Какое давление создает турбина дизельного двигателя?

Увеличение мощности дизеля с помощью турбонадува

В странах ЕС в последние без малого 30 лет беспрерывно совершенствуются (в сторону ужесточения) нормативы загрязняющих окружающую среду выбросов от автотранспортных средств. Вот как во времени эволюционировали эти экологические стандарты безопасности:

• Евро 0 (1988 год), ограничение содержания в выхлопе углеводородных остатков (CH), окиси углерода (CO), окисных азотных соединений (NO) и дыма (K);
• Евро 1…5 (1992 – 2015 г.) кроме снижения содержания указанных выше составляющих в десятки – сотни раз, ограничили наличие взвесей (дисперсных частиц) (PM);
• Евро 6 ввел нормирование двуокиси углерода (CO2).

Дизель в качестве привода более предпочтителен в сравнении с бензиновым из-за более экономного расходования горючего, меньшей токсичности выхлопов, возможностями по увеличению его мощи за счет принудительной подачи (наддува) воздуха повышенного давления на сгорание. Рассмотрим дизели с наддувом для машин весом до 3500 кг. Их выбросы нормируют по ГОСТу Р 41.83-2004.

Тенденции развития наддува в дизелях (выпуск по 2000 год включительно)

Разберем их на примере двигателя (объем 1,9 л) от автостроительной компании Volkswagen, который устанавливают на автомобили Golf, в связи с изменениями экологических нормативов Евро 0 – 3.
Получены графики давления воздуха pk (абсолютного) на нагнетании одноступенчатого турбокомпрессора от числа оборотов n коленвала. Их еще называют внешними скоростными характеристиками двигателя.

Воздушные нагнетатели – регулируемые:

• кривые (1 и 2) соответствуют агрегату с байпасным (перепускным) клапаном, создающим возможность пропуска выхлопа, миновав турбину;
• сопловой аппарат с изменяемой (регулируемой) площадью сечения (кривые 3 – 5).

Из рассмотрения этих характеристик видно:

• максимум повышения давлений находится в районе 1000 – 2000 об/мин;
• поддержание максимума абсолютного давления при 2000 – 4000 об/мин;
• при изменениях требований стандартов (Евро 0 – Евро 3) давления возросли с 1,8 до 2,5 бар, а удельная литровая мощь дизельного двигателя выросла от 34 до 57 кВт/л.

Форсирование мощности от 42 кВт/л и выше требует применения регулируемого соплового аппарата турбины для соответствия выбросов Евро 2 и 3.

В дальнейшем, при введении норм Евро 4, 5 и 6, происходила дальнейшая модернизация одноступенчатых и постепенный переход к двухступенчатым турбокомпрессорам.

Одна ступень сжатия воздушного центробежного компрессора вращается за счет энергии выхлопных газов, раскручивающих приводную турбину. Поэтому его называют турбокомпрессор (ТК). ТК встречаются регулируемые и нерегулируемые. Регулировка осуществляется воздействием на скорость (с помощью специальных конструктивных решений):

• выхлопных газов на входе в турбину;
• массы воздуха на нагнетании из компрессора.

Наибольшее распространение получили такие нагнетатели автомобильных дизелей:

• WGT (с перепускным клапаном сброса выхлопа в атмосферу минуя турбинное колесо);
• ТК с регулируемым сопловым аппаратом (РСА) у турбины;
• ТК типа VST (с дросселированием, т.е. резким снижением давления выхлопа перед турбиной).

ТК типа WGT устроен следующим образом (см. рисунок ниже).

Имеются преобразователь давления наддува воздуха в электрический сигнал (1), вакуум-насос (2), привод перепускного клапана (3) и сам клапан (5). Клапан по команде преобразователя направит течение потока выхлопных газов по байпасному патрубку, минуя колесо турбины (8), установленное в ее корпусе (4). Турбинное колесо посредством общего вала приводит во вращение рабочее колесо компрессора (9). Дымовые газы от дизеля подводятся к турбине патрубком (6), а сжатый воздух от компрессора во впускной коллектор двигателя идет через нагнетательную трубу (7).

Преимущества применения ТК типа WGT:

• предельное упрощение процесса регулирования перепускным клапаном;
• максимальное давление поддерживается при 2000 – 4500 об/мин.

• Сброс выхлопного газа высокого теплосодержания (энтальпии) в атмосферу (минуя турбину), чтобы поддерживать заданное значение pk после прохождения точки максимума по крутящему моменту. Это приводит к повышенному расходу дизельного топлива и загрязнению окружающей среды вредными соединениями.
• Имеются зоны снижения давления воздуха (провалы) в переходных режимах двигателя.

Достоинствами ТК РСА являются:

• Нет сброса горячих выхлопных газов, минуя турбину, во внешнюю среду. Это увеличивает экономичность работы за счет уменьшения расхода топлива и снижает пагубное влияние выбросов на экологическую обстановку.
• На переходных режимах полностью отсутствуют резкие снижения (провалы) давления воздуха.
• Максимальное давление воздуха pk max возрастает до 2,5 бар, причем растет и экономичность эксплуатации дизеля.
• Гибкость регулирования давлений воздуха во всех режимах работы двигателя.

В сравнении с ТК WGT у ТК РСА имеются и некоторые недостатки:

• усложненная конструктивная схема;
• обязательно наличие электронной системы управления, оснащенной обратной связью.

