Увеличение мощности дизеля с помощью турбонадува

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.

Устройство турбины дизельного двигателя

Ни для кого не секрет, что раньше дизельные двигатели были очень громкими, и при работе выделялся неприятный запах. Но прогресс не стоит на месте, и с каждым днем в дизельные двигатели добавляют все больше мощности. Несмотря на то, что дизельные моторы издавали громкие звуки при работе и выделяли неприятный запах, эти двигатели все же стали улучшать. Происходило это по причине того, что они обладали большой мощностью, из-за чего чаще ставились на грузовые машины и тяжелую технику. Но в последние годы ДВС, работающие на дизеле, стали устанавливать в джипы и некоторые легковые автомобили.

Устройство

Чтобы увеличить мощность двигателя, был разработан турбированный наддув. Этот наддув нужен для того, чтобы ДВС потреблял больше воздуха. Основным преимуществом наддува является то, что он подает двигателю уже сжатый воздух. Помимо наддува существует еще несколько видов увеличить ресурс мотора. Они заключаются в том, чтобы увеличить объем камеры сгорания, либо увеличение количества цилиндров. В обоих случаях значительно увеличится расход топлива, но, если нужно увеличить мощность мотора без серьезных потерь топлива, нужно устанавливать наддув.

В случае с наддувом увеличивается объем подаваемого воздуха, благодаря чему топлива расходуется больше, но не на много. В случае выбора именно этого принципа работы увеличится мощность двигателя, но не изменится его объем.

Термин наддув означает процесс, в ходе которого в двигателе увеличивается давление, вследствие чего повышается свежий заряд топлива. Этот принцип работы предназначается для того, чтобы добавить мощности автомобилю без потери топлива. Когда все правильно работает, ресурс достигает 45 процентов.

Чаще всего встречается турбированный наддув. Более профессиональное его название –агрегатный наддув. Название произошло из-за того, что в основе такого наддува лежит турбина. Несмотря на то, что такой наддув пользуется большой популярностью, он все же уходит в прошлое, а на смену ему приходит турбина.

Принцип работы турбонаддува основывается на том, чтобы грамотней использовать выхлопные газы. Наддув нагнетает давление в этих газах, и эта энергия помогает увеличить мощность мотора. Вследствие чего значительно увеличивается ресурс работы двигателя без больших потерь топлива.

Особенности

Главной особенностью турбины является то, что увеличивается мощность при сохранении габаритов мотора. Это очень важно на легковых автомобилях и джипах. Дело в том, что подкапотное пространство городских машин не настолько большое, чтобы вместить в него ДВС с большим количеством цилиндров.

Второй особенностью считается то, что турбина способна перерабатывать выхлопные газы в мощность двигателя. Происходит это по причине того, что газы выходя наружу попадают на крыльчатку, тем самым заставляя ее вращаться. На этом же валу, где расположена крыльчатка, установлен компрессор, который нагнетает давление, а оно увеличивает мощность мотора, а вот ресурс, к сожалению, падает.

Третьей особенностью является то, что мощность ДВС увеличивается, а ресурс оборотов коленчатого вала нет. Это обусловлено тем, что в камеры сгорания попадает больше топливной смеси и увеличивается давление.

Недостатки

Как это ни странно, но у этого устройства есть свои недостатки. Основной недостаток – это, конечно же, то, что турбина приводит к большой потере топлива. Происходит это потому, что в камеру сгорания попадает больше воздуха, соответственно и топлива тоже больше.

Вторым недостатком считается то, что при работе двигателя и турбины в таком режиме увеличивается температура, которую требуется немедленно понизить. Чтобы мотор не сломался, потребуется дополнительное охлаждение. Усовершенствование системы охлаждения тоже подразумевает финансовые потери. Скорее всего, придется модернизировать принцип работы системы охлаждения.

Регулировка

Частой проблемой водителей, которые сами поставили турбину, считается то, что их моторы вскипают в процессе эксплуатации. Происходит это из-за того, что неправильно отрегулирован клапан турбины, который отвечает за давление в устройстве. Эта проблема не появляется у тех, кто правильно сделал систему охлаждения. Кто этого не делал, у них мотор перегревается по двум причинам.

