Для чего нужен турбокомпрессор на дизеле?

Содержание

Как проверить турбину дизельного двигателя и избежать поломки? + видео

Для чего нужен турбокомпрессор на дизеле?

На большинство современных дизельных автомобилей устанавливают турбокомпрессор, поэтому информация о том, как проверить турбину дизельного двигателя, является весьма актуальной. Вот и разберемся в этом вопросе вместе с вами!

Данная автозапчасть значительно увеличивает мощность двигателя посредством энергии выхлопных газов, образуемых в результате сгорания топлива.

Дело в том, что во время выброса выхлопных газов значительно снижается КПД, так как теряется целых сорок процентов полезной энергии. Таким образом, если ее преобразовывать, то это значительно увеличит мощность, и двигатель в 100 лошадок сможет работать, как движок в 160 л.с.

Безусловно, данные цифры впечатляют, однако не все так просто, как кажется, и необходимо еще знать принцип работы турбины дизельного двигателя.

Заключается же он в следующем: прежде чем выхлопные газы попадают в выхлопную трубу, а потом, соответственно, в атмосферу, они проходят через систему турбокомпрессора.

Этим самым обеспечивается вращение лопастей механизма до 100-150 тысяч об/мин, хотя данный параметр, в основном, зависит от мощности и типа двигателя. Полученная же сила расходуется на увеличение давления воздуха.

Благодаря этому и появляется возможность впрыскивания большего количества топлива за фиксированное время, что способствует значительному увеличению как мощности, так и КПД.

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.

Как проверить турбину дизельного двигателя – признаки надвигающихся проблем

Понять, что схема работы турбины дизельного двигателя нарушена, можно по следующим признакам:

  • значительно падает мощность двигателя;
  • из выхлопной трубы валит сизый дым;
  • повышенный расход масла;
  • появляется запах горелого масла;
  • двигатель работает неравномерно на холостых оборотах.

Конечно же, лучше придерживаться правил эксплуатации и предотвратить возникновение поломок данной детали, так как восстановление и установка турбины на дизельный двигатель – довольно дорогостоящие процедуры. Кроме того, ее поломка может вызвать и нарушение работы всего двигателя. Самостоятельно такие операции сделать почти невозможно, если вы не автослесарь высшего разряда с собственной мастерской.

Турбина – дорогая часть авто, это отражается на первоначальной стоимости машины еще в салоне, а потом больно ударит по карману в случае ремонта этого агрегата.

Таким образом, следует следить за уровнем и качеством масла в системе смазки и, конечно же, своевременно его заменять, использовать только высококачественные составы. Также нельзя резко набирать обороты, особенно на недостаточно прогретом движке, недопустим засор масляных каналов, так как это способствует возникновению перебоев в подаче смазки, и, безусловно, нужно своевременное охлаждение турбины дизельного двигателя.

Потратиться на дорогостоящую компьютерную диагностику всегда можно успеть. Для начала можно попробовать несколько вариантов самостоятельной проверки. Сначала, конечно, нужно внимательно осмотреть турбокомпрессор на наличие механических повреждений и дефектов, затем проверить уровень и качество моторного масла. Внутри турбины не должно находиться никаких посторонних предметов.

После осмотра можно оценить цвет выхлопного дыма.

Если топливная смесь будет переобогащенной, т. е. больше топлива, чем воздуха, то в таком случае цвет выхлопа будет черным. К тому же характерная особенность этой проблемы в потери мощности. Происходит это из-за нарушения в работе системы газораспределения. Сизый или белый дым выхлопа свидетельствует о попадании моторного масла в камеры сгорания цилиндров.

В это же время расход масла значительно увеличивается.

Далее следует проверить ротор и фильтр турбины. Люфт ротора должен быть незначительным, при этом он не должен задевать стенки корпуса. В противном случае требуется оперативный ремонт.

Если фильтр забит грязью и пылью он не сможет пропускать через себя достаточное количество воздуха. В результате в картридже подшипников и в корпусе турбрнагнетателя создаётся разница в давлении, которая выдавливает масло в компрессор.

Если и фильтр не причина неисправности, дальнейший этап это проверка системы подачи масла, а точнее всех патрубков на наличие трещин и заломов. Для подобной проверки потребуется завести двигатель. Если слышен скрип и свист, значит, есть трещина в патрубке и нужно её устранить.

Если есть помощник, то можно передавить патрубок между турбрнагнетателем и впускным коллектором, после чего сильно погазовать. Если трещин нет, патрубок увеличивается в размерах. Для устранения неисправностей, связанных с турбокомпрессором при отсутствии знаний и навыков лучше обратиться к специалистам.