Используя ТК с РСА в двигателях объема свыше 1,4 л, можно добиться увеличения его крутящего момента при относительно небольших оборотах коленчатого вала и, соответственно, улучшения динамики разгона автомобиля. При этом не увеличиваются, а наоборот, снижаются расходование топлива и выбросы опасных соединений с выхлопными газами. Это отлично иллюстрируют графики, приведенные ниже.

Зависимости давлений топливной смеси в цилиндре дизеля одной мощности, оснащенных ТК WGT и ТК РСА, от частоты коленчатого вала.

Как же устроен и работает ТК РСА? На приведенной ниже схеме изображен такой воздушный турбокомпрессор, имеющий в сопловом аппарате турбины поворотные лопатки.

Через патрубок (1) выхлопные газы попадают в турбину (2) и раскручивают ее. Поворотные лопатки (3) служат для изменения площади сечения сопел и управляются кольцом (5). Есть также трубка (4) подачи разрежения, отверстие для смазки (6) агрегата ТК и патрубки всасывания (7) и нагнетания (8) компрессора.

Турбокомпрессор типа VST

Такой агрегат представляет собой разновидность предыдущего (ТК с РСА), спроектированного под дизели с объемом до 1,4 л. Устройство его турбины следующее.

Есть турбинное колесо (1) с улиточным устройством (2), образованным приливом корпуса. Улитка сообщается с каналом подвода выхлопных газов (3), который, в свою очередь, связан с перепускной полостью (5) посредством заслонки (4), управляемой ее приводом (6). По мере необходимости заслонка клапана, открываясь, соединяет перепуск и подвод газов, тем самым увеличивая площадь турбинной улитки и расход выхлопа через нее.

В случае слабой нагрузки на двигатель или его низких оборотах выхлоп идет на турбинное колесо только через улитку корпуса с небольшим сечением. При этом скорость газов достаточно большая, чтобы обеспечить высокие значения давления воздуха. После достижения заданных значений давления наддува заслонка приоткрывает канал подвода, тем самым снижая скорость истечения газов и поддерживая значения давления воздуха стабильным. Этим же способом возможно и байпасирование выхлопных газов помимо турбины.

Какое Давление Турбины На Дизеле

Какое давление турбины на дизельный двигатель

Если вы чувствуете, что машина теряет сцепление с дорогой. означает, что турбокомпрессор может сломаться.

Обязательным условием для проверки производительности турбокомпрессора может быть низкая тяга или посторонний свист, производимый турбиной. Владельцы автомобилей с многолетним опытом работы имеют свои специальные методы проверки устройства, но лучше использовать специальные сервисные устройства.

Как проверить турбину на дизельном двигателе?

В сервисных центрах, как правило, для обнаружения неисправной турбины сканер подключается к специальному разъему на транспортном средстве. Отключение турбокомпрессора может быть связано с принудительной подачей воздуха или из-за истощения собственного ресурса турбины. Для определения давления воздуха, который перекачивается во время работы турбины, к ее выходу должно быть подключено специальное устройство с манометром. Взятые характеристики дадут понять, что нужно заменить турбонагнетатель на сто процентов или сделать ремонт турбин. Более того, если вы решили купить подержанную турбину (в случае нарушения целостности корпуса турбины), затем обратитесь в наш технический центр. Специалисты помогут подобрать правильную модель, которая на 30-40% дешевле.

Проверка давления в нагрузке

Работа турбины нужно проверить груз. Обычный турбины должен качаться не менее 0,9 кг / см.

Турбинное давление TD42T.

Случай турбины TD42T не лезет влево на 60ку, упирается в рулевой универсальный шарнир. Установка должна быть в колхозах

Видео. турбина выбрасывает масло во впускной канал

Причины неисправности турбины автомобиля

Причиной неисправности турбины является скачок синий выхлопной дым при разгоне автомобиля и при постоянной скорости его исчезновения. Это может быть вызвано сгоранием масла, попадающего в цилиндры двигателя через утечку в турбонагнетателе.

Это также может указывать на неисправность в системе управления TKR (турбокомпрессор). черный дым, появляются при сгорании обогащенной смеси из-за утечки воздуха в отводящих трубопроводах.

Белый выхлоп, напротив, они говорят, что сливной трубопровод TKR засорен. Увеличение расхода масла (0,2 — 1 л на 1 тыс. Км) и наличие пятен на стыках воздуховодов и турбинных форсунок, скорее всего, связаны с загрязнением дренажной трубы или воздуховода.

Коксование корпуса оси TCR также может быть причиной. Из-за недостаточной подачи воздуха из неисправного турбокомпрессора динамика ускорения автомобиля может ухудшиться.

Если вы слышите необычный шум во время работы двигателя или свисток, Источником проблемы могут быть утечки воздуха на стыке выходов двигателя и компрессора.

Видео. свист на мерседес-бенц спринтер

Если вы услышите характерную погремушку или заметите трещины и деформации корпуса турбины во время работы, будьте готовы к скорому отказу TKR.

Компоненты, которые составляют систему турбокомпрессора: турбина, электронные датчики давления, воздух, масло, впускной и выпускной трубопроводы, запорный клапан и т. Д. Многие современные автомобили оснащены системами автоматизации, которые немедленно отключаются. турбины, если одна из следующих систем выходит из строя. А это, в свою очередь, повлияет на способность развивать максимальную мощность 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.