Регулировать клапан давления нужно в обязательном порядке. Дело в том, что мотор во время работы вырабатывает выхлопные газы, которые забирает турбина для нагнетания, в результате повышается давление. Когда мотор работает быстрее, соответственно газов выделяется больше, и турбина выдает больший ресурс, это может продолжаться до тех пор, пока ДВС не сломается из-за скопления большого давления.

Именно для этого был предусмотрен перепускной клапан. Этот клапан может устанавливаться как внутри турбины, так и снаружи. Когда клапан расположен внутри, во время его закрытия выхлопные газы просто выходят из корпуса и давление в устройстве не повышается, а в случае с внешним клапаном эти газы даже не попадают в турбину.

Устройство этого клапана позволяет брать нужное количество воздуха и закрывать его во время работы турбины. Производится все это через отверстие в клапане, которое автоматически закрывается в нужный момент.

Чтобы отрегулировать клапан давления без финансовых потерь на своем автомобиле, потребуется поискать инструкции по эксплуатации. В них подробно сказано как это делается. Если турбина была установлена на машине с завода, то следует в книге по эксплуатации посмотреть, как регулировать клапан. Если же она была приобретена и установлена самостоятельно, то информацию можно найти в книге по эксплуатации, которая должна быть в комплекте.

Резюме

Для того, чтобы эксплуатировать турбину, ее нужно сначала правильно отрегулировать для правильной подачи мощности мотору по специальным эксплуатационным книгам. Если машина новая, то на ней все регулировки уже были проведены. Следует отметить, что это устройство тоже имеет свои недостатки при эксплуатации, которые будут весьма существенны, если машина и до этого потребляла много топлива. Несмотря на все это, устройство для нагнетания выхлопных газов все же устанавливают на машины, как производители, так и владельцы.

Регулировка давления наддува в дизеле

Главная Автоматическое регулирование двигателей Двигатель как регулируемый объект Регулируемый наддув в двигателе

К современным транспортным двигателям с наддувом предъяв­ляют требование возможности работы в широком диапазоне ско­ростных и нагрузочных режимов, чтобы наряду с высокой форсировкой номинального режима обеспечивались повышенные значения крутящего момента на малых и средних скоростных режимах при удовлетворительном удельном расходе топлива.

Выполнение такой задачи связано с рядом трудностей. Дей­ствительно, путем коррекции цикловой подачи топлива при работе по внешней характеристике можно создать со стороны топливоподачи условия, необходимые для получения желаемого коэффи­циента приспособляемости. Однако реализация этих условий возможна только в том случае, когда на всех рассматриваемых режимах цикловая подача топлива будет обеспечена соответ­ствующей цикловой подачей воздуха. Следовательно, кроме при­способляемости к названным условиям работы топливоподающей аппаратуры, необходимо еще приспособить и систему наддува.

Обычно турбокомпрессор подбирают так, чтобы на заданном (расчетном) режиме работы двигатель имел наилучшие мощностные и экономические показате­ли. Отклонение от такого рас­четного режима приводит к рассогласованию гидравличе­ской характеристики двигателя и пропускной способности тур­бины и компрессора, к сниже­нию их КПД.

В связи с этим на нерасчетных режимах снижается давление наддува, появляется неполнота сгорания топлива и, следовательно, снижается мощность (рис. 47, а) и увеличивается расход топлива (рис. 47, б).

Для улучшения работы комбинированного двигателя в этих условиях наиболее целесообразно применение регулируемых тур­бины (см. рис. 36) и компрессора (см. рис. 35) .

Путем воздействия на их органы управления можно перена­строить турбокомпрессор в соответствии с изменяющимися ре­жимами работы двигателя и, таким образом, существенно улуч­шить условия их совместной работы. При верно подобранных автоматических регуляторах регулируемый наддув может обес­печить работу двигателя в соответствии с характеристиками 1 (см. рис. 47). Эти характеристики строятся в виде огибающих, проходящих через экстремальные значения мощности и расхода топлива. Такие экстремумы можно получить при соответствую­щей настройке турбокомпрессора на эти режимы. Положения лопаток соплового аппарата и диффузора в регулируемом турбо­компрессоре должны устанавливаться автоматически в зависи­мости от режима работы двигателя таким образом, чтобы послед­ний развивал необходимый крутящий момент, компрессор работал устойчиво, а рабочие параметры (температура отработавших газов, давление сгорания, частота вращения ротора турбокомпрес­сора, удельный расход топлива) оставались в пределах заданных ограничений.

