0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

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.

Диагностика, причины неисправностей

На то, что с турбокомпрессором могут быть проблемы, указывают некоторые признаки, как прямые, так и косвенные. Они дают о себе знать во время работы мотора:

  • Выхлопной дым становится синеватым, сизым или даже черным.
  • При движении под нагрузкой, силовой агрегат в разных режимах работает слишком шумно.
  • Двигатель сильно греется.
  • Удельный расход ДТ и моторного масла больше нормы.
  • Движок плохо тянет, ухудшается динамика.

При этом, надо отметить, что перечисленные выше признаки не говорят о том, что «виновата» именно турбина. Неполадки могут быть и в другом месте. Тем не менее, турбокомпрессор в данном случае нельзя исключать из списка «подозреваемых». Это кстати, еще одна причина для того, чтобы не ехать сразу на СТО, а сначала самому разобраться, хорошо ли работает крыльчатка. Проверить турбину своими силами, без ее снятия, можно разными способами.

Диагностика турбокомпрессора начинается с проверки качества моторного дизельного масла, а также его уровня. Кроме того, надо убедиться, что в турбину не попали сторонние предметы.

После этого, следует посмотреть на выхлопные газы – какого они цвета. Если черного, и мощность движка падает, то смесь переобогащенная. На впуске могут быть неисправности, из-за чего в цилиндры поступает меньше, чем надо воздуха. Утечки на выпуске также приводят к тому, что тяга дизеля понижается.

Для проверки давления наддува турбины дизельного двигателя грузовика заводят силовой агрегат. Потом необходимо послушать, как работает турбинка. Крыльчатка компрессора не должна издавать скрипящие или свистящие звуки. Также не должно слышаться шипение воздуха, проходящего через неплотные соединения. Следует проверить герметичность стыков на патрубках, по которым подается воздух. Здесь не допускаются никакие повреждения. Кроме того, необходимо проверить воздушный фильтр. Загрязнения снижают его способность пропускать воздух, из-за чего последний подается в цилиндры в недостаточном количестве.

Дополнительно следует продиагностировать турбину на износ. Для проверки ее ротор проворачивается вокруг оси. Если имеется небольшой люфт – это не страшно. Если же ротор контачит с корпусом, значит турбину надо ремонтировать.

Допустимый люфт для осевого смещения турбинного вала равен 0,05 мм. Такую выработку обнаружить без приборов практически невозможно. Зато радиальное смещение может быть до 1 миллиметра. Это уже чувствуется. Если, во время контроля крыльчатки, обнаружены значительные отклонения от приведенных данных, то можно утверждать, что компрессор сильно изношен.

Если выхлоп дизеля сизый или белый, значит, масло попадает в цилиндры, с последующим его сгоранием. Такая неисправность, кроме других причин, может случиться еще и из-за неполадок в турбокомпрессоре. Увеличенный расход масла (на каждую тысячу пробега – около 1 литра) тоже говорит о той же проблеме.

Читать еще:  Как зарядить сухой аккумулятор

В таком случае, надо осмотреть воздухофильтр и турбинный ротор. Если фильтр забит грязью, то воздуха через него проходит меньше, чем необходимо. Значит, между кассетой с подшипниками и корпусом крыльчатки возникает большая разность давлений. Вследствие чего, в корпус компрессора начинает протекать масло из кассеты. Если же все в порядке, тогда следует проверить сливной маслопровод. В нем не должно быть трещин, загибов и прочих неприятных «сюрпризов».

У подъема давления бывает и другая причина. Это происходит, если газы из камеры сгорания проникают в картер. Подобное явление мешает нормальному сливу турбинного масла. Такая поломка может быть из-за перебоев в работе вентиляционной системы картера. Силовой агрегат будет сапунить. Если турбинка исправна, то во впускном и выпускном коллекторах движка признаков попадания масла в большом количестве быть не должно.

Как работает турбонаддув

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

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

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

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

Работа турбины дизельного двигателя также требует контроля давления:

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

Принцип работы

Для начала нужно разобраться с двумя терминами.

Турбоподхват — состояние, при котором быстро вращающийся ротор увеличивает подачу воздуха в цилиндры, благодаря чему повышается мощность силового агрегата.

Турбояма — короткая задержка, которая возникает в работе турбины при повышении количества поступившего топлива во время нажатия педали газа. Задержка появляется из-за того, что ротору необходимо некоторое время, пока газы его не разгонят.

Турбонаддув повышает давление выхлопных газов за счёт более интенсивной работы мотора, но в то же время увеличивается и давление наддува. При достижении критических величин может произойти поломка, а потому этот процесс необходимо контролировать. За регулировку давления отвечают клапана, а мембрана и пружина следят за предельно допустимыми значениями. При достижении определённой величины мембрана открывает клапан для стравливания давления.

Работа турбины на дизельном двигателе нуждается в контроле давления, который осуществляется следующими процессами:

  • если поступило слишком много воздуха, компрессор (используя клапан) освобождается от излишков;
  • клапан стравливает давление в случаях, когда воздуха поступило слишком много — при этом агрегат работает стабильно и забирает ровно столько воздуха, сколько требуется.