В противном случае из-за незначительной неисправности может выйти из строя турбина в целом, что грозит дополнительными финансовыми расходами.

Источник: https://carnovato.ru/proverit-ustroystvo-turbinyi-dizelnogo-dvigatelya-shema/

Принципы работы дизельного турбокомпрессора

Для чего нужен турбокомпрессор на дизеле?

Турбокомпрессор — это компрессор, или воздушный насос, который приводится в работу от турбины. Турбина вращается за счет использования энергии потока отработанных газов. Частота вращения турбокомпрессора дизельного двигателя находится в пределах от 1000 до 130.000 об/мин. (это значит, что лопатки турбины разгоняются почти до линейной скорости звука).

Турбина непосредственно соединяется с компрессором жесткой осью. Компрессор засасывает через воздушный фильтр свежий воздух, сжимает его и затем под давлением подает во впускной коллектор двигателя. Чем больше воздуха подается в цилиндры, тем больше топлива может сгореть, а это повышает мощность двигателя.

Теоретически существует равновесие мощностей между турбиной и компрессором турбокомпрессора. Чем большую энергию имеют отработанные газы, тем быстрее будет вращаться турбина. Как следствие, компрессор тоже будет вращаться быстрее.

Турбина

  1. Всасываемый воздух
  2. Ротор компрессора
  3. Сжатый воздух
  4. Вход отработавших газы
  5. Ротор турбины
  6. Выход отработавших газов

Турбина состоит из корпуса и ротора. Отработанные газы из выпускного коллектора двигателя попадают в приемный патрубок турбокомпрессора. Проходя по постепенно сужающемуся внутреннему каналу корпуса турбины, они ускоряются, а, пройдя имеющий форму улитки корпус, направляются к ротору турбины и приводят ее во вращение.

Скорость вращения турбины определяется размером и формой канала в ее корпусе. Это напоминает поливочный шланг, чем больше вы перекрываете пальцем выходное отверстие, тем дальше бьет струя воды. Размеры турбины и ее корпуса зависят от конкретного двигателя.

Корпусы турбин значительно различаются в зависимости от сферы применения. Корпус турбины двигателя грузовика может быть разделен на два параллельных канала, поэтому на ротор воздействуют два потока отработанных газов.

При таком типе корпуса становится возможным использование импульсного движения потока газов и достижение резонансных явлений. Отсюда и обязательность разделения выпускных каналов для каждого цилиндра.

В корпусе турбины, имеющем двойной канал, каждый поток распределяется по всей поверхности ротора турбины. Другая конструкция корпуса с двумя каналами позволяет использовать импульсы давления (поток распределяется симметрично с каждой стороны ротора).

При варианте системы с постоянным давлением используется только энергия поступательного движения отработанных газов. При этом могут применяться только корпуса турбины с одним каналом. Этот вариант используется в корпусах с водяным охлаждением, которые применяются на судовых двигателях.

В турбокомпрессоры с большим объемом часто устанавливают дополнительное кольцо с направляющими лопатками.

Оно облегчает создание постоянного потока отработанных газов на роторе турбины и делает возможным регулировку потока Корпус турбины отливается из сплава с высокой термостойкостью.

Ротор турбины также изготавливается из высококачественных материалов, имеющих высокую температурную стон-кость. Ту часть, через которую входят отработанные газы, называют впуском, а идущую к выхлопной трубе — выпуском.

На оси жестко крепится ротор турбины. Материал оси отличается от материала, используемого для ротора турбины. Сборка этого соединения осуществляется следующим способом. Ось и ротор, вращающиеся в противоположных направлениях на очень большой скорости, прижимают друг к другу.

Выделяющееся при трении тепло сплавляет их друг с другом, образуя неразъемное соединение. Ось в месте соединения пустотелая. Эта пустота затрудняет передачу тепла от ротора турбины к ее оси. На оси со стороны турбины имеется углубление, в котором располагается уплотнительное кольцо.

Читайте также  Как работает гидроходоуменьшитель на МТЗ?

Рабочая поверхность радиальных подшипников упрочняется и полируется.

Выступающий бортик, на который будет запрессовано кольцо, обрабатывается с высокой точностью.

На более тонкий конец оси устанавливается ротор компрессора; там имеется резьба, на которую навинчивается предохранительная гайка для закрепления ротора. После того, как ось изготовлена, она должна быть отбалансирована с максимально возможной точностью, прежде чем она будет установлена в корпус.