Каждому режиму работы двигателя соответствует определен­ный диапазон возможных положений лопаток соплового аппарата турбины при условии, что всякому из этих положений соответ­ствует свой диапазон положений лопаток диффузора компрессора, в пределах которого выполняются все приведенные граничные условия совместной работы двигателя и турбокомпрессо­ра.

Следовательно, каждому режиму работы двигателя соответствует некоторый диа­пазон сочетаний положений названных выше лопаток, при которых система работает удовлетворительно. Такие диапа­зоны сочетаний положений лопаток соплового аппарата турбины и диффузора компрессора и представляют собой возможные зоны регулирования турбокомпрессора. Эти зоны можно представить графиком (рис. 48). Так, для определения зоны регулирования турбокомпрессора при смене скоростного режима двигателя не­обходимо выбрать постоянную нагрузку (например, постоянное значение крутящего момента двигателя) и диапазон изменения относительной угловой скорости, например от 1 до 0,5. Затем для определенных нагрузочного (выбран постоянным) и скорост­ного режимов двигателя (например, ? = 0,75) находят соответ­ствующее положение соплового аппарата турбины h _тА и, сле­довательно, точку А на рис. 48.

Возможные положения h _к лопаток диффузора компрессора, соответствующие положению h _тА лопаток соплового аппарата турбины, находят путем поворота лопаток диффузора в сторону открытия до границы помпажа (точка A ₂ ), а затем в сторону за­крытия до предельно возможной температуры Т _т отработавших газов (точка А ₁ ). Следовательно,

есть возможный диапазон перемещения лопаток диффузора для выбранного положения h _{т А} лопаток соплового аппарата турбины.

Затем выбирают еще несколько положений соплового аппарата (для тех же нагрузочного и скоростного режимов двигателя) вблизи от точки А, например, положения h _{т В} и h _тС (на рис. 48 точки В и С условно расположены на наклонной прямой для большей наглядности изображения зоны регулирования лопаток диффузора). Для каждого из вновь установленных положений соплового аппарата (например, h _тВ ) по той же методике опреде­ляют возможные положения лопаток диффузора, ограниченные точками В ₁ и В ₂ , и, следовательно, возможный диапазон пере­мещений этих лопаток ? h _{к В} . По графику видно, что ? h _кВ < ? h _{к A} . Чем больше отклоняется координата h _т , от h _тА , тем меньше диапазон ? h _к .

Аналогичные построения проводят и для других скоростных режимов при выбранной нагрузке (например, при ? = 1,0 и ? = 0,5). Зоны промежуточных положений лопаток можно ориен­тировочно найти путем соединения прямыми линиями крайних точек, соответствующих средним точкам диапазона соплового аппарата (штрихпунктирные и штриховые линии на рис. 48).

Конечно, нет необходимости использовать все эти возможные сочетания положений лопаток для одного и того же режима ра­боты двигателя. Для большей надежности работы системы обычно выбирают примерно средние значения в пределах зон каждого режима и этим достигают определенной связи положений h _к и h _т регулируемых лопаток с режимом работы двигателя.

Зависимость зон регулирования от конкретных свойств дви­гателя и турбокомпрессора не позволяет разработать универ­сальную систему регулирования, пригодную для всех двигателей. В связи с этим иногда используют методы регулирования, устра­няющие лишь часть недостатков, свойственных двигателям с нере­гулируемым наддувом при работе на нерасчетных режимах.

С этой целью применяют различные способы регулирования наддува: дросселирование воздуха при подаче его к нагнетателю; дросселирование газа при поступлении его к турбине; перепуск части сжатого воздуха на вход в нагнетатель; выпуск части газа перед турбиной; применение поворотных лопаток на входе в ком­прессор; использование регулируемого лопаточного диффузора компрессора; применение регулируемого соплового аппарата турбины; использование турбокомпрессора с поворотным сопло­вым аппаратом турбины и поворотным лопаточным диффузором компрессора.

Первые пять способов регулирования наддува используют в тех случаях, когда необходимо простыми конструктивными средствами улучшить снабжение двигателя воздухом на малых скоростных режимах и не допустить излишней подачи воздуха на режимах, близких к номинальному.