Механизм изменяемой геометрии

Такой механизм позволяет дозировать подачу отработавших газов на колесо в турбине (ротор). Тем самым, позволяет оптимизировать работу турбокомпрессора на различных оборотах.

Читать еще:  Зачем на моторчике конденсатор

Это достигается за счет движения специальных лопаток, смонтированных на кольце геометрии. Они синхронно передвигаются, получая движение от вакуумного актуатора или электронного сервопривода в определенный момент, и контролируют наддув. Как правило, устанавливаются они на дизельных ДВС, потому как температура выхлопных газов у бензиновых моторов выше, чем у дизеля, соответственно лопатки геометрии могут деформироваться. Такие турбины позволяют оптимизировать процесс турбонаддува, что приводит к уменьшению расхода топлива и вредных выбросов при одновременном повышении мощности и крутящего момента.

Многие автомобилисты ошибочно полагают, что турбокомпрессор начинает включаться в работу с оборотов мотора от 1500-2000 об/мин. На самом деле, он запускается сразу после заводки автомобиля и работает на холостом ходу. А оптимальных оборотов достигает в диапазоне свыше 1500 об/мин.

Турбокомпрессор достаточно надежный агрегат, однако если Вы столкнулись с его поломкой, решить проблему Вам помогут специалисты ТурбоМикрон. Мы производим замену турбины на автомобиле, а также ремонт снятых с авто турбокомпрессоров.

Устройство турбины дизельного двигателя

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

Чтобы выполнять возложенные функции с необходимой эффективностью, турбонаддув имеет особую конструкция, состоящую из двух элементов:

  • турбины;
  • компрессора.

Главная функция компрессора заключается в усилении поступления воздуха в топливную систему. Составные части компрессора находятся в алюминиевом корпусе. Внутри него располагается ротор, закрепленный на оси турбины. Вращаясь, ротор вбирает воздух: большая скорость вращения приводит к большему количеству попавшего внутрь воздуха. Для набора скорости существует турбина.

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

Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала. Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.

Турбонаддув

В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием. Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива. При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.

Охлаждение воздуха

В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.

Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.

Турбонагнетатель с механическим приводом

В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.

Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов

Читать еще:  Какая полироль для пластика лучше

Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.

Основные преимущества двигателей с турбонаддувом

1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.

2) Силовой агрегат с с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.

3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.

4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.

Принцип работы турбины дизельного двигателя

Работа дизельной турбины также основана на использовании энергии выхлопных газов.

В общих чертах принцип работы турбины дизеля выглядит так.

От выпускного коллектора выхлопные газы направляются в приемный патрубок турбины, после попадают на крыльчатку, принуждая ее двигаться. С крыльчаткой на одном валу расположен компрессор, который нагнетает давление в цилиндрах.

Основное отличие турбокомпрессорных агрегатов от атмосферных дизелей в том, что здесь в цилиндры воздух подается принудительно и под высоким давлением. Поэтому на цилиндр попадает значительно большее количество воздуха. В сочетании с большим объемом подающегося топлива мы получаем прирост мощности порядка 25%. При этом пропорции воздушно-топливной смеси остаются неизменными.

Чтобы еще больше увеличить объем поступающего в цилиндры воздуха, используется интеркулер – устройство, предназначенное для охлаждения атмосферного воздуха перед подачей его в двигатель. Это позволяет за один цикл подать в цилиндр еще больше воздуха, так как, холодный, он занимает меньше места.

Технология турбонаддува используется в случаях, когда необходимо увеличить мощность мотора и при этом оставить неизменными его размеры и габариты.

как работает турбина в автомобиле видео

Принцип работы турбонаддува дизельного двигателя

И так, как работает турбонаддув в дизельном двигателе? Работа турбированного дизельного двигателя основана на применении энергии выхлопных газов. Например, отработанные газы после покидания цилиндра попадают на крыльчатку турбины, вращая ее.

Если сравнивать с атмосферными дизелями, то в турбокомпрессорных агрегатах воздух в цилиндры подается под высоким давлением. В итоге получается, что объем воздуха, который попадает в цилиндр за один цикл, увеличивается.

Турбонаддув дизельного двигателя менее экономичный. Система такого наддува восприимчива к истощению поршневой группы. Увеличение давления картерных газов значительно снижает ресурс турбины. Такие турбины требуют применения специальных сортов масел и тщательного соблюдения рекомендованных производителем сроков обслуживании.

Принцип работы турбонаддува бензинового двигателя

И так, как работает турбонаддув в бензиновом двигателе? Использование системы турбонаддува двигателя, в основном основывается на использовании энергии, выделяемой при сгорании газа. Уже отработанные газы начинают вращать колесо турбины. Оно же ведет в обращение компрессионное колесо через вал ротора. Компрессорное колесо приступает к сжатию воздуха, отправляя его в систему. Нагретый воздух при сжатии, поступает в цилиндр двигателя.

Несмотря на то, что турбонаддув не связан с коленвалом двигателя, качество работы зависит от количества оборотов двигателя. Чем выше частота вращения, тем больше энергии отработанных газов. В этом случае турбина начинает вращаться быстрее, а в цилиндр поступает необходимое количество сжатого воздуха. Так что теперь вы знаете, что такое турбонаддув в автомобиле и как он работает!

Если статья понравилась, делимся в соцсетях и оставляем комментарии!

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector