Какое давление создает турбина дизельного двигателя?

Как самому проверить турбину на дизельном моторе

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

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

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

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

Читайте в этой статье

Визуальный осмотр

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

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

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

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

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

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

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

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

Проверка турбонагнетателя на заведенном двигателе

Проверять турбину на наддув следует так:

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

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

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

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

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

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

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

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

Nav view search

ЭЛЕКТРОСХЕМЫ НА ВСЕ АВТОМОБИЛИ МИРА НА Portal-Diagnostov.ru

Примеры работ

Установка Диодной подсветки, Цветомузыки. Дискотека на БОРТУ

Полезная информация

Global Statistic

Как это работает?

Навигация

Обучение диагностике

Наддув воздуха в дизельном двигателе.

Наддув воздуха

Наддув воздуха как средство повышения мощности давно используется на боль ших дизельных стационарных и судовых установках, а также на дизелях грузовиков 1 . Сегодня он применяется и на быстроходных дизелях легковых автомобилей . В противоположность атмосферному впуску у двигателей с наддувом воздух подается в цилиндры под избыточным давлением. Этим увеличивается масса воздуха в цилиндре, что при большей массе топлива приводит к повышению выходной мощности двигателя при равном рабочем объеме. Наддув воздуха осуществляется при помощи так называемых нагнетателей. Дизель особенно хорошо подходит для наддува, так как в сто впускном тракте сжимается только воздух, а не топливовоздушная смесь, и на основе качественного регулирования он может хорошо комбинироваться с наддувом. У двигателей большой размерности для грузовых автомобилей при помощи наддува воздуха и снижения степени сжатия достигается повышение среднего эффективного давления (и, таким образом, крутящего момента), однако при этом надо учитывать ограничения, связанные с возможностью холодного пуска. В основном различают две разновидности нагнетателя:

• турбонагнетатель, в котором требуемая на сжатие воздуха мощность отбирается от ОГ (газодинамическая связь двигатель/нагнетатель);

• механический нагнетатель, в котором требуемая на сжатие воздуха мощность отбирается от коленчатого вала двигателя (механическая связь двигатель/нагнетатель).

Коэффициент наполнения

Коэффициентом наполнения называется отношение количества воздуха, заключенного в цилиндре, к определенному рабочим объемом теоретическому заряду при нормальных условиях (атмосферное давление р 0 = 1013 гПа, температура Г„ = 273 К) без наддува. Вычисленный таким образом коэффициент наполнения дизелей с наддувом находится в пределах 0,85. 3,0.

1. Канал подачи ОГ 2. Крыльчатка турбины 3. Подвижная лопатка соплового аппарата 4. Патрубок подачи разрежения 5. Кольцо регулирования подвижных лопаток соплового аппарата 6. Подача смазки 7. Подача свежего воздуха к нагнетателю 8. Подача сжатого воздуха к двигателю

Динамический наддув

Динамический наддув можно создать уже одним использованием динамических эффектов во впускном тракте. Для дизеля этот процесс не имеет такого значения, как для бензинового двигателя. У дизеля основная цель конструирования системы впуска — равномерное распределение по всем цилиндрам воздуха и рециркулируемых ОГ. Кроме того, важную роль в работе двигателя играет создание воздушного вихря в цилиндрах. При относительно низкой частоте вращения коленчатого вала дизеля целенаправленное использование параметров впускного тракта для динамического наддува потребовало бы применения крайне длинных впускных каналов. В настоящее время почти все дизели снабжаются нагнетателями, среди которых наибольшими преимуществами обладают те модели, что менее инерционны при работе на нестационарных режимах. Впускной тракт дизеля делают по возможности короче. Преимуществами этого решения являются:• улучшенные динамические качества;• возможность управления рецирку лицией ОГ.

Читать еще:  Нужно ли приклеивать знак шипы на машину?