Компрессор

Компрессор состоит из корпуса и ротора. Размеры компрессора определяются количеством воздуха, требуемого для двигателя, и скоростью вращения турбины. Ротор компрессора жестко закреплен на оси турбины и, следовательно, вращается с той же скоростью, что и ротор турбины. Лопатки ротора компрессора, изготавливаемые из алюминия, имеют такую форму, что воздух засасывается через центр ротора.

Всасываемый таким образом воздух направляется к периферии ротора и при помощи лопаток отбрасывается на стенку корпуса компрессора. Благодаря этому воздух сжимается и через впускной коллектор попадает в двигатель. Корпус компрессора также изготовлен из алюминия.

Корпус подшипников

Смазка турбокомпрессора производится от системы смазки двигателя. Корпус оси образует центральную часть турбокомпрессора, расположенную между турбиной и компрессором. Ось вращается в подшипниках скольжения. Моторное масло по каналам проходит между корпусом и подшипниками, а также между подшипниками и осью. В большинстве турбокомпрессоров радиальные подшипники вращаются со скоростью, равной половине скорости оси.

В настоящее время появились конструкции, в которых подшипник неподвижен, а ось вращается в масляной ванне. Масло не только служит для смазки оси, но и охлаждает подшипники и корпус.

Для уплотнения турбокомпрессора с двух сторон устанавливаются маслоотражательные прокладки. С двух сторон устанавливаются также уплотнительные кольца. Но, несмотря на то, что эти кольца помогают избежать утечек масла, они в действительности не являются уплотнительными прокладками.

Их нужно рассматривать как элемент, затрудняющий утечку воздуха и газов между турбиной, компрессором и корпусом оси. В обычном режиме работы турбокомпрессора давление в турбине и компрессоребольше давления в корпусе оси.

Часть газов из турбины и часть воздуха, сжатого в компрессоре, попадают в корпус оси и вместе с моторным маслом по сливному маслопроводу проходят в масляный картер двигателя.

Все масляные уплотнения динамического типа, т.е. работают на принципе разности давлений:

  1. Разница в диаметрах оси из-за действия центробежных сил образует разность давлений, что затрудняет просачивание масла к турбине.
  2. Со стороны турбины уплотнительные кольца расположены в выточках (как в корпусе оси, так и на самой оси). Этот же принцип установки колец применен и со стороны компрессора. Уплотнительные кольца являются элементом, играющим главную роль в обеспечении герметичности. Кроме того, они передают тепло с оси на корпус
  3. Уплотнительное кольцо вращается с той же скоростью, что и ось. Благодаря имеющимся в нем трем отверстиям создается противодавление маслу.
  4. Внутренняя часть корпуса оси на уровне кольца имеет сложную герметическую форму для предотвращения просачивания масла к компрессору.
  5. Давление в компрессоре и турбине вытесняет масло в корпус. За счет центробежной силы за ротором компрессора образуется разрежение. Естественно, при работе компрессора могут иметь место утечки масла из корпуса оси в компрессор. Скорость вращения оси турбокомпрессора может быть настолько высокой, что избежать утечек масла, используя обычные манжеты (устанавливаемые, к примеру, в коробке передач), невозможно.

Поэтому в корпусе оси устанавливают несколько уплотнительных колец, используя разные методы для наиболее качественного уплотнения мест возможной утечки масла.

Механический сливной маслопровод турбокомпрессора Garrett

В этом компрессоре главную роль при уплотнении играет уплотнительное кольцо. Когда двигатель работает на малых оборотах либо без нагрузки, за ротором компрессора образуется область пониженного давления (разрежения). Масло и газы, которые находятся в корпусе оси, устремляются между задней пластиной и уплотнительным кольцом к компрессору.

Когда эта смесь проходит через отверстия кольца, масло, более тяжелое, чем газы, отбрасывается к наружной стороне кольца, но остается в корпусе оси, в то время как газы продолжают свое движение в компрессоре.

Таким образом, уплотнительное кольцо, которое вращается на большой скорости вместе с осью турбокомпрессора, действует как центробежный сепаратор масла.

Пластина для отвода масла

Большинство производителей турбокомпрессоров в той или иной форме используют эту схему. Это неподвижная пластина, расположенная поперечно со стороны компрессора.

Масло, идущее от уплотнительных колец, стекает по внутренней стороне пластины вниз, то есть к отверстию для слива масла. Верхняя часть этой пластины имеет такую форму, которая позволяет ей находиться выше нормального уровня масла в корпусе.

В случае возможного образования разрежения в компрессоре газы засасываются легче, чем более тяжелое масло. Со стороны турбины проблема отвода масла не так важна, если принять во внимание, что в нормальных условиях давление в турбине всегда выше, чем в корпусе оси. При некоторых условиях эксплуатации может падать давление в турбине; в таком случае требуется установка пластины для отвода масла со стороны турбины.

Любая конструкция корпуса оси подразумевает необходимость максимального снижения теплообмена между турбиной с уплотнительными кольцами и компрессором. С этой целью со стороны турбины устанавливается термоизоляционная прокладка, а в корпусе оси имеется множество элементов для теплообмена. Например, в турбокомпрессорах Garrett для дизельных двигателей с марта 1989 года используется корпус оси, имеющий ребра охлаждения.

Статья подготовлена по материалам журнала «Автосервис».

Источник: https://www.turboost.ru/articles/printsipy-raboty-dizelnogo-turbokompressora/

Принцип работы турбины дизельного двигателя

Для чего нужен турбокомпрессор на дизеле?

Агрегаты, принцип работы которых нацелен на подачу воздушного потока к цилиндрам в дизельных двигателях под высоким давлением, имеют название турбинных компрессоров. Весь процесс подачи воздуха называется турбонаддувом.

Турбинные компрессоры состоят из многочисленных отдельных деталей, основные из них — два кожуха, непосредственно в которых расположены главные части устройства — компрессор с турбиной. Кожухи эти выполнены из жароустойчивого чугуна, а турбинное колесо — из сплава, который также устойчив к высоким температурам.

Компрессор и турбинный ротор соединяются валом, который крепится на подшипниках скольжения. Подшипники изготовлены из особого вида бронзы. В этом механизме они служат опорой, которая удерживает всю конструкцию. Компрессор с турбиной закреплены дополнительным подшипником для упора и соединяются с осью. Чтобы внутрь агрегата не попадал мусор и другие предметы, впускное отверстие для воздуха закрыто сеткой, изготовленной из стали.

В чем заключается принцип работы турбинного компрессора

Принцип работы турбинного компрессора таков. Из выпускного коллектора дизеля выходят выхлопные газы, которые далее идут к приемному патрубку компрессора. При проходе по каналу в турбинном корпусе (который сужается ближе к концу) выхлопные газы набирают все большую скорость и приводят в движение турбину, оказывая воздействие на ротор. Насколько часто будет вращаться турбина, зависит от многих обстоятельств: какой по размеру канал, какое он имеет сечение, форму и так далее.

Вращение турбины производится со скоростью 1500 оборотов в секунду. Размеры и параметры турбины напрямую зависят от вида установленного двигателя.

Воздух, который попадает снаружи, сначала проходит через специальные фильтры, очищаясь от загрязнений, после чего он идет к впускному коллектору дизеля.

Впускной канал затем закрывается, и топливная смесь, сжимаясь под давлением, зажигается. После этого открывается выпускной коллектор.
Выхлопные газы, выходящие из коллектора, имеют очень высокую температуру — 800-900 градусов.

Чтобы охлаждать механизм, в турбокомпрессоре предусмотрена для этого специальная система. В этой системе сделанный из сплава алюминия корпус подшипника (который исполняет роль радиатора) оснащен штуцерами, подающими охлажденное масло.

Из него же потом отводится в процессе работы компрессора нагревшееся масло.

Когда турбокомпрессор находится в действии, возрастает сила трения внутри и воздух, который подается в цилиндры, процессы сжатия, что приводит к его нагреванию до 170 градусов. При остывании воздуха, его плотность сильно увеличивается вместе с объемом.

Когда в двигатель поступает охлажденный воздух, это положительно сказывается на увеличении мощности двигателя.

Большой плюс принципа такой работы в том, что топлива сжигается гораздо меньшее количество, благодаря турбинам компрессора дизельного двигателя.

И окружающая среда при этом также меньше страдает от количества загрязнений.

Моторы с турбокомпрессорами несколько выгоднее, чем обычные двигатели.

Основные их преимущества заключаются в следующем.

С одними и теми же затратами энергии меньше расходуется горючее. Это происходит благодаря тому, что турбокомпрессор, раскручиваемый энергией выхлопных газов, подает максимальный объем воздуха к цилиндрам мотора. Именно это позволяет значительно повысить его мощность.

Двигатель с турбинным компрессором несколько меньше по наружному объему, чем обычные, что позволяет сохранять больше нагрева.Сама конструкция имеет не слишком большой вес и размер, что позволяет ей занимать меньше места в установленном отсеке.

Небольшое количество оборотов при достаточной мощности турбодвигателя дает ему хорошие характеристики нагрузки.

При разреженном воздухе турбокомпрессор позволяет двигателю практически не терять мощность, в отличие от обычного двигателя.
Учитывая, что размеры двигателя с турбокомпрессором не слишком большие, от него исходит меньше звука, к тому же компрессор срабатывает как дополнительная заглушка для поглощения шума.

