку», тоже нагревается и расширяется в объёме. Чтобы из-за этого явления давление на впуске не упало, воздушный поток необходимо предварительно охладить в интеркулере — дополнительном радиаторе.

Турбированное авто с радиатором — интеркулером

Справка. Для устранения турбоямы на машинах применяется комбинация из двух нагнетателей — компрессора и турбины. Первый добавляет крутящего момента на низких оборотах коленвала, а вторая подхватывает на высоких.

Устройство газовой турбины

В силу своей конструкции и принципа работы газовые турбины страдают такими недостатками:

  • узел нагревается до высокой температуры;
  • зависимость от технического состояния мотора и его смазки;
  • низкий ресурс по сравнению с компрессором, интервал между ремонтами турбины составляет около 150 тыс. км;
  • уплотнение подшипников, работающее в экстремальном режиме, понемногу пропускает масло, поэтому его расход в турбированном двигателе составляет 1—1,5 л на 100 км пробега;
  • моторную смазку приходится чаще менять из-за работы нагнетателя;
  • высокая стоимость агрегатов и ремонта;
  • быстро растягивается цепь ГРМ, а срок службы ремня уменьшается;
  • сложность самостоятельной установки и присоединения к системам двигателя.

Схема работы газовой турбины

Как и в случае с компрессором, для сброса излишков давления на впускном тракте устанавливается автоматический клапан. С его помощью развиваемое давление можно регулировать, например, уменьшить, когда на машине стоит штатный неподготовленный мотор.

Принцип работы турбонаддува — видео

Об электрических турбонагнетателях

В последнее время на рынке автозапчастей появились электрические нагнетающие устройства, декларируемые как самые дешёвые и простые агрегаты, обеспечивающие значительную прибавку к мощности. По факту это кусок трубы со встроенной крыльчаткой, вращаемый электродвигателем. Согласно инструкции, нагнетатель нужно установить на воздухозаборном патрубке и подключить к бортовой сети автомобиля через реле (идёт в комплекте).

Установочный комплект с электротурбиной

Рекомендуем: Обзор моторного масла марки gm dexos 2 longlife 5w-30: фото и видео

Практическое тестирование подобных устройств с использованием стенда показало прибавку всего 1—2 л. с., что абсолютно не ощущается водителем. Причины следующие:

  • скорость вращения крыльчатки составляет всего 5 тыс. об/мин, что несравнимо даже с компрессором;
  • эта скорость не меняется в зависимости от оборотов коленчатого вала;
  • конструктивно агрегат не способен развивать высокое давление, что является решающим фактором при турбировании.

Так выглядит электрическая турбина, установленная на авто

Справка. Давление воздуха величиной 1 Бар считается очень высоким. Для сравнения: мощные вентиляционные установки, обслуживающие большие торговые центры, развивают напор около 3000 Па или всего 0,3 Бар. Компрессор турбодвигателя даёт 0,7 Бар, а турбина — до 2 Бар. Маленький электрический моторчик с крыльчаткой не обеспечит и десятой доли необходимого давления, хотя производительность у него приемлемая.

Турбина с электромотором

В продаже встречаются и другие типы электрических нагнетателей, внешне похожих на турбокомпрессор, но с приводом от электродвигателя. Эти устройства способны развивать требуемое давление, но при этом отбирают львиную долю энергии, вырабатываемой генератором. В то время как традиционные турбины крутятся от потока газов, чья энергия не используется на обычных машинах.

Отсюда напрашивается вывод: электрические турбонагнетатели пока не представляют интереса для любителей тюнинга, так что покупать их бессмысленно.

Профилактика неисправностей турбины

Чтобы увеличить срок эксплуатации турбины, нужно соблюдать несколько простых правил:

  1. Использовать только качественные масло и горючее.
  2. Отказаться от быстрых промывок турбины. Такая процедура способна за раз полностью вывести из строя агрегат.
  3. Своевременно менять воздушные фильтры.
  4. Замену масла необходимо производить после каждых 7 тысяч километров пробега.
  5. Обязательно прогревать автомобиль с турбированным дизельным двигателем.
  6. По завершении длительной поездки машина должна в течение трех минут поработать на холостых оборотах. Это позволит исключить появление углеродного осадка.
  7. Регулярное проведение диагностики силовой установки.

Проведение ремонта турбин дизельных двигателей своими руками

Автор:

Максим Марков

Эффективность турбонагнетателя при установке на двигатель сомнений не вызывает. Значительно возрастает мощность и крутящий момент мотора. Продолжительная эксплуатация, несвоевременное техническое обслуживание со временем приводят к необходимости провести ремонт турбин дизельных двигателей. Но прежде чем проводить такое обслуживание, следует вспомнить устройство этого узла, правильно диагностировать нарушение нормальной работы.

Назначение турбины и ресурс


Работа турбонагнетателя направлена на увеличение потока подаваемого воздуха в камеру сгорания. Это приводит к более полному и быстрому сгоранию топлива, в результате чего на нужных режимах двигатель дает большую отдачу. Конструкторам не приходится увеличивать рабочий объем двигателя, проводит сложную техническую модернизацию.
Используют турбонаддув как на дизельных моторах, так и с бензиновыми агрегатами. Большую эффективность при этом демонстрируют как раз дизеля. Это связано с высокой степенью сжатия у агрегата на дизельном топливе и меньшим числом оборотов при работе. В последнее время перспективным называют газотурбинный двигатель, который уже разработан для тракторов, грузовых авто.

С учетом высоких затрат на ремонт, владельцы стремятся как можно дольше сохранить работоспособность турбокомпрессора. Увеличение ресурса напрямую связано с пониманием особенностей работы турбинного нагнетателя. Крыльчатка начинает работу с первых секунд пуска мотора, а останавливается несколькими секундами позже остановки коленчатого вала. При малых оборотах двигателя давление выхлопных газов не позволяет раскручивать турбину. Включение происходит с ростом оборотов, и у движка словно открывается второе дыхание.

Изначально ресурс нагнетателя не уступает аналогичным показателям самого мотора. Преждевременный выход из строя турбины связан с высокими температурными нагрузками, высокой скоростью вращения.

Описание конструкции турбокомпрессора — нюансы

Одна из распространенных ошибок, регулярно допускаемых теми, кто решился на самостоятельный ремонт ТК — турбокомпрессор, связана с непониманием демпфирующего эффекта, заложенного в конструкцию подшипникового узла агрегата. Именно этот вопрос требует некоторых пояснений, поскольку непонимание может привести к печальным последствиям.

Необходимость демпфирования связана с особенностями работы двигателя. Выхлопные газы поступают в выпускной коллектор и далее на рабочее колесо турбины порциями в соответствии с тем, как открываются выпускные клапаны двигателя. Таким образом, поток не является однородным – воздействие его на ротор турбины имеет импульсный характер. Для компенсации ударного воздействия потребовалось бы придание ротору гораздо большей жесткости, что привело бы к увеличению размеров и веса всего агрегата. Выход был найден в виде применения в подшипниках скольжения втулок плавающего типа, которые на стороне корпуса выполняют демпфирующую функцию.

Между плавающей втулкой и корпусом имеется определенный зазор, в котором образуется масляная пленка, практически идентичная той, которая образуется между ротором и втулкой. Втулка вращается с частотой, примерно вдвое меньшей частоты вращения ротора, а две масляные пленки успешно компенсируют импульсное воздействие отработанных газов на ротор турбины, выполняя амортизирующие функции.

При самостоятельном ремонте турбины может быть диагностирован якобы повышенный люфт между втулкой и корпусом, это принимается за дефект, после чего из соответствующего материала (обычно бронзы) вытачиваются втулки, которые запрессовываются в корпус с некоторым натягом. Аналогия очевидна – эти втулки напоминают втулки в головке шатуна или в стартере, но эта ошибка приводит к печальным последствиям. Турбина работает на предельных режимах, и отсутствие одной масляной пленки приводит к снижению демпфирующего эффекта, отчего многократно увеличивается износ подшипников скольжения. В граничных случаях может даже произойти поломка вала ротора.

Конструктивные особенности


Для понимания возможных отказов следует вспомнить и конструктивное исполнение турбины, используемой с дизельными моторами. В состав системы турбонаддува входит:

  1. Крыльчатка компрессора .
  2. Лопастное колесо нагнетателя .
  3. Опорный вал .
  4. Узел подшипников .
  5. Смазывающий штуцер .
  6. Регулятор управления давлением наддува .

При работе турбины возникает разогрев воздуха, что приводит к повышению его плотности. Поэтому требуется включение охладителя (интеркулера), чтобы вернуть параметры в норму.

Наибольшее воздействие в работе получают подшипники скольжения с учетом высокой скорости вращения. Поэтому значение обслуживания с позиции своевременной замены масла очень велико. Кстати, и моторное масло для дизельного двигателя с турбиной следует выбирать только учетом рекомендаций производителя.

К другим, нарушающим нормальную работу турбины причинам, относят резкий старт на непрогретом двигателе, остановка двигателя после интенсивного ритма без выдержки для работы на холостых оборотах.

Что нужно для реставрации турбонагнетателя

Если владелец авто уверен в своих возможностях, то для процедуры восстановления турбокомпрессора ему пригодятся такие приспособления:

  • Вкладыши нескольких размеров;
  • Сальники;
  • Кольца;
  • Винты;
  • Шайбы;
  • Шурупы;
  • Запасные вкладыши;
  • Ключи торцевые и рожковые;
  • Отвертки;
  • Киянка;
  • Съемник;
  • Фигурная плавка;
  • Кусачки с раздвижными губками.

Разобрать железо проще, чем собрать. Желательно обозначать все места креплений элементов турбины, и их расположение относительно друг друга.

Чтобы понимать возможные отказы механизма, следует предварительно изучить конструкцию турбины дизельного мотора. Система турбонаддува включает:

  • Крыльчатку компрессора;
  • Лопастное колесо нагнетателя;
  • Опорный вал;
  • Узел подшипников;
  • Смазывающий штуцер;
  • Регулятор управления давление наддува.

Возможные неисправности и их диагностика

  1. Утечка моторного масла , попадание его в поступающий в цилиндры воздух.
  2. Пропускание воздуха через уплотнители патрубков , потеря мощности.
  3. Засорение подающего и отводящего масляных каналов .
  4. Появление трещин или деформаций корпуса или деталей турбины .
  5. Недостаточное поступление воздуха через воздушный фильтр .

Обнаружить неисправности турбины дизельного двигателя на начальном этапе легче по анализу выхлопных газов. Их цвет позволяет предварительно определить возможное отклонение:

  • синий оттенок свидетельствует о попадании в воздух капелек масла ;
  • дым белого цвета укажет на засорение отводящего масло канала ;
  • черный дым свидетельствует о нехватке воздуха в цилиндрах, т.е. об утечке .

Дополнительные признаки неисправности турбины выражаются в потере машиной динамических характеристик. Близкую поломку означает и появление посторонних шумов в работе турбины. Это может быть связано с износом подшипников, деформацией корпуса и подвижных деталей.

При появлении первых признаков не спешите сразу на платную диагностику. Не сложно проверить работу турбины дизельного двигателя своими руками. В первую очередь с учетом симптомов проверяем уровень моторного масла. Если снижение уровня составляет более 1 литра на тысячу км, то анализируем цвет выхлопа.

При выявлении белого и сизого дыма, вопрос как проверить турбину на дизельном двигателе решается по следующему алгоритму:

  1. Восстановите в памяти , когда проводилась последняя замена воздушного фильтра. При плохом пропуске воздуха возникает разница в давлении между блоком подшипников и корпусом. Масло начинает проникать в корпус турбокопрессора. Это и есть причина сизого дыма. Если фильтр чистый, переходим ко второму этапу.
  2. Проверяем канал выхода масла . Наличие загибов, трещин или обычной пробки делает неисправной схему удаления масла из турбины. В некоторых случаях достаточно почистить каналы, и их нормальное состояние приведет к восстановлению всех показателей. Еще одной причиной такого поведения турбины называют нарушение нормальной вентиляции картерных газов. Здесь без помощи моториста не обойтись.
  3. На следующем этапе проверяется состояние механических частей турбины . Проверяется осевой люфт, что способствует возможному касанию крыльчатки стенок турбины. Любые задиры и потертости требуют немедленного их устранения. Здесь уже на вопрос как проверить турбину дизельного двигателя ответят только в специализированном сервисе.

При устранении люфта требуется тонкая регулировка. К примеру, осевое смещение вала не должно превышать 0,05 мм, а радиальный люфт допускается в максимальном значении – 1 мм. Согласитесь, что настройка возможна только после замены изношенных деталей с использованием специальных приборов.

Своевременное обнаружение отклонений в работе поможет избежать дорогостоящего ремонта. Вполне вероятно, что при ранней диагностике неисправностей, их устранение окажется достижимым путем промывок, и заменой расходных материалов.

Так какой же люфт считается нормальным (НОРМЫ)?

Вообще это заложено у каждого производителя. Нет общепринятого значения и норм, все зависит от размеров и мощности.

НО в целом есть определенные параметры, которые проглядываются на многих аппаратах.

Радиальный люфт – гуляет в пределах 0,5 – 1,5 мм (у различных производителей по-разному)

Допустимый зазор от «крыльчатки» и корпуса турбины – 0,5 – 1,1 мм

Собственно если вы сняли турбину, и у нее есть люфт, это не означает что она неисправна, у новой, скорее всего, будет все тоже самое. Просто прикиньте, хотя бы с элементарными инструментами, на какое расстояние от стенки находится турбинное колесо.