Турбонаддув

Наддув воздуха турбонагнетателем, который приводится в действие отработавшими газами, находит наиболее широкое применение среди всех известных способов. Этот вариант даже на двигателях ма лого рабочего объемя позволяет полу чить крутящий момент и мощность достаточной величины при высоком КПД. Турбонагнетатели используют на легковых и грузовых автомобилях, больших судовых двигателях и тепловозах. Если раньше турбонаддув использовался прежде всего для повышения удельной мощности, то теперь он находит все большее применение для повышения величины максимального крутящего момента на низких и средних частотах вращения коленчатого вала. Это имеет значение, в частности, при использовании электронного регулирования давления наддува.

Конструкция и принцип действия

Энергия находящихся под давлением горячих ОГ двигателя внутреннего сгорания большей частью теряется, поэтому напрашивалось решение использовать часть этой энергии для повышения давлении во впускном тракте. Турбонагнетатель (рис. 3) состоит из двух газодинамических устройств:

• газовой турбины 7, которая воспринимает энергию потока ОГ;

• компрессора 2, который соединен валом 11 с турбиной и сжимает по даваемый воздух.

Горячие ОГ поступают на турбину и раскручивают вал 11 до высокой частоты вращения, которая у дизелей достигает 200 000 мин Направленные лопатками турбинного колеса ОГ двигаются к оси турбины, откуда затем выходят через канал 8 во выпускной тракт (радиальная турбина). Вал приводит во вращение радиальный компрессор. Здесь противоположная картина: поток 3 подаваемого воздуха входит по оси компрессора, ускоряется лопатками при движении наружу и при этом превращается в поток 4 сжатого воздуха.

Для двигателей большого рабочего объема применяются также аксиальные турбины, где ОГ подаются на аксиальное колесо. Такие турбины имеют более высокую эффективность и в производстве обходятся дешевле, чем радиальные. Для двигателей легковых и грузовых автомобилей компановочно лучше подходит радиальная турбина. Сопротивление движению ОГ, возникающее перед турбиной, увеличивает ра боту выталкивания, производимую двигателем на такте выпуска. Несмотря на это, КПД дизеля в диапазоне частичных нагрузок повышается. На стационарном режиме с постоянной частотой вращения коленчатого вала поле характеристик турбины и компрес сора можно согласовать одновременно на высокий КПД и высокое давление наддува. Гораздо труднее определить параметры для нестационарных условий работы двигателя, от которого ожидают высокого крутящего момента, в частности при ускорении. В начале ускорения низкая температура ОГ и незначительное их количество, а также необходимость ускорения массы подвижных частей турбонагнетателя замедляют увеличение давления в компрессоре. Это явление у двигателей легковых автомобилей с турбонаддувом называется «провал».

Для обеспечения наддува для легковых и грузовых автомобилей созданы нагнетатели, которые из-за незначительной собственной массы подвижных деталей реагируют на изменение давления уже при небольшом усилении интенсивности потока ОГ. Используя подобные агрегаты, можно значительно улучшить характеристики работы дизеля, что особенно важно в нижней области частот вращения коленчатого вала.

Различают два принципа наддува.

При наддуве с постоянным давлением резервуар перед турбиной сглаживает пульсации давления в выпускном тракте. Вследствие этого турбина может пропускать при меньшем среднем давлении больше ОГ в области высоких нагрузок двигателя. Так как противодавление ОГ рабочей точке становится меньше, расход топлива тоже сокращается. Наддув с постоянным давлением применяют для больших судовых двигателей, дизель генераторов и стационарных установок.

Кинетическая энергия пульсаций давления при выходе ОГ из цилиндра используется при импульсном наддуве, который обеспечивает более высокий крутящий момент на более низких частотах вращения коленчатого вала. Этот принцип применяется на дизелях легковых и грузовых автомобилей. Чтобы отдельные цилиндры при газообмене не влияли на работу друг друга, у шестицилиндровых двигателей, например, выпускные магистрали объединяются по трина коллектор.

В турбинах с разделенным потоком (рис. 3), которые имеют два внешних клапана , потоки ОГ также разделяющей в зо не турбины.