Недостатки турбины дизельного двигателя

Принцип работы турбины дизельного двигателя имеет и некоторые недостатки. К примеру, при быстром нажатии педали акселератора набор мощности слегка задерживается. Это происходит из-за отсутствия механической связи коленвала с турбиной.

Мощность возрастает при раскручивании турбины под воздействием выхлопных газов. Но, подобная проблема может возникать и в работе обычных двигателей.

Дизельные двигатели с турбокомпрессорами особенно хорошо подходят для грузовых автомобилей, которые работают с повышенной нагрузкой.

Похожие материалы

15.01.2014

Источник: http://impofe.ru/princip-raboty-turbiny-dizelnogo-dvigatelya/

Принцип работы турбины на дизельном двигателе и ее устройство

Для чего нужен турбокомпрессор на дизеле?

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%.

Читайте также  Масло для мотокосы какое использовать?

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

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

Конструктивные элементы системы

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

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

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

Как работает турбонаддув дизельного двигателя

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

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

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

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

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

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

Регулировка давления наддува

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

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

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

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

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

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

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

Система смазки

Смазка вала турбонагнетателя осуществляется смазочной системой двигателя.

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

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

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

Недостатки турбокомпрессоров

Принцип работы турбины на дизельном двигателе создает и негативные факторы:

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

Правила эксплуатации

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

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

Источник: http://AvtoDvigateli.com/vidy/turbirovannyj/princip-raboty-turbiny-dizelya.html

Назначение, устройство и работа турбокомпрессора

Для чего нужен турбокомпрессор на дизеле?

С момента появления двигателя внутреннего сгорания и использования его на автомобильном транспорте, конструкторы бились обеспечением максимально возможно выхода мощности при минимальных переработках силовой установки.

Назначение автомобильного турбокомпрессора

Принцип работы турбокомпрессора

На данный момент решением данной проблемы является использование турбокомпрессора, он же турбонаддув, турбонагнетатель. Суть работы данного устройства – обеспечение повышенного давления воздуха, подаваемого в цилиндры силовой установки.

Благодаря применению турбокомпрессора конструкторам удалось повысить выходную мощность без надобности в конструктивном изменении двигателя, увеличении объема камер сгорания и оборотов коленчатого вала.

При этом потребление топлива у турбированного мотора будет ниже за счет более полного его сгорания в цилиндрах.

Турбокомпрессор на данный момент устанавливается и на бензиновые, и на дизельные моторы. Но при этом установка нагнетателя более эффективна на дизельных установках. Связано это с особенностями работы такого мотора – у дизеля степень сжатия в цилиндрах почти вдвое больше, чем у бензиновых, а скорость вращения коленчатого вала – меньше.

Риск использования нагнетателя на бензиновом моторе связан с возможным образованием детонационного сгорания в цилиндрах из-за резкого возрастания количества оборотов коленчатого вала. При этом в бензиновом моторе наддув работает в более жестких температурных условиях. Температура отработавших газов в бензиновом моторе выше, чем у дизеля, а поскольку наддув использует энергию отработанных газов, то у бензинового агрегата нагнетатель больше разогревается.

Существующие турбонаддувы могут конструктивно отличаться, но все они включают в себя определенные составные части.

Конструкция турбокомпрессора

Принцип работы системы турбонаддува

Турбонаддув включает в свою конструкцию воздухозаборник с воздушным фильтром, дроссельную заслонку, турбокомпрессор, интеркулер (охладитель наддувочного воздуха), впускной коллектор и элементы управления. Все эти элементы связаны между собой патрубками и напорными шлангами.

Основным элементом всей этой системы является турбокомпрессор, поскольку он обеспечивает нагнетание воздуха под давлением в систему. Состоит он из двух колес, посаженных на один ротор. Корпус компрессора состоит из двух камер, в каждую из которых помещено свое колесо.

Автомобильный турбокомпрессор в разрезе

Первое колесо компрессора – турбинное. Оно воспринимает на себя энергию отработавших газов и через ротор передает его на другое колесо. То есть, турбинное колесо является ведущим. Поскольку оно работает с разогретыми газами, то изготавливается это колесо, и также его камера из жаропрочных материалов.

Второе колесо – компрессорное. Оно получает вращение от ведущего колеса и является ведомым. Данное колесо засасывает через воздухозаборник воздух, сжимает его, повышая давление, и перепускает его дальше.