А вот если вы ее сняли, видите поломанную крыльчатку, задранные стенки, и еще огромный люфт, значит ей пришел конец.

Сейчас видео версия, смотрим

НА этом заканчиваю, думаю мои статья и видео вам понравились. Искренне ваш, АВТОБЛОГГЕР.

Лада 21099 турбо PROJECT ORIGIN › Бортжурнал › Ремонт турбины (турбокомпрессора) своими руками

Перед ремонтом турбины нужно ее тщательно осмотреть с внешней стороны с целью выявления наличия всех составных частей, внешних дефектов и деформаций.

Затем с турбины снимаются обе «улитки» и визуально определяется состояние обеих крыльчаток. Довольно часто крыльчатки имеют физические повреждения видные не вооруженным глазом. Такие повреждения сразу говорят о том, что ремонт турбины неизбежен. Если турбина гонит масло

Затем происходит дефектовка всех составляющих частей турбины для выявления пригодности каждой части к восстановлению. Части признанные не пригодными — необходимо заменить новыми.

Ремонт турбин дизельных и бензиновых двигателей в принципе ничем не отличаются и происходит в несколько этапов:

После этого, детали прошедшие дробеструйную обработку снова промываются для смыва и полного удаления возможно оставшихся на деталях твердых частиц. Многочисленные повреждения лопаток компрессорного колеса.

Кроме визуально видных повреждений крыльчаток, основными повреждениями являются повреждения опорных подшипников, стопорных колец, втулок и самого вала. Обычно эти повреждения происходят от отсутствия поступления масла к рабочим поверхностям при работе турбины или использование не рекомендованных масел. Повышенный износ шейки вала.

Причина: Количество или давление масла, подаваемого в ТКР, меньше требуемого. При ремонте возможно придется заменить вал на новый. В большинстве случаев вал не меняется. Значительный неравномерный износ шейки вала.

Причина: Грязное масло. При ремонте необходимо вал заменить на новый. Значительный неравномерный износ подшипника.

Причина: Грязное масло. При ремонте все подшипники заменяются на новые. Пригоревшее масло в масляных каналах подшипников.

Причина: Перегрев двигателя или резкое выключение двигателя, некачественное масло. При ремонте все подшипники заменяются на новые. Начало ремонта турбины своими руками.

Затем вал турбины замеряется на износ. Если износ вала турбины находится в пределах нормы, то он поступает на специальный токарно-шлифовальный станок, где шлифуется в ремонтный размер. На специальном станке правиться канавка запорного кольца. Затем происходит процесс балансировки. Он состоит из двух этапов. Сначала вал турбины балансируется в двух плоскостях турбинного колеса. После этого на вал устанавливаются втулки и компрессорная крыльчатка и в таком виде, снова поступает на балансировку. Балансировка турбины на стенде.

Для балансировки турбин для грузовых и легковых автомобилей существуют отдельные специализированные стенды.

Во время балансировочных работ наносятся специальные балансировочные метки, по которым собирается «картридж» турбины. В принципе получается собранная турбина только без «улиток».

Собранный таким образом картридж поступает для тестирования на до балансировочный стенд, на котором на «холодную» крыльчатку подается сжатый воздух и турбина раскручивается до 5.000 оборотов в минуту.

Если все параметры турбины в норме, то к картриджу прикручиваются «улитки».

Характерные ошибки

Перед тем как отремонтировать современную турбину дизеля своими руками, нужно помнить о распространенной ошибке новичков. Между корпусом, втулкой и валом картриджа имеются зазоры, которые заполняются маслом во время работы. Они позволяют компенсировать эффект демпфера.

Неопытные слесари расценивают этот как завышенный люфт и устанавливают втулки нестандартных размеров, которые монтируют «в натяг». В результате вращение ротора затрудняется, а втулка интенсивно изнашивается из-за демпферного эффекта и отсутствия смазки. Нередко это становится причиной деформации вала.

Также нельзя забывать о балансировке, которая выполняется на специальном стенде. Самостоятельно балансировать деталь реально, но это требует навыков и внимания. Ошибки ремонта и сборки приводят к необратимой поломке дорогостоящего узла. Поэтому при любом затруднении лучше обратиться к специалистам.

Ремонтируем турбину своими руками

Для многих автолюбителей, которые любят мощность и скорость, вопрос покупки машины с турбированным двигателем является весьма принципиальным.

В свою очередь, задача турбокомпрессора – подача большего объема воздуха в цилиндры двигателя и как следствие, увеличение мощности последнего.

Единственный недостаток столь полезного элемента – частый выход из строя, поэтому каждый автолюбитель должен уметь производить хотя бы минимальный ремонт турбины.

Турбина с изменяемой геометрией: как обойти недостатки?

Турбокомпрессор в дизельном двигателе — центральный элемент комфортного и динамичного управления автомобилем. Благодаря турбине, машины даже с небольшим объёмом двигателя становятся настоящими суперкарами, существенно прибавив в мощности.

Но у турбо-технологии есть один недостаток, который водители называют «турбояма». Он проявляется в снижении мощности двигателя на малых оборотах. Поскольку турбокомпрессор разгоняют выхлопные газы, на небольших оборотах их становится недостаточно для набора оптимальной скорости работы.

Особенности конструкции турбины двигателя

Конструктивно турбокомпрессор – это весьма простой механизм, который состоит из нескольких основных элементов:

  1. Общего корпуса узла и улитки;
  2. Подшипника скольжения;
  3. Упорного подшипника;
  4. Дистанционной и упорной втулки.

Корпус турбины выполнен из сплава алюминия, а вал – из стали.

Следовательно, при выходе из строя данных элементов единственным верным решением является только замена.

Большую часть повреждений турбины можно с легкостью диагностировать и устранить. При этом работу можно поручить профессионалам своего дела или же сделать все своими руками.

В принципе, ничего сложного в этом нет (как производить демонтаж и ремонт турбины мы рассмотрим в статье).

Основные неисправности и их причины

Как показывает практика эксплуатации, всего можно выделить две основные причины поломок – некачественное или несвоевременное ТО.

Если же по плану производить технический осмотр, то турбина будет работать долго и без особых нареканий со стороны автолюбителей.

Итак, на сегодня можно выделить несколько основных признаков и причин выхода из строя турбины:

  • 1. Появление синего дыма из выхлопной трубы в момент повышения оборотов и его отсутствие при достижении нормы. Основная причина такой неисправности – попадание масла в камеру сгорания из-за течи в турбине.

  • 2. Черный дым из выхлопной трубы — свидетельствует о сгорании топливной смеси в интеркулере или нагнетающей магистрали. Вероятная причина – повреждение или поломка системы управления ТКР (турбокомпрессора).

  • 3. Дым из выхлопной трубы белого цвета свидетельствует о забитости сливного маслопровода турбины. В такой ситуации может спасти только чистка.

  • 4. Чрезмерный расход масла до одного литра на тысячу километров. В этом случае нужно обратить внимание на турбину и наличие течи. Кроме этого, желательно осмотреть стыки патрубков.
  • 5. Динамика разгона «притупляется». Это явный симптом нехватки воздуха в двигателе. Причина – нарушение работы или поломка системы управления ТКР (турбокомпрессор).
  • 6. Появление свиста на работающем двигателе. Вероятная причина – утечка воздуха между мотором и турбиной.
  • 7. Странный скрежет при работе турбины часто свидетельствуют о появлении трещины или деформации в корпусе узла. В большинстве случаев при таких симптомах ТКР долго не «живет» и дальнейший ремонт турбины может оказаться неэффективным.

  • 8. Повышенный шум в работе турбины может стать причиной засорения маслопровода, изменение зазоров ротора и задевание последнего о корпус турбокомпрессора.
  • 9. Увеличение токсичности выхлопных газов или расхода топлива часто говорит о проблемах с поставкой воздуха к ТКР (турбокомпрессору).

Инструкция по правильной установке или замене турбокомпрессора

Работы начните с выяснения причин отказа оригинального турбокомпрессора. Турбокомпрессор — высокоточный механизм, изготовленный с очень жесткими допусками. Чтобы обеспечить долговечную и оптимальную работу, нужно придерживаться рекомендуемых изготовителем программ сервиса и обслуживания. Регулярно (согласно требованиям к эксплуатации автомобиля) необходимо менять масло и масляный фильтр (фильтры). Качество масла и масляный фильтр должны соответствовать марке автомобиля и двигателя. При эксплуатации двигателя особое внимание должно уделяться системе выхлопа и катализатору. Повышенное сопротивление выхлопным газам приводит к преждевременному выходу турбокомпрессора из строя. Общие положения при установке или замене турбокомпрессора:

— Осмотртурбокомпрессора

— осмотрите систему впуска и систему выпуска турбокомпрессора, чтобы убедиться в отсутствии посторонних предметов, включая частицы прокладок. Имейте в виду, что мелкие частицы могут вызывать серьезные повреждения ротора, если они попадут в рабочую зону при работе на больших оборотах. Убедитесь, что все пылезащитные колпачки удалены из турбины; — Масло и фильтры — при установке нового или отремонтированного турбокомпрессора на двигатель, должна быть произведена замена масла и масляного фильтра. Мы также рекомендуем проверить воздушный фильтр и заменить его, если это необходимо. Используйте только смазочные материалы, рекомендуемые для турбо двигателей; — Прокладки и уплотнения воздушной системы — используйте новые и проверенные прокладки для уплотнения воздушной системы и подсоединений выхлопа к турбокомпрессору. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩЕНО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УПЛОТНЯЮЩИХ ИЛИ СОЕДИНЯЮЩИХ СОСТАВОВ (ГЕРМЕТИКОВ) ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ МАСЛЯНЫХ КАНАЛОВ; — Подвод и слив масла турбокомпрессора ткр — проверьте линию подачи масла и дренажные трубки на отсуствие повреждений и сужений сечения, деформаций или любых других сомнительных признаков. Если есть какие-либо сомнения, то замените детали. В некоторых случаях, трубки необходимо менять, не зависимо от их состояния.
Порядок установки или замены турбины на двигателе:
1. Установите
турбокомпрессор
на двигатель. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ГЕРМЕТИКИ на входном отверстии и выхлопном фланце турбины. Все болты (гайки) крепления
турбокомпрессора
должны быть затянуты моментами, указанными в технической документации на двигатель; 2. Заполните входное отверстие масляного канала чистым моторным маслом перед подсоединением трубки подачи масла к турбокомпрессору. Несколько раз вручную проверните крыльчатку, чтобы масло попало на подшипники. Повторите данную операцию, пока масло не потечет из отверстия масляного канала; 3. Перед подсоединением шланга слива масла, проверните двигатель до получения устойчивого потока масла из канала дренажа, таким образом, предотвращая масляное голодание турбокомпрессора при запуске двигателя; 4. Перед запуском двигателя, необходимо отключить подачу топлива и прокрутить двигатель стартером в течение 20…30 секунд, для того, чтобы заполнилась масляная система; 5. Дайте поработать двигателю на оборотах холостого хода по крайней мере три минуты после установки турбокомпрессора. Это предотвратит повреждение подшипников, и будет достаточным для того, чтобы удалить любые остаточные загрязнения из системы смазки и корпуса подшипника; 6. Проверьте отсуствие утечек масла, охлаждающей жидкости, выхлопных газов и воздуха; 7. Одновременно с ремонтом турбины необходимо заменить катализатор или его удалить. Забитый катализатор приведет к поломке турбокомпрессора; 8. После капитального или текущего ремонта мотора первая замена масла после 100 км, вторая замена масла после 1000 км.
Предупреждение:
Категорически запрещается вращать вал
турбокомпрессора
без масла!!! Запрещается на работающем двигателе перекрывать вход воздуха в компрессор, это приведет к поломке турбокомпрессора!

Особенности демонтажа турбины

Чтобы провести ремонт турбины своими руками, ее необходимо демонтировать.

Делается это в следующей последовательности:

  • 1. Отсоедините все трубопроводы, которые идут к турбине. При этом стоит быть крайне осторожным, чтобы не повредить сам узел и смежные с ним устройства.

  • 2. Снимайте турбинную и компрессорную улитки. Последняя демонтируется без проблем, а вот турбинная улитка зачастую прикреплена весьма плотно.

Здесь демонтаж можно выполнить двумя способами – методом киянки или же с помощью самих крепежных болтов улитки (путем постепенного отпускания их со всех сторон).

При выполнении работы необходимо быть очень осторожным, чтобы не повредить колесо турбины.

  • 3. Как только работа по демонтажу улиток завершена, можно проверить наличие люфта вала. Если последний отсутствует, то проблема неисправности не в вале.

Снова-таки, небольшой поперечный люфт является допустимым (но не более одного миллиметра).

  • 4. Следующий этап – снятие колес компрессора. Для выполнения этой работы пригодятся пассатижи. При демонтаже учитывайте, что компрессорный вал в большинстве случаев имеет левую резьбу.

Для демонтажа компрессорного колеса пригодится специальный съемник.

  • 5. Далее демонтируются уплотнительные вкладыши (они расположены в углублениях ротора), а также упорный подшипник (крепится он на трех болтах, поэтому проблем со снятием не возникает).

  • 6. Теперь можно снимать вкладыши с торцевой части – их крепление осуществляется с помощью стопорного кольца (при демонтаже иногда приходится повозиться).

Подшипники скольжения (со стороны компрессора) фиксируются с помощью стопорного кольца.

7. При выполнении работы по демонтажу необходимо (вне зависимости от поломки) хорошо промыть и почистить основные элементы – картридж, уплотнители, кольца и прочие комплектующие.

Особенности ремонта

Как только демонтаж завершен, можно делать ремонт. Для этого под рукой должен быть специальный ремкомплект, где есть все необходимое – вкладыши, метиз, сальники и кольца.

Проверьте качество фиксации номинальных вкладышей. Если они болтаются, то их нужно проточить и провести балансировку вала.

При этом вкладыши желательно хорошо почистить и смазать моторным маслом.

Стопорные кольца, расположившейся внутри турбины, необходимо установить в картридж. При этом проследите, чтобы они оказались на своем месте (в специальных пазах).

После этого можно монтировать вкладыш турбины, предварительно смазав его маслом для двигателя. Фиксация вкладыша производится стопорным кольцом.

Следующий шаг – монтаж компрессорного вкладыша, после чего можно вставлять хорошо смазанную втулку.

Далее надевайте на нее кольцо пластину и хорошенько затяните болтами (без фанатизма).

Установите грязезащитную пластину (крепится с помощью стопорного кольца) и маслосъемное кольцо.

Остается только вернуть на место улитки. Вот и все.

В данной статье указан общий алгоритм работ по разборке и сборе турбины. Безусловно, в зависимости от типа последней, частично данный алгоритм будет изменен, но общих ход работ будет идентичный.

Ну а если выявлена серьезная поломка, то лучше сразу заменить старую турбины на новую.

Ремонт турбокомпрессора своими руками — причины неисправностей и инструкция

Всего лет десять назад турбокомпрессор автомобильный перешел из разряда особого шика присущего только избранным машинам в разряд необходимой детали для каждого автомобиля. Он служит для повышения мощности двигателя и помогает уменьшить расход топлива. Эти параметры становятся все более востребованными при выборе автомобиля. Поэтому сегодня каждому водителю необходимо знать устройство турбокомпрессора и уметь понять, в чем заключаются его неисправности, чтобы вовремя сориентироваться и диагностировать поломку своей машины. Кроме устройства турбокомпрессора, следует и знать особенности вашей модели авто, для этого следует прочитать инструкцию по ремонту и эксплуатации вашего автомобиля, к примеру инструкции по ремонту ГАЗ 3110 и Шевроле Ланос.

Устройство турбокомпрессора.

  • Турбина с крыльчаткой.
  • Воздушный центробежный насос.
  • Компрессор.
  • Жесткая ось, которая их связывает.
  • Подшипники, кольца, клапаны, уплотнения и другие мелкие детали.

Не всегда эти неисправности относятся к проблемам турбокомпрессора, иногда это может быть что то другое, например нужно произвести ремонт глушителя своими руками.

Отработанные газы вырываются из двигателя и попадают на крыльчатку турбины. Она превращает их энергию из кинетической в механическую, а насос через воздушный фильтр подает свежий воздух в компрессор, который сжимает его и отправляет в двигатель. Весь этот процесс помогает увеличить мощность двигателя на 20-50%, повышая эффективность и скорость сжигания топлива.

Какие бывают неисправности турбокомпрессора и как их распознать?

  1. Ваш двигатель внезапно как-будто утратил мощность.
  2. Из выхлопной трубы вырывается дым черного или темно-синего цвета.
  3. Увеличился расход масла.
  4. Изменился звук работы мотора и турбокомпрессора.

Все это свидетельствует о том, что пора убедиться имеется ли у вас в наличии ремкомплект турбокомпрессора и проверить исправность не только турбокомпрессора, но и, в первую очередь, мотора автомобиля и всех его навесных агрегатов. Не пренебрегайте этим советом, потому что качественно обслуживаемый и нормально работающий двигатель обеспечивает безотказную работу турбокомпрессора на протяжении долгих лет.

Можно ли отремонтировать турбокомпрессор своими руками , какое оборудование и навыки для этого нужны?

Сразу скажем, что ни один специалист не посоветует разбирать и ремонтировать турбокомпрессор самому. Причины этого приводятся веские и достаточно будет назвать хоть одну из них. Например, малейшая песчинка при попадании в агрегат способна вывести его из строя. Но есть и другое мнение — если кто-то это делает, то смогу и я! Если вы решили разобрать и отремонтировать турбокомпрессор своими силами, приготовьте минимальный ремкомплект турбокомпрессора: вкладыши нескольких размеров, полный набор всевозможных сальников, кольца, шайбы, винты, шурупы и запасные вкладыши. Будьте предельно аккуратны и помните, что разобрать что-либо легче, чем собрать. Отмечайте по возможности все места креплений деталей и их положение относительно друг друга.

Итак, начинаем ремонт турбокомпрессоров в условиях собственной мастерской.

  1. Снимаем турбину и освобождаем ее от всех винтов. Болты крепления улиток также открутим.
  2. Проверяем обе крыльчатки: турбину и компрессор. Их отремонтировать невозможно, а придется заменить в случае неисправности.
  3. Вал, на котором крепятся компрессор и турбина можно пытаться отшлифовать. Потом надо будет заменить подшипники другими, которые подойдут по размеру.
  4. Чтобы снять колесо компрессора, понадобятся кусачки с раздвижными губами. И надо обязательно учитывать, что на компрессорном валу левая резьба!
  5. Проверить допустимый ли люфт вала в условиях обычной мастерской очень сложно. Но тут мы идем на риск, уповая на удачу и возможность позже обратиться все-таки в мастерскую.
  6. Воспользовавшись универсальным съемником, пытаемся снять с вала компрессорное колесо.
  7. Втулки вала очень часто бывают причиной люфта.
  8. Очищаем и промываем специальными средствами все детали. При сборке некоторые узлы и детали принудительно смазываем маслом, которое используется при работе автомобиля. Перечень таких деталей различен в каждом конкретном случае.
  9. Не забыть поздравить себя самого после того, как удалось собрать турбокомпрессор! А если он еще и работает, вам пора подумать о смене профессии. На станции техобслуживания хорошая зарплата…

Прежде чем решаться разобрать и собрать турбокомпрессор далеко не в идеальных условиях, не имея опыта подобной работы, взвесьте еще раз самым тщательным образом все за и против.

В профессиональной мастерской есть возможность диагностировать все узлы и детали любого турбокомпрессора на всех этапах ремонта, включая до и после разборки и сборки. И там созданы условия чистоты, которых невозможно достичь в домашней мастерской при всем желании. Ведь у вас не стоит в гараже специальный агрегат — моечная машина высокого давления, например? А балансировочный стенд? Как вы поняли, мы настойчиво не рекомендуем ремонтировать турбокомпрессор своими руками и настаиваем на этом!

Проверяем обе крыльчатки: турбину и компрессор. Их отремонтировать невозможно, а придется заменить в случае неисправности. Советуем по

Не просто балансировка

Увеличение дисбаланса может быть следствием всевозможных деформаций вала ротора, лопаток крыльчаток или отложений, возникших при эксплуатации. Даже если дисбаланс не фатальный и до сих пор не привел к отказу турбокомпрессора, он существенно сокращает ресурс. Допустимое значение дисбаланса в определенном диапазоне частот вращения устанавливает завод-изготовитель. Например, в заводской спецификации может быть указано, что в диапазоне оборотов от 90 тыс. до 120 тыс. мин.–1 дисбаланс ротора турбины не должен превышать 2 g.

Проверка дисбаланса ротора в составе картриджа выполняется на специализированном балансировочном стенде для финишной балансировки. В идеале его основные технические характеристики (максимальная частота вращения и точность измерения) должны соответствовать требованиям турбопроизводителя. Такие стенды очень дороги, а потому применяются далеко не всеми ремонтными предприя­тиями. Чаще используется более дешевое оборудование, позволяющее испытывать центральную сборку турбокомпрессора на пониженных оборотах. Насколько корректны такие испытания – вопрос неоднозначный. Не будем тратить время на его обсуждение. Напомним лишь, что дисбаланс имеет резонансную природу, а потому отсутствие пиков виброускорения в диапазоне частот от «А» до «Б» не гарантирует, что они не проявятся при дальнейшем увеличении скорости вращения ротора. Поэтому полное доверие к результатам балансировки может быть, только когда она выполнена в диапазоне рабочих оборотов турбины.


Тестирование на пониженных оборотах показало бы, что дисбаланс в норме


Бывает, лопатки не выдерживают балансировки на рабочих частотах вращения

Требования к качественному балансировочному стенду этим не исчерпываются. Ранее упоминалось, что испытание на стенде – нечто большее, чем проверка дисбаланса. Это комплексный тест, который позволяет проверить уплотнения ротора на герметичность, выявить скрытые дефекты деталей и даже погрешности сборки картриджа. Для этого в процессе испытания имитируются прочие условия, в которых работает турбина. К примеру, стенд Turbotechnics, который используется в ремонтном подразделении , позволяет выполнять балансировку с частотой вращения до 250 тыс. мин.–1 Внутрь центрального корпуса подшипников под давлением до 7 бар подается моторное масло, разогретое до 80–90 °С. Компрессорное колесо закрывается герметичной крышкой. При испытании на нем создается разрежение, т.е. имитируются условия, наиболее опасные для утечки масла.

Практика эксплуатации стенда подтверждает, что он позволяет выявить такие неисправности, которые невозможно обнаружить при балансировке на пониженных оборотах. Стоит лишь допустить небольшой огрех при сборке (например, неправильно установить уплотнительное кольцо), как ни старайся – отбалансировать ротор не удастся. Бывает, при испытании на рабочих режимах под действием центробежных сил разрушаются лопатки крыльчаток. Если бы эти скрытые дефекты проявились при эксплуатации – можно представить возможные последствия для мотора.

Экспертиза турбокомпрессора, с которой мы ознакомились довольно-таки поверхностно, как начинается, так и заканчивается – бумагой. По результатам работы эксперт оформляет акт, в котором излагается вывод о техническом состоянии турбины. Если обнаружена неисправность, указываются вероятные причины ее возникновения и рекомендации по их устранению. Это особенно ценно: не выяснив и не устранив причину отказа, можно менять одну турбину за другой с одним и тем же финалом, грешить на продавца, производителя и собственную «невезуху».

Кстати, чаще всего клиенты эксперта жалуются: «Купил новую турбину, поставил, а она течет! Брак!». В этом стоит разобраться.

Устройство турбины дизельного двигателя

Системы принудительной индукции применяются на дизелях значительно шире, чем на бензиновых моторах. Особенно большая разница наблюдалась до последнего времени. Сейчас экологические нормативы и стремление к повышению эффективности использования топлива вынуждают производителей оснащать турбонаддувом большинство двигателей, в то время как ранее это рассматривалось как способ повышения производительности. Но дизели и до распространения современных тенденций редко встречались в атмосферных вариантах. Во многом это обусловлено небольшой стоимостью при высокой эффективности систем принудительной индукции на таких моторах.

Особенности

Турбины дизельных двигателей отличается от аналогов для бензиновых ДВС следующими факторами.

  • Рабочий режим. Прежде всего, меньшая степень сжатия дизельных моторов позволяет использовать в среднем большее давление систем принудительной индукции. Бензиновые аналоги работают на значительно меньшем давлении для исключения детонации. К тому же они ориентированы на режимы частичной нагрузки, характеризующиеся дефицитом отработанных газов.
  • Материалы. Дизели характеризуются температурой отработанных газов около 850°C, в то время как аналогичный показатель бензиновых двигателей – 1000°C. Ввиду этого для производства турбин на дизели можно использовать материалы меньшей температурной устойчивости, что удешевляет их. К тому же это позволяет использовать турбины с изменяемой геометрией. Такие варианты весьма распространены на дизельных моторах, но на бензиновых встречаются на единичных дорогих спортивных моделях. Это объясняется чрезмерно высокой стоимостью этих узлов для массового применения из-за необходимости использования дорогостоящих термостойких материалов для подвижных элементов.

Турбина Garrett M53

Таким образом, при относительно невысокой стоимости вследствие небольших требований к жаростойкости материалов системы принудительной индукции позволяют значительно повысить производительность дизелей, обеспечив высокое давление благодаря небольшой степени сжатия. К тому же ввиду работы в относительно щадящих условиях дизельные турбины весьма долговечны. Их ресурс обычно составляет около 100 тыс. км. Услуги по ремонту и обслуживанию предлагают многие компании вроде https://dizelmaster.ru/remont-turbiny. Ввиду распространения турбодизелей, особенно на коммерческой технике, соответствующие СТО хорошо знакомы с такими агрегатами, поэтому проблем с обслуживанием обычно не возникает. В то же время за бензиновый турбированный двигатель возьмется далеко не каждый автосервис. Хотя высокотехнологичные турбодизели современных автомобилей также требуют высокой квалификации и соответствующего оборудования.

Конструкция

Конструктивно турбины дизелей аналогичны бензиновым. Они включают 2 функциональных узла: горячую и холодную части или турбину и компрессор. Каждый из них составлен корпусом и крыльчаткой. Последние установлены на одной оси.

Устройство турбины

Принцип функционирования

Выхлопные газы из выпускного коллектора поступают в корпус турбины. Разогнавшись в нем, они приводят ротор. Последний, находясь на одной оси с компрессором, вращает его. Это обеспечивает подачу воздуха во впускной коллектор.