1. Корпус компрессора 2. Компрессор 3. Поток подаваемого воздуха 4. Поток сжатого воздуха 5. Подача смазки к подшипникам 6. Корпус турбины 7. Газовая турбина 8. Канал отвода ОГ к выпускному тракту 9. Корпус подшипников вала нагнетателя 10. Канал подачи ОГ к нагнетателю 11. Вал 12. Отвод смазки от подшипников

Чтобы быстрее выходить на рабочий режим, турбонагнетатель устанавливается по возможности ближе к выпускным клапанам, поэтому он должен изготавливаться из термостойких материалов. На судах, где из-за опасности пожара запрещено наличие горячих поверхностей в машинном отделении, турбонагнетатель охлаждается водой или теплоизолирует ся. Нагнетатели для бензиновых двигате лей, у которых температура ОГ выше, чему дизелей, на 200. 300°С, также могутбыть включены в контур системы охлаждения.

Какое Давление Должна Выдавать Турбина

Сообщества › Diesel Power (Дизельные ДВС) › Блог › Давление турбины

Всем привет. Поставил датчик надува турбины и боюсь теперь что давит уж больно много. Слышал дето что для дизелей 0.8 бар норма. Да вот моя дует от 0.9 до 1.2 в зависимости от скорости. Короче после 130км/ч при вдавливании педали даёт 1.1-1.2 на меньшей скорости до 1 бара. Была беда связанная с отсечкой турбины — теперь боюсь))

В общем вопрос какая норма для дизелей. F8QT

ВСЕМ СПАСИБО! Я хоть успокоился )) думал у дизельков придел 0.8 бар.

Читаю и и думаю что у меня что -то не то. У меня при разгоне, на 1.9dci 115 сил, Турбина дует 2.2, это нормально вообще? (Машина на полном стоке, 2002 года, делает бмв е39 2.5 бензин) p.s турбину менял на такую же.

на F8QT при 2000+-100 об.мин 0.6-0.8 бар

2500+-100 об.мин 0.8-0.95 бар

3000+-100 об.мин 0.8-0.95 бар

У тебя есть вентилирование на интеркулер с эл. приводом ? ( электрический вентилятор )

Да у тебя турбина вообще зверь … ! тут прокачаная давит 1.2 на Сафарях И ДжиЭрах . а у тебя на Каризме.

Где покупал такой показометр?

тут ктото выкидывал на продажу на драйве. в прошлом году дело было а то и больше))

2.1 избытка, 2 литра 270 сил

Это пока датчик больше не видит) модно поменять и дуть 2.6-2.6, и так бывает)

F9Q750 1.9dci — 1.5bar

В стоке 1,5-1,6 бара, небольшой чип и дую 1,7 в пиках доходит до 2,1 ( 3,1 по диагностике )

С ума сойти. Блин, а двиг чинить не придётся после такого

Нет, только турбина на максимуме работает, но 1,7 для той которая стоит это и есть потолок, была бы возможность задрал бы до 2х кг, нужно понимать что это дизель и ему нужно МНОГО ВОЗДУХА, при переизбытке топливо згарает полностью ( мощь + нет черного дыма ) и температура в камере снижается, как недостаток получил холодный двиг в зимнее время .

Турбина и ее давление.

Я Vk. Наша группа. В знак благодарности. Карта сбербанка 5469 …

Давление турбины — Как отрегулировать наддув турбины // turbomicron.by

Регулировка давления наддува турбины Регулировка электронного сервопривода турбины. Ремонт…

Тут на сайте много людей кто ставит турбину куда больше стоковой и получают из 110лс мотора за 200лс. Есть пару интересных записей — поищите аппаратный тюнинг дизеля и многое станет интересным.

У меня дует 1.5 бара. (2.0 дизель 200 сил)

Только не путать относительное давление с абсолютным.

Диагностика показывает 2.5 бара. Но нужно отнимать 1 бар атмосферного давления. Итого: 1.5 бара.