Свободное вращение ротора обеспечивается наличием подшипников скольжения. Данные подшипники – плавающие, то есть между ними, ротором и корпусом обеспечивается зазор. Смазка этих подшипников производится от системы смазки мотора. Чтобы масло не вытекало наружу, и не попадало в воздух или обработанные газы, в конструкции используются уплотнительные кольца.

1 – крыльчатка турбины; 2 – крыльчатка компрессора; 3 – вал; 4 – подшипниковый узел; 5 – штуцер подачи масла; 6 –регулятор. давления наддува.

В большинстве турбонаддувов используется воздушная система охлаждения, но на некоторых бензиновых двигателях встречается и жидкостная система охлаждения компрессора, входящая с состав системы охлаждения двигателя.

Интеркулер включен в систему турбонаддува для обеспечения охлаждения сжатого воздуха. Во время работы турбокомпрессора воздух разогревается, что приводит к снижению его плотности. При охлаждении плотность снова возрастает и повышается давление. Интеркулер представляет собой обычный радиатор. Он может охлаждать воздух как при помощи воздушного, так и жидкостного охлаждения. После интеркулера воздух подается во впускной коллектор, а затем уже – в цилиндры.

В турбонаддув входят элементы управления, которые обеспечивают правильное функционирование. Главным элементом управления является регулятор давления. Данный регулятор представляет собой перепускной клапан.

Этот клапан регулирует количество подаваемых отработанных газов на турбинное колесо. Данный клапан работает на основе показаний датчика давления наддува, входящий в систему управления двигателем.

Этот клапан обеспечивает подачу только необходимого количества отработанных газов, остальные пуская в обход турбокомпрессора.

Также в систему управления турбонаддува могут входить еще один клапан– предохранительный, который устанавливается за компрессором. Он обеспечивает защиту от возможных скачков давления в системе при резком закрытии дросселя. Этот клапан может либо стравливать избыток давления, либо перегонять лишний воздух на вход в турбокомпрессор.

: Принцип работы турбокомпрессора (турбины)

Принцип работы турбонаддува достаточно прост: выхлопные газы поступают в камеру турбинного колеса и заставляет его вращаться. Вращаясь, он чрез ротор приводит в движение турбокомпрессор. Тот в свою очередь засасывает воздух, сжимает его и подает в интеркулер для охлаждения.

После прохождения интеркулера воздух под давлением подается во впускной коллектор. Работа наддува контролируется и регулируется регулятором давления, который дозирует количество отработанных газов, поступающих в камеру турбинного колеса.

Благодаря этому осуществляется возможность изменения производительности турбонаддува в зависимости от вращения коленчатого вала.

Но такая конструкция имеет один существенный недостаток – при резком открытии дроссельной заслонки турбонаддув не успевает обеспечить необходимое количество воздуха для подачи в цилиндры. Для этого ему требуется определенное время. Выливается это в образование негативного эффекта, который получил название «турбояма».

Читайте также  Как поставить подогреватель на МТЗ?

То есть, водитель резко нажимает на педаль газа, рассчитывая резко ускориться, но из-за нехватки воздуха ускорения сразу не происходит. Автомобиль начнет набирать обороты только после того, как наддув обеспечит необходимое количество воздуха. Вслед за «турбоямой» возникает еще один негативный эффект – «турбоподхват».

Происходит он после «турбоямы» и сопровождается увеличенным давлением в турбонаддуве из-за интенсивной работы компрессора.

Для решения проблемы появления существует несколько способов. Первый из них – использование комбинированного наддува (состоящего из механического нагнетателя и турбонагнетателя). На начальном этапе при резком нажатии на педаль газа давление в выпускном коллекторе обеспечивает механический нагнетатель, работа которого не зависит от выхлопных газов, после в работу вступает турбонагнетатель, а механический отключается.

: Устройство и неисправности турбины

Вторым способом преодоления «турбоямы» является использование двойного турбонаддува, так называемого «twin-turbo». Двойной турбонаддув обычно применяется на V-образных двигателях.

И третий способ – использование турбонаддува с изменяемой геометрией. В такой турбине воздушный поток оптимизируется за счет изменения площади канала, по которому подается воздух.

Неисправности и их диагностика

При своей достаточно простой конструкции, у турбокомпрессора может возникнуть большое количество неисправностей. Основными из них являются:

  • Утечка масла через уплотнительные кольца и попадание его в воздух, подаваемый в цилиндры;
  • Утечка воздуха в местах соединения патрубков;
  • Засорение канала отвода масла из компрессора;
  • Засорение подающего масляного канала;
  • Неисправности системы управления;
  • Трещины и деформация корпуса компрессора;
  • Засорение воздушного фильтра;

О многих возникших проблемах с работой турбонаддува могут просигнализировать выхлопные газы. Синий дым из трубы будет указывать на попадание масла в воздух, черный – на утечку воздуха, а белый – на засорение отводного масляного канала.