Это только общие положения классического типа турбин.

Взаимозаменимость

Итак, турбины традиционной конструкции для дизельных и бензиновых моторов близки по конструкции и идентичны по принципу функционирования, но отличаются материалами и конструктивными особенностями. Последние связаны с различиями в рабочем давлении. Большие значения дизельных турбин достигаются преимущественно особенностями крыльчаток, такими как размер, форма и расположение лопастей.

Турбодизель Land Rover

Эти факторы определяют невзаимозаменяемость турбин бензиновых и дизельных двигателей. Использование вторых на бензиновых моторах недопустимо из-за несоответствия температурного режима: горячие отработанные приведут к быстрому разрушению узла, не рассчитанного на такие условия. Турбины от бензиновых ДВС на дизелях не обеспечат достаточной производительности.


Устройство турбины дизельного двигателя — МТЗ Петров

Автомобильные двигатели с турбиной у нас не слишком популярны. Ходит мнение, что они слишком сложны и капризны в работе, слишком требовательны к качеству топлива и слишком дороги в ремонте. Ничего подобного. Сейчас мы сами в этом убедимся и рассмотрим конструкцию простейшего турбодизеля, который устанавливается уже даже на самые бюджетные модели автомобилей.

Для чего турбина дизелю

Конечно, как и любой другой автомобильный мотор, двигатель с турбиной может тоже иногда ломаться. Но как показывает практика, делает он это не чаще, чем атмосферный мотор при условии правильной эксплуатации и своевременного обслуживания. Для того чтобы самостоятельно определить неисправность турбины, необходимо в общих чертах знать устройство турбины дизельного двигателя.

Принцип её работы, как и устройство, не слишком сложны. Наддув предназначен для того, чтобы искусственным путём повысить наполняемость камеры сгорания рабочей смесью солярки и воздуха. В результате, при том же объёме камеры сгорания и при том же расходе топлива, мощность двигателя на порядок возрастает. Конструктивно турбонагнетатель выглядит так.

Как устроен турбонаддув

Турбокомпрессор представляет собой воздушный насос, который приводится в движение отработанными выхлопными газами. Он представляет собой две крыльчатки, которые расположены на одной оси и помещённые в корпус. Поток выхлопных газов на высокой скорости проходят через ведущую турбину и заставляют её вращаться, а она в свою очередь, вращает всасывающую турбину с такой же скоростью.

Ось турбокомпрессора может вращаться с частотой до 140 000 оборотов в минуту, а это значит, что лопасти крыльчатки могут развивать огромную скорость, сравнимую со скоростью звука. Компрессор всасывает отфильтрованный воздух, сжимает его и под давлением подаёт во впускной коллектор. Чем больше сжатого воздуха за единицу времени поступит в коллектор, тем больше будет прирост мощности.

Конструкция турбины

Корпус турбины имеет непростую геометрию. Воздух попадает к нагнетателю через спиралевидный канал с постепенно сужающимся диаметром, что в свою очередь также влияет на повышение рабочего давления турбины. В зависимости от предназначения мотора, конструкция корпуса наддува (улитки) может быть различной. У грузовых автомобилей поток выхлопных газов должен быть разделен во избежание разрушительного резонанса, а в случае разделения потока газов, резонанс используется для более эффективной работы турбины.

Ротор турбины и ось изготовлены из разных материалов, поскольку работают в разных условиях. Процесс изготовления наддува выглядит следующим образом — ось и ротор раскручиваются в противоположном направлении до высокой скорости и во время вращения ротор насаживается на ось. Таким образом получают прочную неразъемную спайку. В конструкции оси есть ещё одна хитрость. В месте усадки ротора она полая, что позволяет затруднить передачу тепла от ротора к оси и улучшить охлаждение сопряжённых элементов. После точной финишной обработки ось балансируется и устанавливается в корпус.

Турбина имеет сложную систему смазки и такую же сложную систему динамических уплотнителей, что и диктует высокую цену турбины в сборе. Они называются динамическими, потому что работают, используя принцип разницы давления в разных частях турбины:

  1. Ось турбины непостоянного диаметра и эти вызывается разница давления, которая препятствует проникновению масла в турбину.
  2. С обеих сторон оси уплотнители установлены в пазах, кроме того, они служат преградой для передачи избыточного тепла на корпус наддува.
  3. Внутренняя геометрия корпуса оси также создаёт препятствие проникновению масла в ротор.
  4. Из корпуса наддува масло вытесняется в полость оси, откуда иго избыток поступает по маслопроводу в систему смазки двигателя.

Ресурс, регулировка и диагностика турбины

Даже поверхностное изучение системы смазки и конструкции турбины уже говорит о том, что это очень требовательный механизм как к качеству масла, так и к правилам эксплуатации. Эти правила просты и понятны, а ресурс турбонаддува может быть не меньше, чем ресурс дизельного двигателя, при условии соблюдения этих условий:

  • использовать только сертифицированное масло и вовремя проводить его замену;
  • не нагружать непрогретый двигатель;
  • перед остановкой мотора необходимо некоторое время дать ему поработать на холостых оборотах;
  • следить за чистотой системы смазки, поскольку засорение маслопровода турбины может существенно сократить её ресурс.

О неисправности наддува могут говорить несколько симптомов, но самый вопиющий из них — невозможность развить полную мощность двигателя и густой чёрный выхлоп. Это говорит о том, что-либо засорился воздушный фильтр, либо впускной коллектор потерял герметичность. В случае попадания масла в коллектор через турбину отчётливо виден сизый дым из выхлопной трубы. В этом случае может потребоваться ремонт и чистка наддува.

Таким образом, если соблюдать все правила ухода и эксплуатации наддува, его ресурс может быть вполне сопоставим с ресурсом дизельного мотора. Пусть проблемы с турбиной обойдут ваш мотор стороной и удачных всем дорог!

Источник

Еще никто не прокомментировал новость.

Принцип работы турбонаддува — бензин и дизель

Турбонаддув – устройство, призванное увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания. Оно стало настоящим прорывом в моторостроении ХХ века, но широкое распространение приобрело значительно позже. Автором данного изобретения является Альфред Бьюхи.

Принцип работы и устройство турбонаддува.

Принцип работы турбонаддува при всей его значимости в приросте мощности двигателя весьма прост: на одном валу закреплены крыльчатки двух улиток-турбин, задача одной части посредством потока отработанных газов раскручиваться и приводить в действие вторую часть, которая работает нагнетателем воздуха в двигатель. Именно в увеличении объема воздуха, посылаемого в камеру сгорания, и кроется секрет увеличения мощности движка.

Но, как уже отмечалось выше, при всей своей логической простоте устройство набирало значимость довольно долго – более полувека. Причины:

  • требовательность к точности изготовления,
  • необходимость в жаропрочных качественных материалах,
  • отсутствие в массовом производстве высокооктанового топлива.

Последнее к слову ограничивало применение турбонаддува только на бензиновых двигателях.

Благо, наука не стоит на месте и с годами появлялись более качественные материалы, позволившие турбонаддуву начать проникать сперва в мир автогонок, где он позволял без увеличения веса двигателя увеличивать его мощность и достигать командам высоких позиций в финальных таблицах, а после и на потребительский рынок.

Теперь немного подробнее о том, как работает турбонаддув на бензиновых и дизельных двигателях, а точнее – об особенностях его работы, ведь принцип действия у них практически идентичен.

Особенности работы турбонаддува дизельного двигателя.

Дизель с турбонаддувом сегодня можно встретить гораздо чаще, чем его собрата – бензиновый агрегат. Так происходит потому, что применение турбины в дизеле позволяет решить его главную проблему – низкую эффективность на высоких оборотах – раз и навсегда.

Также аргументом в пользу использования турбины в дизельных ДВС можно назвать невысокую стоимость подобного внедрения за счет меньшей температуры выхлопных газов и более низких оборотов, которые, в сравнении все с тем же бензиновым мотором, требуют применения менее качественных материалов. Отсюда такая популярность турбонаддува у производителей дизельных авто и владельцев последних. В то же время массовость применения данного устройства в дизелях позволяет развиваться самому надуву в принципе, делая его все доступнее для бензиновых транспортных средств.

Особенности работы турбонаддува бензинового двигателя.

Если речь идет об использовании турбонаддува на бензиновых двигателях, то она в первую очередь касается высоконагруженных моторов, комплектующих спорткары и некоторые люксовые автомобили.

Такое классовое различие кроется в том, что прирост мощности в бензиновом двигателе требует больших капиталовложений, как в саму турбину двигателя, так и в обслуживание авто: на дорогое высокооктановое топливо и его количество (турбонаддув всегда ведет к увеличенному расходу), которые не всегда оправданы.

Дело в том, что в турбированном бензиновом ДВС прирост мощности достигается при высоких оборотах, при этом, таков принцип работы турбонаддува, сама мощность возрастает весьма стремительно, что для обычного среднестатистического водителя бензинового автомобиля не всегда необходимо, скорее, даже наоборот… а переплачивать за то, что вся эта мощность никогда не будет использоваться, не имеет смысла.

Видео.

Рекомендую прочитать:

Как проверить турбину дизельного двигателя при покупке?

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:

  1. Компрессор;
  2. Турбина.

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.

Устройство системы турбонаддува

На практике турбонаддув применяется как на моторах, использующих дизельное топливо, так и на бензиновых. Однако наиболее часто эта система встречается именно на дизельном двигателе, поскольку для них характерна высокая степень сжатия, меньшая температура выхлопа и низкие обороты коленчатого вала. Более высокая степень сжатия обеспечивает повышение мощности турбированного двигателя и увеличивает его КПД.

В бензиновых моторах температура отработавших газов выше, что может спровоцировать эффект детонации, приводящий к быстрому износу поршневой группы. Для предотвращения этого явления необходимо использовать бензин с более высоким октановым числом, что не всегда является экономически выгодным.

Принцип работы турбины

Система турбонаддува состоит из следующих элементов:

  • Воздухозаборник;
  • Воздушный фильтр;
  • Перепускной клапан — регулирует подачу отработавших газов;
  • Дроссельная заслонка — регулирует подачу воздуха на впуске;
  • Турбокомпрессор — повышает давление воздуха во впускной системе. Состоит из турбинного и компрессорного колес;
  • Интеркулер — охлаждает воздух, способствуя лучшему наполнению цилиндров и снижению вероятности детонации;
  • Датчики давления — фиксирует давление наддува в системе;
  • Впускной коллектор — распределяет воздух по цилиндрам;
  • Соединительные патрубки — необходимы для крепления элементов системы между собой.

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.

Особенности эксплуатации турбированных двигателей

На режимах разгона автомобиля в силу инерционности системы возникает явление, получившее название «турбояма». Сущность явления заключается в следующем:

  • Автомобиль движется с небольшой постоянной скоростью.
  • Турбина вращается в соответствующем режиме.
  • При резком нажатии на педаль ускорения в цилиндры двигателя подается больше топлива.
  • После его сгорания образуются отработавшие газы, которые с большей силой воздействуют на турбину и увеличивают мощность двигателя. Однако происходит это с некоторой временной задержкой.

Таким образом, между моментом нажатия на педаль и фактическим ускорением автомобиля присутствует некоторая временная задержка — «турбояма». Также данное явление проявляется в виде недостатка крутящего момента на малых оборотах двигателя.

Виды систем турбонаддува

Производители разработали различные способы избавления от «турбоямы»:

  • Турбина с изменяемой геометрией. Конструкция предусматривает изменение сечения входного канала. За счет этого выполняется регулирование потока отработавших газов.
  • Два турбокомпрессора, установленных последовательно (Twin Turbo). На каждый режим работы (обороты двигателя) предусматривается свой компрессор.
  • Два турбокомпрессора, установленных параллельно (Bi Turbo). Схема разбиения на две турбины снижает инерцию системы, и турбояма становится не так ощутима.
  • Комбинированный наддув. Устройство предусматривает и механический, и турбонаддув. Первый включается при низких оборотах, второй при высоких.

Что такое турботаймер и для чего он необходим

Другой стороной инерционности системы с турбокомпрессором является необходимость снижать обороты постепенно. Нельзя резко выключать зажигание после того, как двигатель работал на высоких оборотах. Это обусловлено тем, что подшипники будут продолжать вращение, а поскольку масло не будет подаваться в систему — возникнет повышенное трение. Оно, в свою очередь, спровоцирует быстрый износ вала турбины.

Для решения этой проблемы применяется турботаймер. Это устройство устанавливается на приборной панели и подключается в цепь зажигания. После выключения зажигания ключом система запускает таймер, который глушит двигатель спустя некоторое время, давая возможность турбине снизить обороты до приемлемых значений.

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.

Устройство турбины дизельного двигателя – что может ей угрожать?

Ни для кого не секрет, что составляющей частью горючей смеси является воздух, и для вытягивания литра топлива требуется как минимум 15 литров воздуха. Так что даже слабые турбированные движки способны работать так же, как и более мощные агрегаты, но не оснащенные данной системой. Правда, есть и некоторые недостатки, ведь устройство турбины дизельного двигателя довольно сложное, и иногда ее стоимость составляет около 10 % стоимости всей машины, так что в случае ее поломки владельцу придется изрядно потратиться.