смотри клапан зброса на турбине чтобы роботал как звонок это самое главное возможно тебе будет проще снять катализатор и просмотреть его с наружи а то чегота маловато она у тебя дует беда всегда из за перегрева происодит и из за не вовремя заменяемого масло это самые те убийцы турбины так же может быть закоревший клапон…если он чутка приоткрытый то турбина не будет развевать весь свой полный потенциал …да и ещё смотри вход турбины не коких люфтоф не должно быть так же просмотри лопасти самой крыльчатки они не должны быть покоцаными если покоцаные то в её возможна влитали иноробные тила метал.придметы и тд.

Читать еще:  Как правильно зашпаклевать машину своими руками?

так что решай сам прооще возможно отдать на рестоврацию говорят так дешевле

Ха… Да я наоборот боялся что много дует. Мотор дето около 100лс, 98 помоему. Я думал для него и 1.2 много

я видел малолитражки 1.5об. так она развивала 1,5 б там толька втурбине стояла буст контроллер…это такая штука которая фарсирует турбину т.е типпа чип тюненга

У меня мотор KKDA с турбиной с изменяемой геометрией, стабильно 1.6, было пару раз до 1.8 доходило, но это в горку и с большой нагрузкой

Вчера логи снял, на 4 500 оборотах дует 1.6 бар. 90 сильный ALH на шкоде чипов небыло пока.

для каждого двигателя свои нормы, посмотри в автодате на свой двигатель. а так вроде нормально всё.

Что за автодата? Или так и задавать в поиск

в поисковике autodata

На холостых 0.9 пик надува 1.8.

У меня дуло 1.1 в стоке после чипа 1.5 после дул 2 бара. Сейчас снизил до 1.6 1.7. И ни чего страшного.

На колекторе должен стоять клапан, лишку сбросит.

Я знаю. Из за того что его заклинило у меня выдавило прокладку ГБЦ и водичка в блок шуравала. Каки наделало что капец. Поэтому впринципе и встал вопрос.

На колекторе должен стоять клапан, лишку сбросит.

У всех клапана стоят? 220 cdi 611.962?

Это нормально в принципе, ну можешь приоткрутить маленько и выставить как тебе нужно, а так для дизел правильно писали уже 0,7–1,2 бара

ребят, а вы уверенны, что датчик не врет?!)) Китайские датчики могут врать до 0.4 бар))

У меня 1.5-1.6бар в планах 2-2.2бара

Отчёт как подключал выложи.

Я без хитростей делал. Поставил чисто на проверку, пропустил сбоку двери. На постоянку есть желание поставить вот тогда и выложу. Просто ещё в кучу хочу добавить вольтметр и температуру масла.

Турбонаддув

В турбокомпрессоре используются центробежные насосы. Под действием центробежных сил, вызванных вращением колеса с лопатками, воздух отбрасывается к периферии колеса, а в его центре создается разрежение, что обеспечивает всасывание воздуха. Для эффективной работы турбокомпрессора частота вращения колеса компрессора должна быть очень высокой не менее 50–100 тыс. мин –1 .
При работе ДВС из выпускного трубопровода под давлением выбрасываются продукты сгорания, которые имеют высокую температуру. Поток газов приводит во вращение колесо турбины, которое передается закрепленному на общем вале колесу компрессора.
Для достижения фазы наддува, т. е. момента, когда давление воздуха на впуске превысит атмосферное, необходимо, чтобы была достигнута определенная частота вращения турбины (не менее 60 000 мин –1 ). При малых оборотах двигателя турбокомпрессор работает в дежурном режиме (частота 5 000–10 000 мин –1 ). Необходимо учитывать, что наличие турбины в выпускном тракте создает сопротивление выходу отработавших газов.