Также о неисправностях может рассказать сам двигатель и турбонаддув. Потеря динами разгона будет указывать на проблемы с управлением турбиной, свист при работе мотора будет сигнализировать об утечке воздуха между компрессором и двигателем, а деформация корпуса будет сопровождаться скрежетом.

Несмотря на свои недостатки и неисправности все больше автомобилей оснащаются турбокомпрессорами, поскольку данное устройство – действительно полезное.

Источник: http://AvtoMotoProf.ru/v-pomoshh-avtomobilistu/naznachenie-ustroystvo-i-rabota-turbokompressora/

Турбокомпрессор трактора

Назначение. Турбокомпрессор предназначен для наддува (подачи под давлением) воздуха в цилиндры двигателя при помощи энергии отработавших газов, выходящих из двигателя.

В результате наддува воздух в цилиндры поступает под повышенным давлением и в большем количестве. Поэтому становится возможным подать в цилиндры и большее количество топлива, а это приводит к приросту мощности на 35…36% по сравнению с безнаддувной моделью и снижению удельного расхода топлива до 4 г/кВт- ч.

Устройство и действие. Турбокомпрессор состоит из радиальной центростремительной газовой турбины (рис. 1, а, б, в) и центробежного одноступенчатого компрессора. Рабочие колеса турбины и компрессора жестко укреплены на одном валу и помещены в специальные корпуса. Корпус турбины отлит из чугуна, а компрессора — из алюминиевого сплава.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Во время работы двигателя отработавшие газы выходят с большой скоростью (до 30 м/с). По трубопроводу они поступают в камеру газовой турбины, откуда под давлением через сопловый аппарат — на лопатки рабочего колеса газовой турбины, заставляя ее вращаться с очень большой частотой (до 40 000 мин-1), а затем по трубе отводятся в атмосферу через глушитель.

Колесо компрессора, вращаясь на одном валу с турбиной, захватывает воздух, идущий из атмосферы через воздухоочиститель. Воздух, попадая на лопасти компрессора, начинает быстро вращаться вместе с ними и под влиянием центробежной силы сжимается. Сжатый воздух направляется в диффузор, где давление его еще более повышается за счет уменьшения скорости движения и оттуда под избыточным давлением 0,03…0,07 МПа через трубопровод 1 нагнетается в цилиндры двигателя.

Так как в трубопроводе все время поддерживается избыточное давление, масло через втулки клапанов для их смазки не поступает, а выталкивается. Поэтому у двигателей с турбокомпрессорами впускные клапаны смазываются дизельным топливом, отводимым от одной из форсунок по трубке (см. рис. 12) в отверстие А, сделанное в патрубке, подающем воздух от воздухоочистителя к компрессору.

У некоторых дизелей, имеющих турбонаддув, применяется промежуточное охлаждение воздуха, подаваемого турбокомпрессором. Это делается для того, чтобы подать в цилиндры дизеля еще больше воздуха (по массе). Если в цилиндрах будет больше воздуха, то, следовательно, можно подать и больше топлива, что, в свою очередь, повысит мощность двигателя.

Чтобы охладить воздух, поступающий в цилиндры, его направляют из компрессора по трубопроводу в воздухоохладитель, установленный впереди масляного и жидкостного радиаторов. Проходя через охладитель, воздух теряет часть теплоты, а затем по трубопроводу поступает в цилиндры двигателя.

Дизели, имеющие наддув и промежуточное охлаждение вследствие возрастания плотности воздуха, позволяют увеличить еще больше подачу топлива, в результате чего мощность дизеля увеличивается на 75%, а также снижается удельный расход топлива.

Рис. 1. Турбо компрессор:
а — общий вид; б — схема действия; в — охлаждение воздуха: трубопроводы;

Для повышения производительности машинно-тракторных агрегатов необходимо увеличение мощности дизеля. Этого можно добиться увеличением частоты вращения коленчатого вала, но оно приведет к ухудшению топливной экономичности, потому что возрастут механические потери в дизеле и уменьшится количество поступающего в цилиндры воздуха.

Мощность станет больше, если повысить давление газов на поршни, сжигая в цилиндрах увеличенные дозы топлива. Для этого нужно иметь в них большие весовые заряды воздуха. Увеличить подачу воздуха можно с помощью специального насоса, расходуя на это энергию, или использовать турбину с компрессором, не требующую дополнительной энергии. Такими турбокомпрессорами оборудуются многие выпускаемые и модернизированные дизели для тракторов и комбайнов.