Самыми распространенными проблемами дизельных турбин являются: недостаточное количество масла либо же загрязнение самой конструкции. В этом случае возникает повышенное трение, приводящее к износу и, как следствие, нарушениям работы всей системы. Также довольно часто на лопатки турбинного или компрессорного колеса попадают посторонние предметы: отломавшиеся части поршней ДВС, клапанов, воздушных фильтров, а также болты, шайбы, гайки и т.д.

Кроме того, не самым благоприятным образом отражаются и неисправности в системе смазки и, конечно же, повышенная температура отработанных газов. Еще одна причина, по которой турбокомпрессоры выходят из строя – неисправность соплового аппарата (заклинивание). Это может быть вызвано выходом из строя электрического или вакуумного привода, отвечающего за изменение геометрии, или попаданием в этот механизм масла и сажи из движка.

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.

Зачем в автомобиле нужен интеркулер

Практически любой современный дизельный двигатель оснащается интеркулером. Несмотря на всевозможные разновидности подобных устройств, основное их назначение остаётся неизменным – понижение температуры нагнетаемого воздуха. Как правило, промежуточный охладитель устанавливается непосредственно после турбины. Воздух, проходя через трубки представленного устройства отдаёт большую часть тепла и, будучи охлажденным, поступает в камеру сгорания двигателя.

Охлажденная воздушная смесь обладает большей плотностью. Такая консистенция наиболее оптимальна с точки зрения эффективной работы любого двигателя. Чем больше плотность воздушной смеси, тем значительнее объём поступившего в камеру сгорания воздуха. Такая смесь будет способствовать более высокому давлению внутри цилиндров, что существенно повысит КПД дизельного двигателя.

Сама конструкция интеркулера выполнена таким образом, чтобы проходящий через него воздух не встречал на своём пути каких-либо препятствий. В противном случае, это бы повлекло за собой снижения давления, нагнетаемого турбиной воздуха, что неблагоприятно отразилось бы на эффективной работе мотора.

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.

Как проверить работоспособность турбины на дизеле?

Если вы отмечаете, что тяга упала или из турбокомпрессора слышен неестественный свист или скрежет, то это может послужить поводом для того, чтобы проверить, насколько правильно и точно работает турбина.
Автовладельцы, имеющие немалый опыт, уже успели составить свой список примет, которые указывают на необходимость проверки и ремонта устройства, но желательно использовать предназначенные для этого сервисные инструменты, если не работает турбина на дизеле.

Для того чтобы произвести испытание, вам потребуется иметь при себе манометр.

Как проверить, работает ли турбина на дизеле

Проанализировать работоспособность турбины на дизеле можно по следующим признакам:

Источник: https://carsbiz.ru/buy/proverka-dizelnogo-motora-pered-pokupkoy.html

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.

Достоинства и недостатки системы турбонаддува

Подводя итоги, можно выделить плюсы и минусы использования на моторе турбонаддува. В числе достоинств:

  • увеличение мощности двигателя;
  • повышение КПД двигателя;
  • снижение расхода топлива.

К минусам можно отнести:

  • низкий крутящий момент на малых оборотах двигателя;
  • более высокая стоимость;
  • более сложное обслуживание и эксплуатация.

Воплощение идеи по использованию выхлопных газов с целью разгона ротора позволила увеличить мощность дизельного мотора примерно на 30%. Мотор, на который установлен турбонаддув, называется турбодизелем.

Устройство компрессора

Компрессор имеет корпус и колесо (ротор). Корпус компрессора алюминиевый. Ротор крепится на оси турбины аналогично крыльчатке. Колесо компрессора имеет лопасти, материалом изготовления которых также является алюминий. Задачей компрессорного колеса становится забор воздуха, который проходит через его центр.

Форма лопастей заставляет воздух отбрасываться к стенкам корпуса компрессора, благодаря чему происходит его сжатие. Далее поток сжатого воздуха подается во впускной коллектор двигателя.

Немного о турбокомпрессоре

Турбокомпрессор или его ещё называют «газотурбинный нагнетатель»

(
Centrifugal compressors
или очень популярно называть
«Turbocharger»
) — это осевой или центробежный компрессор, что функционирует вместе с турбиной. Это конструктивный основной элемент в автомобилях с газотурбированными двигателями.

Давление во впускной системе можно повысить при помощи установки турбокомпрессора, использующего энергию отработавших газов. При его использовании масса воздуха, имеющегося в камерах сгорания, увеличивается. Механический нагнетатель не так эффективен, как турбированный компрессор газов, потому что мощность двигателя не используется для привода.

Тем не менее, после установки центробежной турбины некоторые потери мощности неизбежны. Отработавшие газы из цилиндров не находят выхода, так как турбина преграждает их путь наружу. На двигатель приходится большая нагрузка по очистке цилиндров, вследствие того, что в выпускном тракте создаётся огромное давление. На эту задачу тратится некоторая часть мощности двигателя авто. Конечно, эта потеря ничтожна в сравнении с приростом мощности двигателя объёмом в 30–40%.

После установки центробежной турбины, можно столкнуться с ещё одной проблемой, которая в обиходе называется турбояма. Выходная мощность двигателя изменяется с отставанием от смены давления отработавших газов. Главными факторами, из-за которых образуется турбояма, являются силы трения, инерционность и нагрузка турбины.

Основные неисправности — признаки и причины

Сразу стоит оговориться, что основная причина поломок — это несвоевременное техническое обслуживание агрегата, его рекомендуется проводить минимум один раз в год. Следующая причина — низкое качество масла, либо его несвоевременная замена. Третья — попадание в устройство посторонних предметов (например, мелких камушков). Наконец, четвёртая — банальный износ отдельных компонентов турбины, ведь у каждого оборудования есть свой срок эксплуатации. Теперь опишем признаки, которые могут говорить о неисправности.

Чёрный дым из выхлопной трубы. Топливо сгорает в интеркулере или нагнетающей магистрали. Скорее всего — неисправность системы управления.

Сизый дым. Возможно, из-за нарушения герметизации турбины масло просачивается в камеру сгорания.

Белый дым. Сливной маслопровод загрязнился, потребуется его чистка.

Повышенный расход топлива. Воздух не доходит до компрессора.

Увеличен расход масла. Нужно проверить стыки патрубков — возможно, нарушена герметичность.

Уменьшение динамики разгона. Скорее всего вышла из строя система управления, из-за чего возник недостаток кислорода.

Посторонний свист, скрежет или шумы. Это может быть изменение зазора ротора, дефект в корпусе, утечка воздуха между двигателем и турбиной, либо загрязнение маслопровода.

Всегда нужно соблюдать правила эксплуатации агрегата — это снизит вероятность появления поломки и продлит срок службы устройства. Следует придерживаться нескольких простых правил:

  • следите за качеством топлива и масла;
  • не забывайте вовремя менять масло и фильтры;
  • начинайте движение только после того, как движок прогреется;
  • после прекращения движения нужно дать мотору поработать на холостых, а не сразу его выключать.

И, конечно же, следует регулярно проходить ТО.

Устройство турбокомпрессора


Устройство турбокомпрессора:1
— корпус компрессора;
2
— вал ротора;
3
— корпус турбины;
4
— турбинное колесо;
5
— уплотнительные кольца;
6
— подшипники скольжения;
7
— корпус подшипников;
8
— компрессорное колесо. Турбинное колесо вращается в корпусе, имеющем специальную форму. Оно выполняет функцию передачи энергии отработавших газов компрессору. Турбинное колесо и корпус турбины изготавливают из жаропрочных материалов (керамика, сплавы). Компрессорное колесо засасывает воздух, сжимает его и затем нагнетает его в цилиндры двигателя. Оно также находится в специальном корпусе. Компрессорное и турбинное колеса установлены на валу ротора. Вращение вала происходит в подшипниках скольжения. Используются подшипники плавающего типа, то есть зазор имеют со стороны корпуса и вала. Моторное масло для смазки подшипников поступает через каналы в корпусе подшипников. Для герметизации на валу устанавливаются уплотнительные кольца. Для лучшего охлаждения турбонагнетателей в некоторых бензиновых двигателях применяется дополнительное жидкостное охлаждение. Для охлаждения сжимаемого воздуха предназначен интеркулер — радиатор жидкостного или воздушного типа. За счет охлаждения увеличивается плотность и соответственно давление воздуха. В управлении системой турбонаддува основным элементом является регулятор давления. Это перепускной клапан, который ограничивает поток отработавших газов, перенаправляя часть его мимо турбинного колеса, обеспечивая нормальное давление наддува.

вызовов турбонаддува

вызов турбонаддува

Ханну Яаскеляйнен

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Достижение максимального крутящего момента двигателя при низких оборотах двигателя может быть проблемой для двигателя с турбонаддувом, особенно в двигателях уменьшенного размера, которые в значительной степени зависят от турбонаддува. Еще одной ключевой проблемой при разработке двигателей с турбонаддувом является запаздывание турбонагнетателя, которое может привести к выбросу дыма и значительному снижению максимального крутящего момента, доступного при ускорении автомобиля.Отставание турбокомпрессора можно контролировать за счет минимизации момента инерции турбокомпрессора, уменьшения трения турбокомпрессора и других стратегий.

Низкая скорость наддува

При низких оборотах двигателя достижение максимального крутящего момента двигателя может быть проблемой для двигателя с турбонаддувом. Если используется турбонагнетатель с фиксированной геометрией без перепускного клапана и размером, соответствующим номинальной мощности двигателя, изучение типичной кривой зависимости массового расхода турбины от степени расширения показывает, что при низком массовом расходе, типичном для работы на низкой скорости, степень расширения на турбине будет низкой. (степень расширения сильно влияет на мощность, вырабатываемую турбиной), и компрессор будет генерировать небольшой наддув, и, следовательно, поток воздуха к двигателю будет ограничен.В дизельных двигателях это ограничение воздушного потока накладывает ограничение на крутящий момент двигателя из-за выбросов дыма, в то время как в стехиометрических бензиновых двигателях крутящий момент ограничивается из соображений расхода наддува, рис. 1 [2727] . Кривая зависимости массового расхода турбины от степени расширения предполагает, что степень расширения на турбине можно увеличить при низких оборотах двигателя, выбрав турбину с меньшей пропускной способностью и используя перепускной клапан. Турбина с изменяемой геометрией обеспечивает некоторую гибкость в ее работе, и даже более высокие коэффициенты расширения возможны в условиях низкого расхода выхлопных газов.

Рисунок 1 . Влияние различных вариантов наддува на крутящий момент двигателя на низких оборотах

###

Подшипники турбокомпрессора

Подшипники турбокомпрессора

Ханну Яаскеляйнен

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Подшипники являются важным компонентом турбокомпрессора, влияющим на его долговечность и надежность.Современные подшипники турбокомпрессора можно разделить на два основных типа: системы гидродинамических подшипников скольжения и системы шарикоподшипников. Другие потенциальные технологии подшипников включают воздушные подшипники из фольги и активные магнитные подшипники.

Вопросы дизайна

Системы подшипников турбокомпрессора часто упускают из виду, но это важный компонент турбокомпрессора. Правильно спроектированная система подшипников может определить разницу между конструкцией турбокомпрессора, которая работает эффективно и действенно в течение всего срока службы двигателя, и той, которая страдает от проблем с долговечностью.Системы подшипников турбонагнетателя также развиваются в условиях повышенного давления для снижения расхода топлива и выбросов двигателя. Новые двигатели часто требуют более высокой эффективности турбонагнетателя, что во многих случаях может быть частично достигнуто за счет снижения потерь из-за системы подшипников.

Система подшипников турбокомпрессора должна быть устойчива к [2538] :

  • Высокая осевая нагрузка. Высокое давление наддува, действующее на крыльчатку компрессора, может создавать значительные осевые нагрузки.В турбинах с изменяемой геометрией тяговая нагрузка может быть еще выше из-за способности VGT управлять компрессором с более высоким давлением наддува при малых расходах. Низкий расход в VGT обычно означает небольшую настройку сопла и низкое статическое давление, действующее на рабочее колесо турбины, которое не может значительно компенсировать соответствующую тягу компрессора.
  • Масляные загрязнения. Более длительные интервалы замены моторного масла и повышенная концентрация сажи из-за контроля выбросов двигателя, таких как система рециркуляции отработавших газов, могут привести к загрязнению масла, что может вызвать коррозию поверхностей подшипников.
  • Задержка подачи масла. Низкая температура окружающей среды и длинные трубы подачи масла могут увеличить время, необходимое смазочному маслу для достижения турбонагнетателя при запуске двигателя. Даже на низких оборотах холостого хода скорость турбонагнетателя может быть относительно высокой вскоре после запуска, что может привести к проблемам с износом подшипниковой системы.
  • Горячее отключение. Продолжительная работа при высокой температуре выхлопных газов с последующей немедленной остановкой двигателя без холостого хода может привести к локальному перегреву и закоксовыванию масла в корпусе подшипника и последующему повреждению поверхностей подшипника.

В эпоху повышенного давления по снижению выбросов и расхода топлива снижение трения в подшипниках может сыграть решающую роль в улучшении выбросов при холодном запуске и экономии топлива. Кроме того, по мере снижения вязкости моторного масла либо за счет использования масел с низкой вязкостью, либо за счет разбавления топливом во время впрыска для регенерации DPF, системы подшипников турбонагнетателя должны адаптироваться для поддержания динамической стабильности ротора и предотвращения повышенного износа [3414] .

Современные системы подшипников коммерческих турбокомпрессоров можно разделить на два основных типа: системы гидродинамических подшипников скольжения и системы шарикоподшипников.Также возможны гибридные системы, в которых сочетаются опорные и шариковые подшипники.

###

Основы турбонаддува

Если когда-либо и существовал механический брак, заключенный на небесах, так это дизельный двигатель и турбокомпрессор. В хозяйстве этот союз встречается во всем, от пикапа до комбайна.

Двигатель может дышать двумя способами.

  1. Двигатель может естественным образом потреблять воздух за счет перепада давления в отверстии цилиндра по сравнению с давлением в цилиндре.атмосфера. Это описывает безнаддувный двигатель.
  2. Двигатель может нагнетать воздух в цилиндры с помощью турбонагнетателя или нагнетателя (принудительная индукция).

Два метода принудительной индукции различаются тем, как они питаются. Нагнетатель приводится в действие коленчатым валом двигателя и потребляет мощность. С другой стороны, турбонагнетатель использует для работы выхлопные газы, выходящие из цилиндра, и не требует мощности двигателя.

Турбокомпрессор выполняет две функции.Он заполняет отверстие цилиндра большим количеством воздуха и вызывает турбулентность в цилиндре. Этот последний эффект значительно улучшает сгорание. Таким образом, турбокомпрессор делает дизель более мощным, позволяет ему работать чище и дает ему возможность потреблять меньше топлива.

Объемный КПД


Стандарт, используемый для измерения заполнения цилиндра, называется объемной эффективностью (VE) и читается в процентах.

Двигатель без наддува имеет около 80% VE. Другими словами, он использует 80% своей мощности по отношению к объему цилиндра.

Используя принудительную индукцию благодаря турбонагнетателю, VE двигателя может улучшиться до 100% и выше в зависимости от количества создаваемого воздушного потока и создаваемого давления.

Это давление, кстати, считывается во впускном коллекторе как наддув. Датчик на приборной панели показывает это как давление на квадратный дюйм, но на самом деле это давление над атмосферой.

Если атмосферное давление составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, а турбокомпрессор производит 14,7 фунтов на квадратный дюйм (согласно показаниям манометра), то в цилиндре фактически отображается 29.4 фунта на кв. дюйм. Таким образом, эффективный объем двигателя можно считать удвоенным на каждые 14,7 фунтов на квадратный дюйм наддува.

Теоретически 12-литровый двигатель (1 литр равен примерно 61 кубическому дюйму) при воздействии наддува примерно на 15 фунтов на квадратный дюйм эквивалентен 24-литровому двигателю, который дышит естественным путем.

Что замечательно в турбонаддуве, так это то, что прирост мощности, который он предлагает, является пассивным. Другими словами, выигрыш есть только тогда, когда он вам нужен, например, когда двигатель вынужден работать усердно.Когда нагрузка низкая, двигатель работает на своем механическом размере. Когда требуется большая мощность, турбонаддув помогает двигателю реагировать так, как будто он имеет больший рабочий объем.

Интеркулер


Во многих приложениях с турбонаддувом также используется теплообменник, который определяется как промежуточный охладитель или охладитель наддувочного воздуха (CAC). Целью CAC является охлаждение нагнетаемого воздуха, что, в свою очередь, увеличивает плотность воздуха, подаваемого в цилиндры.

CAC также помогает снизить тепловыделение, вызванное действием турбонаддува.Более горячий воздух нежелателен для работы двигателя, поскольку он содержит меньше молекул кислорода, чем более холодный воздух. На каждые 10°F. изменение температуры наддувочного воздуха, мощность изменяется на 1%.

Турбокомпрессор включает турбинное колесо с приводом от выхлопных газов. Это колесо содержится в улитке, которая представляет собой корпус в форме улитки. Это колесо также соединено валом с другой улиткой, содержащей колесо центробежного компрессора, которое направляет наддувочный воздух во впускной коллектор. Сторона турбины турбокомпрессора считается горячей; сторона компрессора считается холодной.

Вал, соединяющий колеса, вращается в корпусе подшипника, в который под давлением подается моторное масло. Это масло течет через корпус, сливаясь обратно в двигатель (обычно обратно в масляный поддон или крышку ГРМ). Подшипники вала плавающие. В некоторых турбонагнетателях (особенно в более ранних конструкциях) могли использоваться полуплавающие или запрессованные шариковые или роликовые подшипники.

В условиях высокого наддува вал (а, следовательно, колесо турбины и компрессора) может вращаться со скоростью до 150 000 об/мин.Из-за тепла выхлопных газов на турбине многие модели также направляют охлаждающую жидкость двигателя через корпус подшипника, чтобы увеличить срок службы и уменьшить закоксовывание масла.

Уплотнения используются в турбокомпрессоре, чтобы масло не попадало в выхлопные и впускные каналы. Они также содержат отработанные газы и давление наддува в улитке.

Турбокомпрессоры различаются по способу управления давлением наддува. Эти органы управления могут быть либо перепускным клапаном, либо состоять из подвижных колец с лопастями на стороне турбины.Вестгейт позволяет выхлопным газам обходить колесо и корпус турбины и, таким образом, ограничивает ее скорость.

Функция нагрузки, а не частоты вращения двигателя


Энергия, вращающая турбинное колесо турбокомпрессора, исходит от горячих выхлопных газов, выходящих из цилиндра двигателя. Турбокомпрессор является пассивным, поскольку он в гораздо меньшей степени реагирует на частоту вращения коленчатого вала двигателя, чем на температуру выхлопных газов. Вот почему вы услышите раскрутку турбонаддува, когда двигатель нагружен, даже если обороты двигателя могут практически не увеличиваться.

По мере увеличения нагрузки на двигатель увеличивается температура выхлопных газов и их скорость. Когда выхлоп выходит из отверстия головки блока цилиндров, инертный газ испытывает изоэнтропическое расширение. То есть без изменения температуры.

Горячие и расширяющиеся газы нагнетаются в корпус турбины и воздействуют на турбинное колесо так же, как течение реки действовало бы на старую мельницу. Затем колесо компрессора подает воздух под давлением во впускной коллектор.Результатом является увеличение VE, мощности и снижение выбросов.

Советы по турбосервису


Турбокомпрессор похож на коленчатый вал в двигателях, предназначенных для принудительной индукции, в том смысле, что турбокомпрессор считается основным компонентом, рассчитанным на срок службы двигателя при условии надлежащего обслуживания. Это не значит, что турбины не выходят из строя. Когда они это делают, в 90% случаев неисправность может быть связана либо с попаданием в турбонагнетатель постороннего предмета, либо с плохим обслуживанием.

Посторонние предметы могут повредить, если не разрушить, турбонагнетатель. Лучший способ предотвратить такую ​​​​катастрофу — добросовестно менять воздушные фильтры в соответствии с рекомендациями производителя двигателя.

Замена фильтров также позволяет предотвратить чрезмерное падение давления воздуха и образование вакуума в масляном уплотнении компрессора турбокомпрессора. Если падение давления продолжится с течением времени, это состояние вызовет проблемы с сальником.

Еще один общий совет для турбонаддува — дать двигателю поработать на холостом ходу в течение минуты или около того после интенсивной работы.Это позволяет турбонагнетателю замедляться при охлаждении. Это старая проверенная процедура, которой сегодня часто пренебрегают, но она приносит дивиденды в течение срока службы оборудования.

Устранение неполадок


Наиболее распространенными симптомами, связанными с недостаточной производительностью турбокомпрессора, являются недостаточная мощность двигателя, чрезмерный дым выхлопных газов из-за чрезмерного расхода масла и (если применимо) попадание охлаждающей жидкости из корпуса подшипника с водяным охлаждением.

Имея дело с недостатком мощности двигателя, сначала определите, правильно ли работает двигатель, прежде чем обвинять турбонаддув в возникновении проблемы.Если двигатель работает хорошо, то велика вероятность того, что причина потери мощности или чрезмерного дыма выхлопных газов кроется в системе турбонаддува.

Приступая к определению того, что заставляет турбокомпрессор работать плохо, всегда проводите физический осмотр компонента. Проверьте плотность прилегания всех впускных соединений от турбокомпрессора к двигателю. Ослабленные хомуты или поврежденные шланги могут привести к выходу наддува.

Во время осмотра ищите характерные признаки утечки выхлопных газов вверх по потоку от корпуса турбины обратно к двигателю.

Утечки выхлопных газов ограничивают производительность турбокомпрессора, поскольку не все выхлопные газы попадают в турбину турбонагнетателя. Это, в свою очередь, сильно влияет на его способность сжимать воздух для горения.

При осмотре системы обязательно проверьте целостность промежуточного охладителя турбокомпрессора (CAC). Это может привести к трещине в баке или небольшому отверстию в трубе (особенно проблема с внедорожными транспортными средствами). Возможно, потребуется снять CAC и проверить его давлением, как если бы вы делали это с радиатором.

Если сальник на компрессоре турбокомпрессора выйдет из строя, смазка попадет в CAC. Смойте эту смазку, так как она не только вызывает чрезмерное дымление выхлопных газов, но и ограничивает теплопроводность агрегата.

Застрявший вестгейт


Если в проверяемом вами турбокомпрессоре используется перепускной клапан, убедитесь, что он не застрял в открытом положении. Заклинивший открытый вестгейт может лишить двигатель мощности или заставить его медленно наращивать наддув.

При осмотре обязательно проверьте целостность линии, которая идет к диафрагме турбины, которая воспринимает наддув.Если эта линия треснула или протекает, это приведет к избыточному форсированию двигателя.

Если вы проверяете турбину с регулируемыми лопастями, обратите внимание на скопление углерода в этих лопастях. Накопление углерода приводит к залипанию лопастей и, в свою очередь, к выходу из строя соленоида, управляющего лопастями.

Проверить маслопроводы


Если в проверяемом вами турбокомпрессоре вышел из строя подшипник или уплотнение, убедитесь в целостности линий подачи и слива масла. Если дренажная линия засорена шламом, это приведет к скоплению масла в корпусе вала и его прохождению через уплотнение.

При проверке турбонаддува посмотрите на вход его компрессора, чтобы убедиться, что крыльчатка не повреждена. Также обратите внимание на чрезмерную масляную пленку и плавное движение вала. Имейте в виду, что если исследуемая вами турбина имеет плавающий подшипник, то ее вал будет немного двигаться вверх и вниз. Однако если это движение приводит к ударам ребер о корпус, это верный признак чрезмерного износа вала.

Если и когда придет время, когда турбокомпрессор нуждается в профессиональном обслуживании, важно убедиться, что работа выполнена правильно.Анализ отказов является первым шагом в определении того, что вызвало поломку.

При найме на работу настаивайте на том, чтобы сервисная мастерская всегда использовала оригинальные уплотнения и подшипники, а после ремонта узел был отбалансирован. Для балансировки требуется специальное оборудование, которого у дешевого ремонтника не будет, или которое будет утверждать, что это задача, в которой нет необходимости.

Технология

Turbo – различия между бензиновыми и дизельными турбодвигателями

Клиенты часто задают нам вопросы о различиях между турбокомпрессорами на дизельных и бензиновых двигателях, о том, как они работают и для чего используются.

В этом посте мы исследуем тему, рассмотрим принципы турбонаддува, основные различия между дизельными и бензиновыми двигателями и то, как это влияет на конструкцию турбокомпрессоров для каждого применения.

Общие черты

Первое, что нужно понять, это то, что независимо от того, добавляете ли вы турбонаддув к бензиновому или дизельному двигателю, общие принципы в основном одинаковы.

Идея любого устройства принудительной индукции состоит в том, чтобы увеличить количество воздуха и топлива, поступающих в каждую камеру сгорания в двигателе, чтобы обеспечить дополнительную мощность от каждого взрыва.Точно так же базовая конструкция и компоненты, входящие в состав бензиновых и дизельных турбонагнетателей, также в значительной степени идентичны.

Различия между дизельными и бензиновыми двигателями

Дизельные и бензиновые двигатели

имеют некоторые ключевые отличия, что, в свою очередь, означает, что турбокомпрессоры должны работать немного по-разному.

Дизель

В качестве топлива дизельное топливо не так горюче, как бензин, а это означает, что топливно-воздушная смесь в камере сгорания дизельных двигателей должна находиться под более высоким давлением для воспламенения.Это более высокое давление означает, что дизельные двигатели должны быть более прочными, чем их бензиновые аналоги, что означает использование более крупных и тяжелых компонентов.

Более крупные и тяжелые компоненты трудно вращать на высоких скоростях, а это означает, что дизельные двигатели обычно работают в гораздо более низком и более узком диапазоне оборотов, чем их бензиновые аналоги. Это более низкое число оборотов затрудняет всасывание дизельным двигателем достаточного количества воздуха в камеры сгорания.

Дизель

также сгорает при более низкой температуре по сравнению с бензином, а это означает, что он производит больше выхлопных газов.

Бензин

Бензин

гораздо более горюч, чем дизель, он легче воспламеняется и горит намного горячее, поэтому давление внутри камер сгорания не должно быть таким высоким. Это означает, что компоненты могут быть меньше, и что двигатель может работать в гораздо более высоком и более широком диапазоне оборотов.

Поскольку бензиновые двигатели работают при более высоких оборотах, а бензин горит при более высокой температуре, чем дизель, бензиновые двигатели, как правило, нагреваются сильнее, чем дизельные.

Как это влияет на турбонаддув

Для дизелей

Неотъемлемым недостатком дизельного двигателя является то, что он с трудом набирает достаточное количество воздуха в камеру сгорания, и турбонаддув действительно может помочь дизельному двигателю справиться с этим.

В коммерческих дизельных двигателях цель состоит в том, чтобы увеличить приток воздуха к двигателю, а не увеличить давление сгорания (поскольку давление сгорания уже высокое). Это означает, что традиционно для коммерческих дизельных двигателей общий «наддув», обеспечиваемый турбонаддувом, довольно низок — где-то между 5–8 фунтами на кв. дюйм.*

На практике это означает, что дизельные турбокомпрессоры, как правило, больше, чем их бензиновые аналоги, с большой секцией турбины, которая способна обрабатывать как большой объем выхлопных газов, так и должны обеспечивать достаточное количество всасываемого воздуха, чтобы цилиндры были заполнены.

*Примечание. Развитие технологий означает, что турбокомпрессоры некоторых современных легковых дизельных двигателей (и некоторые из них, используемые в небольших коммерческих автомобилях) работают при более высоком давлении наддува. Следите за будущими публикациями в блоге о современных достижениях в дизельных двигателях с турбонаддувом.

Для бензина

Для бензиновых двигателей добавление турбонаддува связано с увеличением мощности двигателя, поэтому цель состоит в том, чтобы увеличить давление внутри камеры сгорания. Это означает, что бензиновые турбонагнетатели, как правило, меньше по размеру и предназначены для работы на гораздо более высоких оборотах, обеспечивая более высокое давление без значительного увеличения воздушного потока.

Кроме того, поскольку бензиновые двигатели должны работать в гораздо более широком диапазоне оборотов, важно, чтобы бензиновые турбокомпрессоры набирали скорость («раскручивание») быстрее, чем их дизельные аналоги.

Последний момент, когда речь идет о бензиновых двигателях, заключается в том, что повышенные обороты как двигателя, так и турбонагнетателя создают много тепла, которым необходимо правильно управлять, и многие турбины используют противодавление этих горячих газов для повышения эффективности и операция.

Как мы можем помочь

В AET мы работаем над турбокомпрессорами для полного спектра бензиновых и дизельных двигателей с 1974 года, поэтому вы можете быть уверены, что у нас есть навыки и знания, необходимые для оказания помощи — после ремонта, замены или совет.

Для получения дополнительной информации о любой из наших услуг позвоните дружелюбному и опытному члену команды сегодня по телефону 01924 588 266.

Производство турбины турбокомпрессора дизельного двигателя из дешевого титанового порошка

PDF-версия также доступна для скачивания.

ВОЗ

Люди и организации, связанные либо с созданием этого отчета, либо с его содержанием.

какой

Описательная информация, помогающая идентифицировать этот отчет.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие элементы в электронной библиотеке.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этим отчетом.

Статистика использования

Когда последний раз использовался этот отчет?

Взаимодействие с этим отчетом

Вот несколько советов, что делать дальше.

PDF-версия также доступна для скачивания.

Цитаты, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / поделиться


Печать
Электронная почта
Твиттер
Фейсбук
Тамблер
Реддит

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемом формате.

Архивный ресурсный ключ (ARK)

Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Картинки

URL-адреса

Статистика

Мут, Т.Р. и Майер, Р. (Ковка Квин-Сити). Производство турбины турбокомпрессора дизельного двигателя из дешевого титанового порошка, отчет, 4 мая 2012 г.; Ок-Ридж, Теннесси. (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc835611/: по состоянию на 8 марта 2022 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, цифровая библиотека ЕНТ, https://digital.library.unt.edu; зачисление отдела государственных документов библиотек ЕНТ.

Двухступенчатый турбонаддув для четырехтактных среднеоборотных дизельных двигателей|Технический обзор YANMAR|Технология|О YANMAR|YANMAR

Двухступенчатый турбонаддув для четырехтактных среднеоборотных дизельных двигателей

Аннотация

Двухступенчатый турбонаддув может повысить эффективность двигателя за счет его использования в сочетании с усовершенствованным циклом Миллера для преодоления компромисса между расходом топлива и выбросами NOx.Компания Yanmar выпустила морской двигатель 6EY26W, в котором используется двухступенчатая система турбонаддува для снижения удельного расхода топлива (SFOC) на 8 г/кВтч, а также соответствующий требованиям IMO NOx Tier 2. В этой статье описывается эта новая разработка в области турбонаддува для четырехтактных среднеоборотных дизельных двигателей и то, как ее можно использовать для соответствия нормам IMO NOx Tier 3.

1. Введение

Морские дизельные двигатели

уже давно подчиняются целому ряду требований, включая лучшую экономию топлива, более высокую мощность, способность использовать тяжелое жидкое топливо и более низкий уровень шума.Что касается экономии топлива, критического аспекта качества продукции, Yanmar снизила расход топлива своих четырехтактных среднеоборотных дизельных двигателей на 50 г/кВтч или более в период с 1960 по 2016 год. Основные факторы снижения расхода топлива включают увеличение максимальное давление воспламенения (Pmax) и улучшение работы газообмена, а это результаты технологии турбонаддува.

Рис. 1 Типы систем турбонаддува

Для самого турбокомпрессора постоянно требуется более высокая степень сжатия и эффективность, а также более низкая инерция роторов.Общая система включает использование импульсного турбонаддува, турбонаддува с постоянным давлением и двойного турбонаддува (в котором два одинаковых турбокомпрессора используются параллельно) (см. рис. 1), и они выбираются в зависимости от применения. Примеры в Yanmar включают стремление снизить потребление топлива вспомогательными двигателями без ущерба для подбора нагрузки за счет разработки новой однотрубной импульсной системы (MPS) с турбонаддувом квазипостоянного давления и улучшения характеристик ускорения за счет использования двойного турбонаддува для двигательные установки.

В последние годы наблюдается более широкое использование турбонаддува с более высоким давлением в ответ на ужесточение экологических норм, включая введение Международной морской организацией (IMO) постепенно ужесточающихся ограничений на выбросы NOx. Циклы Миллера с более ранним закрытием 1) являются одним из таких методов достижения низкого уровня NOx, использующих преимущества этой тенденции, и они получили широкое распространение для соответствия требованиям IMO NOx Tier 2, которые требуют снижения NOx на 20% по сравнению с уровнем 1. .Как правило, существует компромисс между NOx и расходом топлива, при котором уменьшение NOx увеличивает расход топлива. Соответственно, поиск способов преодоления этого компромисса является важным соображением при разработке методов снижения выбросов NOx, и сочетание цикла Миллера с более ранним замыканием и турбонагнетателей с высоким коэффициентом сжатия является одним из способов достижения этого. Дальнейший подход к увеличению потенциала снижения выбросов NOx и расхода топлива и обеспечению большей гибкости согласования характеристик двигателя заключается в увеличении степени турбонаддува.В связи с этим внимание привлекла технология двухступенчатого турбонаддува, при которой в серии 2), 3) используются два разных типа турбокомпрессора с коэффициентами давления от 6 до максимум 12, о которых сообщают производители турбокомпрессоров.

В этой статье описываются последние тенденции в технологии турбонаддува четырехтактных среднеоборотных дизельных двигателей и двухступенчатая система турбонаддува Yanmar, а также приводятся примеры соответствия нормам IMO NOx Tier 3.

2. Двухступенчатая система турбонаддува

2.1.Концепция

На рис. 2 показана взаимосвязь между моментом закрытия впускного клапана (IVC) и коэффициентом снижения содержания NOx. Чем раньше (более продвинутый) IVC, тем выше коэффициент снижения NOx по сравнению со стандартом уровня 1. Поскольку процесс впуска воздуха в цикле Миллера с более ранним закрытием закрывает впускной клапан до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки, последующее движение поршня вниз вызывает расширение воздуха, находящегося внутри цилиндра, и его температуру падает.Это приводит к более низкой температуре в конце сжатия (температура воздуха в цилиндре перед сгоранием) и более низкой температуре сгорания, тем самым уменьшая количество NOx 1) .

Рис. 2 Взаимосвязь между моментом закрытия впускного клапана и коэффициентом снижения содержания NOx

С другой стороны, бывают случаи, когда более низкое давление внутри цилиндра в результате раннего закрытия впускного клапана снижает расход топлива. Решение этой проблемы требует увеличения степени сжатия турбонагнетателя, чтобы обеспечить подачу большего количества воздуха за короткое время.Это показано на рис. 3 (зависимость между ВАХ и коэффициентом сжатия турбонагнетателя при условии поддержания постоянного значения Pmax).

Рис. 3 Взаимосвязь между моментом закрытия впускного клапана и коэффициентом давления 1)

Ниже описаны различные типы цикла Миллера с ранним закрытием со ссылкой на схему открытия и закрытия впускного клапана, показанную на рис. 4. Хотя разные компании используют различную терминологию 2), 3) , цикл Миллера из которых впускной клапан закрывается раньше, поступательно от момента включения НПВ вблизи нижней мертвой точки («Уровень 2» на рис.4) называются «сильным Миллером» и «экстремальным Миллером» соответственно. Для двигателя спецификации Tier 2, целью которого является снижение выбросов NOx на 20 % по сравнению со спецификацией Tier 1, используется одноступенчатый турбонаддув (один турбокомпрессор) для достижения более высокой степени сжатия. Коэффициент давления для спецификации Tier 2 в некоторых случаях достигает 5,5, если учитывать перегрузку, и, хотя он зависит от настроек производителя турбокомпрессора, это предел того, что возможно при одноступенчатом турбонаддуве.Соответственно, если для снижения NOx на 30 или 40 % по сравнению с уровнем 1 используется сильное время Миллера или экстремальное время Миллера, требуется двухступенчатый турбонаддув (двойные турбонагнетатели), поскольку требуется степень сжатия 6 или выше. Терминология, используемая Yanmar для этого, — «двухступенчатая система турбонаддува».

Рис. 4. Типы цикла Миллера с ранним закрытием

На рис. 5 показано соотношение между NOx и SFOC, а концепции двухступенчатой ​​системы турбонаддува описаны порядковыми номерами.За счет сочетания двухступенчатого турбонаддува с сильным моментом Миллера или экстремальным моментом Миллера выбросы NOx могут быть снижены до степени без ухудшения расхода топлива (①), а за счет опережения момента впрыска топлива в соответствии со стандартами Tier 2 для NOx (②), очень низкими расход топлива может быть достигнут (③). Это усовершенствованная версия метода, используемого для соответствия Уровню 2. Его также можно ожидать в качестве метода достижения снижения расчетного индекса энергоэффективности (EEDI), предусмотренного IMO.

Инжир.5 Концепция двухступенчатой ​​системы турбонаддува>
2.2.Применение к морским пропульсивным двигателям

На маршевом двигателе Yanmar 6EY26W 4) применена двухступенчатая система турбонаддува (см. рис. 6). На рис. 7 показано расположение двух турбонагнетателей и двух воздухоохладителей (A/C), расположенных в конце двигателя.

В двухступенчатой ​​системе турбонаддува степень повышения давления турбокомпрессора ступени низкого давления (L.P.-T/C) и турбокомпрессора ступени высокого давления (H.P.-T/C) ниже, чем у одноступенчатого турбокомпрессора, и повышение температуры из-за турбокомпрессора также меньше. Поэтому каждая из мощностей кондиционера для двухступенчатого турбонаддува не обязательно должна быть такой же большой, как мощность кондиционера для одноступенчатого турбонаддува. Это одно из преимуществ двухступенчатого турбонаддува, означающее, что общий КПД турбонагнетателя выше, чем, в частности, у одноступенчатого турбонаддува, имеющего ту же степень сжатия. Поскольку повышение температуры всасываемого воздуха ухудшает снижение NOx из-за более сильного момента Миллера, как поясняется ниже, трудно реализовать двухступенчатый турбонаддув без кондиционера.

Рис. 6 Технические характеристики и фотография испытательного двигателя Рис. 7 Схема испытательного двигателя 6EY26W
2.3. Производительность двигателя
(1) Моделирование производительности вычислений

На рис. 8 показана одна из одномерных имитационных моделей производительности, подготовленных для этой цели. На рис. 9а показана расчетная температура воздуха в конце сжатия при номинальной нагрузке, а на рис. 9б – расчетный результат общего соотношения воздух-топливо при нагрузке 25 %.Рис. 9а является частью доказательства рис. 2, согласно которому чем раньше НПВ, тем ниже температура в конце сжатия. Наряду с тем, что кондиционер подавляет повышение температуры впускного воздуха, несмотря на высокий уровень давления наддува, другой вероятной причиной является более высокая доля адиабатического расширения из-за более сильного времени Миллера. Вертикальная ось на рис. 9b показывает соотношение воздух-топливо по отношению к двигателю уровня 2 («0» градусов CA и одноступенчатый турбонаддув) для различных моментов IVC (с двухступенчатым турбонаддувом), обозначенных горизонтальной осью.Цель моделирования состояла в том, чтобы определить время Миллера, необходимое для восстановления количества воздуха на низкой скорости путем применения двухступенчатого турбонаддува. В случае маршевого двигателя требования к любому способу достижения низкого расхода топлива включают сохранение дымности и приемистости на малой скорости.

Рис. 8 Имитационная модель расчета двигателя 6EY26W (внизу: схема двухступенчатой ​​системы наддува) Рис. 9a Температура воздуха в конце сжатия Инжир.9b Общее соотношение воздух-топливо
(2) Результаты реальных испытаний двигателя

Реальный двигатель демонстрирует, что двухступенчатый турбонаддув увеличивает общую степень повышения давления чуть более чем на единицу по сравнению с двигателем, соответствующим стандарту Tier 2, при том же расходе. Это давление, которого не может достичь одноступенчатый турбонаддув, и это делает возможным сильный цикл Миллера.

На рис. 10 показано соотношение между NOx и расходом топлива. NOx выражается в режиме E3, а расход топлива указан для нагрузки 75 %, что является реалистичной нагрузкой и соответствует требованиям EEDI пропульсивного двигателя.Точки, обведенные на рисунке пунктирными линиями, указывают на одинаковый момент впрыска топлива. Применение двухступенчатой ​​системы турбонаддува позволяет значительно снизить расход топлива (③). На рис. 11 показаны результаты теста на ускорение. Благодаря применению импульсного турбонаддува и HP-T/C с ротором с малым моментом инерции, двухступенчатая система турбонаддува демонстрирует превосходные характеристики набора давления наддува и эквивалентное время разгона (время разгона до номинальной скорости с низкой начальной скорости), несмотря на используя сильную синхронизацию Миллера 4) .

Результат улучшения расхода топлива в сочетании с экстремальной синхронизацией Миллера и турбонаддувом MPS показан ④ на рис. 10. Дальнейшее улучшение работы выхлопных газов и NOx приводит к снижению расхода топлива на 10 кг/кВтч или более по сравнению с уровнем Tier. 2 двигатель. Однако, поскольку испытания также выявили снижение производительности при очень низкой нагрузке, необходимо рассмотреть возможность включения механизма изменения фаз газораспределения при использовании экстремальных фаз Миллера.

Инжир.10 Эффект снижения расхода топлива за счет двухступенчатой ​​системы наддува Рис. 11 Сравнение характеристик ускорения 4)
2.4. Коммерциализация

На рис. 12 сравниваются схемы двухступенчатой ​​системы турбонаддува на испытательном двигателе (слева) и на серийном двигателе, используемом в качестве маршевого двигателя для отечественного судна (справа). На рис. 13 показаны фотографии коммерческого двигателя, а на правой фотографии показан вид со стороны выпускного коллектора.На коммерческих двигателях L.P.-T/C и HP-T/C вместе с их кондиционерами были расположены на обоих концах двигателя по причинам, связанным с общей высотой двигателя и упрощением обслуживания. Снижение расхода топлива на коммерческом двигателе составило 8 г/кВтч.

Рис. 12 Сравнение компоновок двигателей с двухступенчатой ​​системой наддува Рис. 13 Коммерческий двигатель (6EY26W, номинальная мощность: 1330 кВт/750 мин. -1)

3. Применение к двигателям в соответствии с правилами IMO Tier 3

3.1. Пример заявки

Несмотря на то, что компания Yanmar и другие компании часто применяют избирательное каталитическое восстановление (SCR) для соблюдения правил IMO NOx Tier 3 для четырехтактных среднеоборотных дизельных двигателей 5) , имеются некоторые отчеты 6), 7) , описывающие сочетание цикла Миллера и двухступенчатого турбонаддува с рециркуляцией отработавших газов (EGR) и системой впрыска топлива с электронным управлением (система Common Rail) 6), 7) . В них описывается использование двухступенчатого турбонаддува (увеличение подачи воздуха) для уменьшения увеличения дыма, связанного с рециркуляцией отработавших газов, и использование сильной синхронизации Миллера для снижения Pmax.

Несмотря на то, что двухступенчатые системы турбонаддува применяются таким образом для компенсации потери производительности из-за мер соответствия требованиям Уровня 3 в двигателе, их также можно использовать в сочетании с системой SCR. С точки зрения SCR, ключевые вопросы включают в себя то, как снизить стоимость водно-мочевинного раствора, используемого в качестве восстановителя, и как поддерживать температуру выхлопных газов, описанную в следующем разделе. Что касается Уровня 3, который требует снижения содержания NOx на 80 % по сравнению с Уровнем 1 в зонах контроля выбросов (ECA), снижение уровня NOx на выходе из двигателя имеет преимущества, в том числе снижение потребления водного раствора мочевины за счет снижения нагрузки на двигатель. СКР.Это пример двухступенчатой ​​системы турбонаддува, применяемой в качестве метода снижения выбросов NOx.

3.2. Требования SCR

На рис. 14 показана зависимость между содержанием серы в жидком топливе и минимальной температурой отработавших газов, необходимой на входе в СКВ для предотвращения образования кислого сульфата аммония 5), 8) . При использовании системы SCR это требование должно быть выполнено для сохранения долговечности катализатора. В то время как температура выхлопных газов на выходе из двигателя имеет тенденцию быть ниже при применении двухступенчатой ​​системы турбонаддува, в случае результатов испытаний, описанных в разделе 2, на практике это не проблема из-за высокой мощности двигателя и характеристик тягового двигателя.

Хотя предполагается, что системы SCR будут устанавливаться на двигатели с двухступенчатой ​​системой турбонаддува, чтобы соответствовать требованиям стандарта Tier 2 по выбросам NOx и снизить расход топлива, Yanmar также намерена рассмотреть баланс соотношения давлений между /C и HP-T/C на основе таких целей, как расход топлива, снижение выбросов NOx и применение в двигателе, а также интеграция с другими устройствами.

Рис. 14 Минимальная температура выхлопных газов, необходимая на входе SCR 8)

4.Выводы

В этой статье описана двухступенчатая система турбонаддува как технология турбонаддува для четырехтактных среднеоборотных дизельных двигателей и ее применение. Отметим, что данная система разработана в рамках проекта по коммерциализации передовых морских технологий Японского агентства железнодорожного строительства, транспорта и технологий.

Само собой разумеется, что снижение эксплуатационных расходов или снижение расхода топлива необходимы для повышения ценности жизненного цикла для клиентов и поддержания гармонии с окружающей средой.Yanmar надеется, что эта система, которая является лишь примером, поможет в разработке двигателей следующего поколения, обеспечив возможность дальнейшего снижения расхода топлива и выбросов NOx.

5. Ссылки

  • (1) Хамаока, Журнал Японского института морской инженерии, 45-1 (2010-1), 18-21
  • (2)Т. Бер и др., Конгресс CIMAC 2013, № 134
  • (3)С. Рисс и др., Конгресс CIMAC 2013, № 226
  • (4) Такахата, Журнал Японского института морской инженерии, 50-2 (2015-3), 93-97
  • (5) Хамаока, Журнал Японского института морской инженерии, 48-6 (2013-11), 30-35
  • (6)ф.Милло и др., Конгресс CIMAC 2013, № 74
  • (7)С. Stoeber-Schmidt et al., Конгресс CIMAC 2013, № 232
  • (8) Сасаки и др., Журнал Японского института морской инженерии, 43-3 (2008), 382

Примечание. Эта статья представляет собой модифицированную перепечатку статьи, опубликованной в Журнале Японского института морской инженерии (51-2).

-ВАЖНО-

Оригинальный технический отчет написан на японском языке.

Этот документ был переведен отделом управления исследованиями и разработками.

Ресурс турбокомпрессора дизельного двигателя | Турбокомпрессор КАТ

Ресурс турбокомпрессора дизельного двигателя | Турбокомпрессор CAT | Район Дизель Сервис

Вся электронная коммерция перенесена на shop.areadieselservice.com — КУПИТЬ СЕЙЧАС

Открыть меню

×

Таблица приложений John Deere Ag

Руководство по применению различных сельскохозяйственных насосов, турбин и инжекторов John Deere. Это не все, но есть очень хороший материал.Проверьте это.

Электронная таблица применения John Deere Ag

Турбокомпрессоры и форсунки CAT

Принимая во внимание так много продуктов CAT Turbocharger и комплектов турбонаддува, это подробное руководство по применению и перекрестные ссылки для турбокомпрессоров CAT и комплектов редукторов сдвоенного турбонаддува являются удобным ресурсом. -ОБНОВЛЕНО, ЧТОБЫ ВКЛЮЧИТЬ ИНФОРМАЦИЮ О ИНЖЕКТОРАХ CAT-

Турбокомпрессоры и форсунки CAT

Проспект турбокомпрессора S300BV/S100

Краткий справочник по небольшому образцу турбокомпрессоров BorgWarner серий S300BV и S100, доступных для различных применений John Deere.

Проспект турбокомпрессора S300BV/S100

Принадлежности для турбокомпрессоров Axis (ATA) Каталог

PDF-версия нашей постоянно расширяющейся линейки адаптеров, фланцев, подшипников, монтажных комплектов и многого другого. Это топовая группа аксессуаров для турбокомпрессоров; многие из которых производятся в нашем собственном механическом цехе в Карлинвилле, штат Иллинойс.

Каталог принадлежностей для турбокомпрессоров Axis (ATA)

Турбовтулки John Deere

Краткий перечень информации, относящейся к нашей линейке выпускных патрубков турбонагнетателей для использования на машинах John Deere.

Рукава John Deere Turbo

Листовка с перекрестными ссылками на турбокомпрессоры CAT

Нужно скрестить турбокомпрессор CAT p/n? Вот хорошее место для начала. Это ни в коем случае не полная перекрестная ссылка на каждый турбокомпрессор CAT, поэтому, если вы не найдете то, что ищете, не стесняйтесь обращаться за помощью к одному из наших дружелюбных торговых представителей.

Листовка с перекрестными ссылками на турбокомпрессоры CAT

Турбофлаер Big Horn

Рекламный проспект по обновлению вставного турбокомпрессора Big Horn для модели 5.9L Cummins в пикапах Dodge 2003-2007 гг.

Биг Хорн Турбо Флаер

Флаер адаптера Dodge PowerMax

Рекламный проспект адаптеров, используемых при обновлении турбонаддува PowerMax для пикапов Dodge.

Рекламный проспект по адаптеру Dodge PowerMax

Листовка с приводом BorgWarner S300V

Рекламный проспект по приводу International S300V можно получить в BorgWarner и Area Diesel Service.

Рекламный проспект по приводу BorgWarner S300V

Справочное руководство по турбокомпрессорам и инжекторам — класс 8

В этом руководстве рассматриваются популярные турбокомпрессоры BorgWarner и Holset, а также форсунки Delphi Technologies для многих моделей CAT, Cummins, Volvo, Detroit и International в мире грузовых автомобилей классов 6, 7 и 8.

Справочное руководство по турбокомпрессорам и инжекторам — класс 8

Комплект модернизации Oliver Performance Turbo

Комплект повышения производительности для Oliver 1855–1950T–1955.Этот комплект включает выпускной патрубок в турбину, что устраняет необходимость покупать патрубок отдельно.

Комплект модернизации Oliver Performance Turbo

Турбофлаер DAVNT

Флаер, посвященный турбокомпрессорам DAVNT, переработанным компанией ADS.

DAVNT Турбо Флаер

Детали John Deere AG

Флаер, посвященный нашему предложению запчастей John Deere AG.

Запчасти John Deere AG

Обновление гарантии Magnum

Мы настолько уверены в качестве наших деталей, распространяемых под товарным знаком Magnum, что решили поддержать их ВЕДУЩЕЙ В ОТРАСЛИ ГАРАНТИЙНОЙ ПОЛИТИКОЙ! Подробности смотрите в этой листовке!!

Обновление гарантии Магнум

Усилитель Гарретта | Club Line

Компания Garrett недавно выпустила новую линейку турбокомпрессоров с опорными подшипниками для малых двигателей.Узнайте больше о Garrett Boost | CLUB LINE турбокомпрессоров и свяжитесь с представителем службы поддержки клиентов Area Diesel для получения дополнительной информации или размещения заказа.

Гаррет Буст | Клубная линия

У нас есть приводы!

Послушайте, мы все знаем, что запчасти становится очень трудно найти. И, давайте смотреть правде в глаза, позволять грузовику простаивать, когда он должен быть на дороге, принося деньги, не является идеальной ситуацией. Вопиющим слабым местом турбонаддува с изменяемой геометрией является привод.Они являются распространенной точкой отказа, и без них грузовик не работает, и деньги не зарабатываются. Что ж, сегодня мы рады объявить о наличии нескольких серийных номеров высокопроизводительных приводов. Они есть на складе и готовы к отправке. Нажмите ниже, чтобы узнать больше.

У нас есть приводы!

Новый DD15 Turbo и обновление цен!

Компания BorgWarner недавно выпустила частичное обновление цен примерно для 200 SKU.Подробная информация об этом обновлении цен, а также о новом выпуске продукта от Garrett находится внутри.

Новый DD15 Turbo и обновления цен!

Список требуемых ядер

Список текущих ядер, которые мы продаем. Если у вас есть какой-либо из них, свяжитесь с нами по адресу [email protected] и сообщите нам, что у вас есть.

Список требуемых ядер

Литература для специализированных дилеров

Наша команда по маркетингу готова помочь вам с вашими потребностями в литературе.Если вам нужна какая-то конкретная литература, относящаяся к запчастям, которые вы покупаете у нас, отправьте нам ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ, и мы будем рады помочь.

Литература для специализированных дилеров

© Copyright 2022 Район Дизель.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.