Очень важный вопрос — выбор правильного размера турбины для конкретного двигателя. В первых двигателях с турбонаддувом для легковых автомобилей 1970-х гг. использовались готовые конструкции, разработанные, как правило, для дизелей больших грузовых автомобилей. Такие устройства давали хороший результат для увеличения максимальной мощности, но были неэффективными для получения большого крутящего момента в среднем диапазоне частот вращения двигателя, т. е. для получения достаточной приемистости автомобиля. Большие турбины требовали некоторого времени на «раскрутку», когда при небольших нагрузках открывалась дроссельная заслонка, что приводило к задержке нарастания давления наддува. Этот эффект получил название турбоямы.

Большинство современных турбокомпрессоров легковых автомобилей имеют небольшие размеры и высокую частоту вращения. Для того чтобы увеличить диапазон частот вращения двигателя, при которых турбонаддув обеспечивает повышение давления, применяются по два турбокомпрессора на одном двигателе. Один турбокомпрессор работает при низких оборотах, а второй при высоких. В последних поколениях наддувных двигателей стали применяться турбокомпрессоры с переменной геометрией, которые сохраняют высокую скорость газов при малых нагрузках, так что турбина всегда вращается с нужной скоростью. В таких турбокомпрессорах поток направляемых на турбину газов управляется с помощью специальных поворачивающихся заслонок. Одновременный поворот заслонок производится с помощью штока вакуумной камеры. Разрежение в камере регулируется электромагнитным клапаном по сигналу компьютера.

При работе системы турбонаддува происходит сильный нагрев турбины, а компрессор остается сравнительно холодным. Очень важным узлом, определяющим долговечность турбокомпрессора, является узел подшипников вала. Обычно масло для смазки подшипников подается под давлением из системы смазки двигателя. Иногда для повышения работоспособности наддува применяют охлаждение корпуса турбины жидкостью из системы охлаждения двигателя. После продолжительного движения на высокой скорости автомобиля с турбонаддувом турбина может раскрутиться до высоких скоростей (сотни тысяч оборотов в минуту). После остановки двигателя турбокомпрессор останавливается не сразу, а масло уже не поступает к подшипникам. Чтобы не произошло повреждения подшипников, рекомендуется перед выключением двигателя дать ему возможность некоторое время поработать на холостом ходу.

Очень хорошо система турбонаддува работает в дизелях. Отработавшие газы в дизеле холоднее, чем в бензиновых двигателях, что облегчает работу турбокомпрессора, и, кроме того, в дизеле не существует опасности возникновения детонации. Поэтому неслучайно, что турбонаддув устанавливается почти на всех современных дизельных двигателях легковых автомобилей.

В многоцилиндровых двигателях с большим рабочим объемом некоторых грузовых автомобилей отработавшие газы продолжают обладать большой энергией, даже после прохождения турбокомпрессора. Эту энергию можно использовать для дальнейшего повышения мощностных характеристик двигателя, создавая так называемые турбокомпаундные двигатели. В таком двигателе часть энергии отработавших газов используется для раскручивания дополнительной турбины, которая через гидравлическую муфту связана с коленчатым валом. Такая конструкция дает возможность, увеличить крутящий момент на вале двигателя.
Подробнее о турбонаддуве — в главе Турбокомпрессор

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Турбонаддув обязан свои появлением пресловутой немецкой рачительности и практичности во всём. Ещё Рудольфу Дизелю и Готлибу Даймлеру, в конце XIX века, не давал покоя такой вопрос. Как же так: выхлопные газы просто так выбрасываются в трубу, а энергия, которой они обладают, не приносит никакой пользы? Непорядок… В веке двадцать первом, двигатели, оснащённые турбиной, давно перестали быть экзотикой и используются повсеместно, на самой разной технике. Почему турбины получили распространение прежде всего на дизельных двигателях и каков принцип работы этих полезных агрегатов, разберём далее – в строго научно-популярной, но наглядной и понятной каждому форме.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Итак, идея «пустить в дело» энергию отработанных выхлопных газов появилась уже вскоре после изобретения и успешных опытов применения двигателей внутреннего сгорания. Немецкие инженеры и первопроходцы автомобиле- и тракторостроения, во главе с Дизелем и Даймлером, провели первые опыты по повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива с помощью нагнетания сжатого воздуха от выхлопов.