Турбокомпрессор обеспечивает наддув (подачу под давлением) воздуха в цилиндры. Он работает за счет энергии отработавших газов, которая составляет около 30% от общей энергии, выделяющейся при сгорании топлива. Обычно она теряется, а в турбокомпрессоре некоторая часть ее используется для работы. В результате одновременно с повышением мощности уменьшается удельный расход топлива.

Мощность дизеля, оборудованного турбокомпрессором, можно еще больше повысить, если охлаждать воздух, выходящий из компрессора в цилиндры. Плотность охлажденного воздуха повышается, его весовой заряд становится большим, что дает возможность подать и более эффективно сжигать повышенные дозы топлива. В результате давление в цилиндрах увеличивается, а мощность возрастает на 15…20%.

Рабочие части турбокомпрессора — колеса центростремительной турбины и центробежного компрессора (нагнетателя) — соединены общим валом. Горячие отработавшие газы, выходящие из цилиндров через коллектор, поступают под давлением в камеру Б турбины, проходят через каналы соплового венца и, расширяясь, устремляются на лопатки колеса турбины, вращая его с очень большой частотой (до 600…800 с-1). По выпускной трубе газы выходят в атмосферу.

Рис. 2.

Турбокомпрессор дизеля СМД-62:а — принципиальная схема турбонаддува, б — устройство турбоксмпрессора, в — поток воздуха в компрессоре; г — поток выпускных газов в турбине; 1 — дизель; 2 — впускной коллектор; 3 — воздухоочиститель; 4 — колесо компрессора; 5 — вал; 6 — колесо турбины; 7— выпускная труба; 8 — выпускной коллектор; 9 — корпус компрессора; 10 — вставка компрессора; 11 — подшипник (плавающая втулка); 12 — фиксатор подшипника; 13 —трубка подвода масла; 14 — средний корпус; 15 — кожух турбины; 16 — вставка турбины; 17 втулка уплотнения турбины; 18 — корпус турбины; 19 — сопловый венец; 20 экран; 21 — диск уплотнения турбины; 22 — трубка слива масла

Вал турбины вращает колесо компрессора, которое засасывает из атмосферы через воздухоочиститель 3 воздух, сжимает его и отбрасывает своими лопатками в полость А корпуса. Далее воздух проходит по расширяющимся каналам диффузора и поступает в улиткообразную полость корпуса. Скорость потока воздуха уменьшается, а давление в каналах соответственно увеличивается, превышая атмосферное в 1,5…1,6 раза. Под таким давлением воздух нагнетается в ресивер, а из него в цилиндры дизеля.

Чугунный корпус турбины выполнен с двумя входными каналами, соединенными с каналами выпускных коллекторов дизеля, и выпускным каналом для прохода газов в трубу.

Колесо турбины отлито из жаростойкой стали и трением приварено к стальному валу. Это колесо, вставка и сопловой венец образуют проточную часть турбины для прохода газов (как показано на рисунке 63,г).

На корпусе компрессора имеется центральный входной патрубок, к которому присоединен воздухоочиститель, и спиральный канал (улитка) для вывода воздуха из компрессора. Вставка, отлитая заодно с лопаточным диффузором Г, образует с каналом улитки и колесом проточную часть для прохода воздуха. Корпуса прикреплены к среднему корпусу. Детали отлиты из алюминиевого сплава.

Вследствие очень большой частоты вращения вала с колесами возможны вибрации компрессора. Чтобы их избежать, вал устанавливают на скользящем подшипнике типа «плавающая втулка». Бронзовая втулка вставлена в расточку корпуса с зазором до 0,1 мм. В этот зазор нагнетается масло, которое служит жидкостной подушкой, гасящей вибрацию.

От проворачивания и осевого смещения в корпусе втулка удерживается фиксатором. Поступающее из фильтра масло сливается по трубке в поддон дизеля. Между неподвижными и вращающимися деталями компрессора установлено уплотнение.

В дизелях с турбокомпрессорами повышаются температура деталей цилиндро-поршневой группы и нагрузки на эти детали. Для снижения температуры поршни некоторых дизелей охлаждаются с внутренней стороны струями масла. Чтобы детали выдержали повышенные нагрузки, их изготавливают из очень прочных сталей и применяют более прочные вкладыши шатунных и коренных подшипников коленчатого вала.

Рекламные предложения:

Читать далее: Глушители и искрогасители трактора

Категория: — Тракторы

→ Справочник → Статьи → Форум

Источник: http://stroy-technics.ru/article/turbokompressor-traktora