Наиболее эффективными способами регулирования наддува являются последние три. Для реализации этих способов (в осо­бенности последнего) применяют управление лопатками соплового аппарата турбины и диффузора компрессора в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя; регули­рование коэффициента избытка воздуха; регулирование давления наддува р _к с корректировкой по положению рейки топливного насоса и др.

Наличие системы автоматического регулирования или управ­ления наддувом двигателя существенно расширяет возможные режимы его работы и улучшает коэффициент приспособляемости. Однако применение регулируемого наддува усложняет конструк­цию двигателя, повышает его первоначальную стоимость, обусловливает дополнительные требования к обслуживанию. Поэтому необходимость применения автоматического регулирования наддува всегда должна выявляться путем сопоставления пара­метров двигателя, которые можно получить при нерегулируемом и регулируемом наддуве. Использовать регулируемый наддув следует лишь в тех случаях, когда другие средства (подбор систе­мы воздухоснабжения, настройка турбокомпрессора на промежу­точные скоростные режимы и т. п.) не дают желаемого результата.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе и ее устройство

Гениальная идея использования выхлопных газов для разгона ротора позволила создать турбированный дизельный двигатель внутреннего сгорания и увеличить его мощность на 40–50%. Это притом, что во время работы в обычном режиме выброс газов сопровождается снижением коэффициента полезного действия в пределах 30 — 40%.

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

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

Конструктивные элементы системы

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

1. Компрессор;
2. Турбина.

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

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

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.

Система турбонаддува и впуска воздуха дизельного двигателя1KD-FTV, 2KD-FTV

Система турбонаддува и впуска воздуха дизельного двигателя 1KD-FTV, 2KD-FTV Toyota Hilux

В целях форсировки двигателя для увеличения количества поступающего в двигатель воздуха, а, следовательно, и топлива, применяют тот или иной вид наддува. На двигателях 2KD-FTV и 1KD-FTV устанавливается турбокомпрессор с изменяемой геометрией, использующий для нагнетания воздуха в цилиндры энергию отработавших газов.

Работа турбокомпрессора. Отработавшие газы, имеющие еще довольно высокую температуру, подводятся к колесу турбины, вызывая вращение колеса. При вращении турбины газы расширяются и передают на вал агрегата избыточную мощность, расходуемую на сжатие воздуха в компрессоре, расположенном на общем валу с турбиной. Частота вращения вала турбокомпрессора изменяется в диапазоне 20000-115000 об/мин, что сопровождается характерным «свистом» турбины.

Изменение положения лопаток. Электронный блок управления двигателя, получая данные от: датчика положения коленчатого вала, форсунки, датчика температуры охлаждающей жидкости, датчика температуры воздуха на впуске, датчика давления наддува, датчика атмосферного давления, производит вычисления оптимального положения лопаток, подавая данные о положении лопаток шаговому двигателю турбокомпрессора. Двигатель турбокомпрессора приводит в действие электродвигатель постоянного тока, отвечающий за положение лопаток. За действительным положениями лопаток следит датчик положения лопаток. По результатам полученных данных от датчика положения лопаток образуется обратная связь для вычисления последующего шага изменения положения лопаток в турбокомпрессоре.

1. Не выключайте двигатель сразу по завершении поездки. Дайте двигателю поработать на холостом ходу од-ну-две минуты для охлаждения турбины. Это позволит значительно продлить срок эксплуатации турбокомпрессора.

2. Не допускайте длительной работы двигателя на повышенных оборотах и резких ускорений при непрогретом двигателе.

3. При преждевременном выходе турбокомпрессора из строя проверьте:

— Уровень и качество масла в двигателе.

— Условия работы турбокомпрессора.

— Трубопроводы, подводящие масло

4. Соблюдайте предосторожности при демонтаже и установке турбокомпрессора. Не переносите агрегат за тягу привода перепускного клапана.

Видео по теме «Toyota Hilux. Система турбонаддува и впуска воздуха дизельного двигателя1KD-FTV, 2KD-FTV»

ПРОКАЧКА ТНВД НА СУРФЕ, ДВИГАТЕЛЬ 2LTE
Принцип работы турбокомпрессора (турбины)
Турбина кидает масло на Toyota Land Cruiser 4.2 Diesel Turbo