Готдиб Даймлер выпускал вот такие автомобили, а уже задумывался о внедрении системы турбонаддува

Но первым, кто построил первый эффективно работающий турбокомпрессор, стали не они, а другой инженер – Альфред Бюхи. В 1911 году он получил патент на своё изобретение. Первые турбины были таковы, что использовать их было возможно и целесообразно только на крупных двигателях (например, судовых).

Далее турбокомпрессоры начали использоваться в авиационной промышленности. Начиная с 30-х годов ХХ века, в Соединённых Штатах регулярно запускались в «серию» военные самолёты (как истребители, так и бомбардировщики), бензиновые двигатели которых были оснащены турбонагнетателями. А первая в истории грузовая автомашина с турбированным дизельным мотором была сделана в 1938 году.

В 60-е годы корпорация «Дженерал Моторс» выпустила первые легковые «Шевроле» и «Олдсмобили» с бензиновыми карбюраторными двигателями, оснащёнными турбонаддувом. Надежность тех турбин была невелика, и они быстро исчезли с рынка.

Читать еще:  Гелевый аккумулятор разрядился в ноль что делать?

Oldsmobile Jetfire 1962 года – первый серийный автомобиль с турбонаддувом

Мода на турбированные моторы вернулась на рубеже 70-х/80-х, когда турбонаддув начали широко использовать в создании спортивных и гоночных автомобилей. Приставка «турбо» стала чрезвычайно популярной и превратилась в своеобразный лейбл. В голливудских фильмах тех лет супергерои нажимали на панелях своих суперкаров «магические» кнопки «турбо», и машина уносилась вдаль. В реальной же действительности турбокомпрессоры тех лет ощутимо «тормозили», выдавая существенную задержку реакции. И, кстати, не только не способствовали экономии топлива, а наоборот, увеличивали его расход.

Труженик советских полей – трактор К-701 «Кировец» с турбонаддувом

Первые действительно успешные попытки внедрения турбонаддува в производство автомобильных двигателей серийного производства осуществили в начале 80-х годов «SAAB» и «Mercedes». Этим передовым опытом не замедлили воспользоваться и другие мировые машиностроительные компании.

Почему в итоге турбины получили распространение именно на дизельных, а не бензиновых двигателях? Потому что дизельные моторы имеют гораздо большую степень сжатия воздуха, а их выхлопные газы – более низкую температуру. Соответственно, требования к жаропрочности турбины гораздо меньше, а её стоимость и эффективность использования – гораздо больше.

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из двух частей: из турбины и турбокомпрессора. Турбина служит для преобразования энергии отработанных газов, а компрессор – непосредственно для подачи многократно сжатого атмосферного воздуха в рабочие полости цилиндров. Главные детали системы – два лопастных колеса, турбинное и компрессорное (так называемые «крыльчатки»). Турбокомпрессор представляет собой технологичный насос для воздуха, приводимый в действие вращением ротора турбины. Единственная его задача – нагнетание сжатого воздуха в цилиндры под давлением.

Составные части устройства турбонаддува:

  • корпус компрессора;
  • компрессорное колесо;
  • вал ротора, или ось;
  • корпус турбины;
  • турбинное колесо;
  • корпус подшипников.

Основа системы турбонаддува – это ротор, закреплённый на специальной оси и заключённый в особый жаропрочный корпус. Беспрерывный контакт всех составных частей турбины с чрезвычайно раскалёнными газами определяет необходимость создания как ротора, так и корпуса турбины из специальных жаропрочных металлосплавов.

Крыльчатка и ось турбины вращаются с очень высокой частотой и в противоположных направлениях. Это обеспечивает плотный прижим одного элемента к другому. Поток отработанных газов проникает вначале в выпускной коллектор, откуда попадает в специальный канал, что расположен в корпусе турбо-нагнетателя. Форма его корпуса напоминает панцирь улитки. После прохождения этой «улитки» отработанные газы с разгоном подаются на ротор. Так и обеспечивается поступательное вращение турбины.

Ось турбонагнетателя закреплена на специальных подшипниках скольжения; смазка осуществляется подачей масла из системы смазки моторного отсека. Уплотнительные кольца и прокладки препятствуют утечкам масла, а также прорывам воздуха и отработанных газов, а также их смешиванию. Конечно, полностью исключить попадание выхлопа в сжатый атмосферный воздух не удаётся, но в этом и нет большой необходимости…

Как работает турбина дизельного двигателя

Мощность любого двигателя и производительность его работы зависит от целого ряда причин. А именно: от рабочего объёма цилиндров, от количества подаваемой воздушно-топливной смеси, от эффективности её сгорания, а также от энергетической части топлива. Мощность двигателя возрастает пропорционально росту количества сжигаемого в нём за определённую единицу времени горючего. Но для ускорения сгорания топлива необходимо увеличение запаса сжатого воздуха в рабочих полостях мотора.

То есть, чем больше за единицу времени сжигается горючего, тем большее количество воздуха потребуется «впихнуть» в мотор (не очень красивое слово «впихнуть» здесь, тем не менее, очень хорошо подходит, поскольку сам мотор не справится с забором избыточного количества сжатого воздуха, и фильтры нулевого сопротивления в этом ему не помогут).

В этом, повторимся, и состоит основное назначение турбонаддува – в наращивании подачи воздушно-топливной смеси в камеры сгорания. Это обеспечивается нагнетанием сжатого воздуха в цилиндры, которое происходит под постоянным давлением. Оно происходит вследствие преобразования энергии отработанных газов, проще говоря, из бросовой и утерянной – в полезную. Для этого, прежде чем выхлопные газы должны быть выведены в выхлопную трубу, а далее и, соответственно, в атмосферу, их поток направляется через систему турбокомпрессора.

Этот процесс обеспечивает раскручивание колеса турбины («крыльчатки»), снабжённого специальными лопастями, до 100-150ти тысяч оборотов в минуту. На одном валу с крыльчаткой закреплены и лопасти компрессора, которые нагнетают сжатый воздух в цилиндры двигателя. Полученная от преобразования энергии выхлопных газов сила используется для значительного увеличения давления воздуха. Благодаря чему и появляется возможность впрыскивания в рабочие полости цилиндров гораздо большего количества топлива за фиксированное время. Это даёт значительное увеличение как мощности, так и КПД дизеля.

Дизельная турбина в разрезе

Проще говоря, турбосистема содержит две лопастных «крыльчатки», закреплённых на одном общем валу. Но находящихся при этом в отдельных камерах, герметично отделённых друг от друга. Одна из крыльчаток вынуждена вращаться от постоянно поступающих на её лопасти выхлопных газов двигателя. Поскольку вторая крыльчатка с нею жёстко связана, то и она также начинает вращаться, захватывая при этом атмосферный воздух и подавая его в сжатом виде в цилиндры двигателя.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

  • регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
  • перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
  • и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
  • выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
  • герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Применение турбонаддува в мировом машиностроении

На дворе двадцать первый век, и никто уже не гонится за тем, чтобы название его легкового автомобиля было с модной в веке ХХ-м приставкой «турбо». Никто и не верит более в «магическую силу турбины» для резкого ускорения автомобиля. Смысл применения и эффективность работы системы турбонаддува всё-таки не в этом.

Разумеется, наиболее эффективен турбонаддув при его использовании на двигателях тракторов и тяжёлых грузовиков. Он позволяет добавить мощности и крутящего момента без возникновения перерасхода топлива, что очень важно для экономических показателей эксплуатации техники. Там он и используется. Нашли своё широкое применение турбосистемы также на тепловозных и судовых дизелях. И это наиболее мощные из созданных человеком турбин для дизельного двигателя.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector