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

Клапан регулировки давления наддува принцип работы

Клапан регулировки давления наддува принцип работы

Предупреждение. При работе на турбокомпрессоре необходимо соблюдать следующие правила.

  • Тщательно очищать от грязи места соединений и прилегяющие к ним поверхности, прежде чем разъединять детали.
  • Снятые детали укладывать на чистую поверхность и закрывать их бумагой или полиэтиленовой пленкой, чтобы не допустить попадания грязи.
  • Тщательно закрывать или заглушать отверстия узлов, особенно тогда, когда ремонтные работы не могут быть выполнены немедленно.
  • Устанавливать на место только чистые детали
  • Вынимать запасные детали из упаковки следует непосредственно перед их установкой.
  • Не использовать запасные детали которые хранились без заводской упаковки (например в инструментальном ящике).
  • При открытом доступе во внутреннюю полость турбокомпрессора по мере возможности избегать применения сжатого воздуха и не перемещать автомобиль.

Турбокомпрессор:

1 — турбокомпрессор; 2 — трубопровод подвода масла;
3 — трубопровод отвода масла; 4 — толкатель клапана регулировки давления наддува; 5 — клапан регулировки давления наддува; 6 — трубка подвода охлаждающей жидкости; 7 — трубка отвода охлаждающей жидкости;
8 — уплотнительная прокладка; 9 — вакуумный шланг; 10 — выпускное колено; 11 — воздухозаборный патрубок

Снятие и установка турбокомпрессора

  • Отсоедините провод от минусовой клеммы аккумуляторной батареи.
  • Отсоедините воздухопровод от верхнего кожуха электровентилятора обдува форсунок.
  • Разъедините штепсельный разъем электровентилятора обдува форсунок.
  • Снимите верхний кожух электровентилятора обдува форсунок.
  • Снимите электровентилятор обдува форсунок и заслонку.
  • Отсоедините от турбокомпрессора маслопроводы и трубопроводы системы охлаждения двигателя и закройте их отверстия пластмассовыми пробками,чтобы не допустить попадания грязи.
  • Снимите трубопроводы подвода воздуха.
  • Снимите с турбокомпрессора выпускное колено.
  • Отсоедините от датчика регулирования давления наддува вакуумный шланг.
  • Снимите датчик регулирования давления наддува.
  • Снимите турбокомпрессор.

Установка турбокомпрессора производится в порядке, обратном снятию, с учетом следующего:

  • до присоединения трубопровода подвода масла залейте моторное масло в соединительный штуцер турбокомпрессора;
  • после установки турбокомпрессора дать поработать двигателю на холостом ходу примерно 1 мин. Ни в коем случае не увеличивайте сразу же обороты двигателя, пока не восстановится снабжение маслом турбокомпрессора.

Проверка и регулировка давления наддува

Проверка

Основным условием бесперебойной работы турбокомпрессора и поддержания давления наддува в заданных пределах является абсолютная герметичность впускного и выпускного трактов системы турбонаддува.

Давление наддува измеряется при полной нагрузке двигателя на ходу или на испытательном барабанном стенде.

Продолжительность испытания по соображениям безопасности не должна превышать 10с.

  • Подключите манометр между впускным коллектором и топливным насосом.
  • Положите манометр на правое переднее сиденье или закрепите его между панелью приборов и ветровым стеклом.
  • Удостоверьтесь, что вакуумный шланг не пережат между капотом двигателя и кузовом.
  • Откройте запорный клапан манометра, сдвинув его в сторону манометра.
  • Измерьте давление наддува при нажатой до отказа педали акселератора следующим образом:
    • двигайтесь на III передаче при частоте вращения коленчатого вала двигателя 1500 об/мин;
    • нажмите до упора на педаль акселератора;
    • примените торможение двигателем, чтобы довести режим двигателя до 4500 об/мин;
    • определите по манометру давление наддува, которое должно быть 0,45 кг/см .
    Регулировка

    Регулировка давления наддува производится с помощью регулировочной втулки на толкателе клапана регулировки давления наддува.

    Для увеличения давления наддува поверните втулку внутрь (по часовой стрелке, если смотреть со стороны клапана), или в противоположную сторону для уменьшения давления. При этом при полном обороте втулки давление наддува изменяется на
    0,3 кг/см2.

    Регулировка давления наддува:

    1 — турбокомпрессор; 2 — клапан регулировки давления наддува; 3 — регулировочная втулка

    Схема системы турбонаддува

    1 — воздушный фильтр; 2 — измеритель массы воздуха; 3 — клапан регулирования давления наддува; 4 — турбокомпрессор; 5 — воздуховоздушный теплообменник; 6 — корпус дроссельной заслонки; 7 — впускной коллектор; 8 — выпускной коллектор

    Регулирование давления наддува

    С целью защиты автомобильного двигателя с наддувом от возможной поломки, а также для улучшения его характеристики мощности и динамических качеств, давление наддува необходимо регулировать. Регулирование наддува может осуществляться различными способами, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

    Заметим, что для расширения возможного диапазона изменения частоты вращения KB при неизменном давлении наддува наиболее действенным способом регулирования является перепуск части отработавших газов (ОГ) в обход турбины.

    При высоком наддуве, характерном, например, для двигателей Формулы-1, наиболее эффективными способами регулирования являются дополнительная камера сгорания, устанавливаемая в выпускном тракте перед турбиной (система "Гипербар"), и выпуск части наддувочного воздуха в атмосферу. По эффективности эти способы уступают перепуску ОГ, но превосходят такие способы, как регулирование соплового аппарата турбины, перепуск части наддувочного воздуха на вход турбины, регулирование фазы впуска и охлаждение наддувочного воздуха.

    При низком наддуве практический интерес представляют такие способы регулирования, как дополнительная камера сгорания, регулирование соплового аппарата турбины, перепуск части наддувочного воздуха и регулирование фазы впуска. При этом по эффективности названные способы становятся сопоставимы с перепуском части ОГ в обход турбины.

    Окончательный выбор способа регулирования производится из условия обеспечения надежности, а также приемлемых значений эффективной мощности и экономичности двигателя. Рассмотрим подробнее встечающиеся на практике способы регулирования.

    Для регулирования давления наддува нагнетателей с механическим приводом применяется простая схема, представленная на рис. 4.2.2.

    Рис. 4.2.2. Схема регулирования давления наддува в двигателе с приводом нагнетателя от KB: 1 — заборник воздуха; 2 — воздушный фильтр; 3 — нагнетатель; 4 — холодильник наддувочного воздуха; 5 — привод нагнетателя; 6 — блок цилиндров двигателя; 7 — впускной коллектор; 8 — дроссельная заслонка; 9 — заслонка перепускного трубопровода 10; 11 — выпускной коллектор

    При работе бензинового двигателя на частичных нагрузках с высокой частотой вращения KB дроссельная заслонка 8 прикрывается. Чтобы исключить при этом излишнее обеднение горючей смеси за счет подаваемого нагнетателем избыточного количества воздуха, заслонка перепускного трубопровода 9, наоборот, приоткрывается, и часть воздуха подается снова на вход нагнетателя 3. Очевидно, что на частичных нагрузках КПД нагнетателя падает (некоторое количество воздуха циркулирует по замкнутому кругу), а эффективный расход топлива увеличивается.

    Характерным недостатком ТК в условиях эксплуатации поршневого двигателя является то, что он при малой мощности двигателя и низкой частоте вращения KB подает воздуха слишком мало, а при высокой частоте и полной нагрузке — слишком много. Это обусловливает недостаточный крутящий момент двигателя в диапазоне низких частот вращения KB и проявляется в медленном его реагировании на изменение нагрузки при переходных процессах, например, при резком ускорении (двигатель имеет плохую приёмистость).

    Для автомобильных бензиновых двигателей, эксплуатируемых в обычных условиях, нерегулируемый турбонаддув не годится. Тем не менее, для условий соревнований и эксплуатации преимущественно при максимальной мощности этот способ может оказаться вполне приемлемым. В качестве примера можно назвать двигатель V8 с рабочим объемом 4,8 л для автомобиля Mercedes C111/IV, предназначенного для установления рекордов скорости. Примечательно, что и при частоте более 6000 1/мин кривая мощности двигателя продолжает круто подниматься.

    Схема наддува двигателя с нерегулируемым турбокомпрессором показана на рис. 4.2.3. Такая схема, в частности, реализована на V-образном дизельном двигателе 8ЧН13/14, оснащенном турбокомпрессором ТКР-11. При номинальной частоте вращения KB n = 1700 1/мин и абсолютном давлении наддува = 1,55 бар двигатель имеет мощность 158,2 кВт (215 л.с.).

    Для регулирования давления наддува в качестве управляющих величин наиболее часто используются давление воздуха перед и после ТК, давление отработавших газов перед и после турбины, а также отношения названных величин. Места отбора давлений для использования в качестве управляющих величин и общепринятые обозначения этих величин условно показаны на рис. 4.2.3.

    Исполнительное устройство системы регулирования давления наддува может иметь различные конструктивные формы, но выполняется, как правило, в отдельном корпусе, и в зависимости от принятой схемы регулирования может устанавливаться как в выпускном, так и впускном тракте двигателя.

    Корпус исполнительного устройства, предназначенного для установки в выпускном тракте, имеет оребрение для обеспечения более эффективного охлаждения. Фирма ККК выполняет это устройство, как правило, в виде клапана с определенным ходом, тогда как у фирмы Garrett это встроенная отклоняемая заслонка. Исполнительное устройство включает в себя перепускной (байпасный) клапан, напоминающий по конструкции клапаны головки цилиндров. Конец стержня клапана прикреплен к мембране, которая поджимается калиброванной пружиной. Мембрана герметично зажата по всему периметру металлической крышкой в форме колпака. Перепускной клапан (или соответственно заслонка) находится в закрытом состоянии благодаря поджатию пружиной. Между мембраной и крышкой имеется полость, в которую подводится управляющее давление. Когда значение управляющего давления становится достаточным для сжатия калиброванной пружины, клапан открывается и перепускает часть потока газов. С помощью силы калиброванной пружины можно регулировать давление наддува, то есть чем больше сила пружины, тем большее давление наддува может быть создано. Эта регулировочная возможность служит лишь как основная регулировка, предназначенная для ограничения максимального давления наддува, но не для его регулирования в процессе работы двигателя. Поэтому в серийных автомобилях с целью обеспечения безопасности двигателя сила предварительного сжатия пружины надежно отрегулирована, а сама пружина опломбирована. У двигателей гоночных автомобилей с целью изменения максимального давления наддува и соответственно мощности силу сжатия пружины можно варьировать с помощью регулировочного болта.

    Рис. 4.2.3. Схема наддува V-образного двигателя с нерегулируемым ТК: 1 — заборник воздуха; 2 — воздушный фильтр; 3 — турбокомпрессор; 4 — глушитель; 5 — выпускной коллектор левого блока цилиндров; 6 — блоки цилиндров двигателя; 7 — выпускной коллектор правого блока цилиндров; 8 — впускной коллектор левого блока цилиндров; 9 — впускной коллектор правого блока цилиндров; р — давление окружающей среды (атмосферное давление); р1 — давление на входе в компрессор; р2 — давление непосредственно после компрессора; р3 — давление отработавших газов перед входом в турбину; р4 — давление отработавших газов на выпуске после турбины

    При установке исполнительного устройства в выпускном тракте оно производит перепуск части отработавших газов в обход турбины (регулирование давление наддува перепуском отработавших газов), а при установке его во впускном тракте клапан устройства осуществляет перепуск наддувочного воздуха снова на вход компрессора (регулирование давление наддува перепуском наддувочного воздуха).

    Разберёмся в неисправностях турбокомпрессора или как понять, что турбина умирает

    Турбина относится к довольно сложным аппаратам, увеличивающим мощность двигателя. Поломка ее в отличие от многих других узлов автомобиля не является критичной. Но стоит понимать, что и нормально работать мотор тоже без нее не будет, к тому же утечка масла и топлива не окажут положительного влияния на общее состояние транспорта и кошелек автовладельца. Как же вовремя понять, что турбина умирает. Для определения неисправности, следует разобраться в принципах ее работы, узнать признаки и что к этому могло привести. Однако для более точной диагностики потребуется обратиться к мастерам автосервиса или СТО.

    Что из себя представляет турбина

    Если сказать проще, то турбина – это механическое устройство автомобиля для подачи под давлением воздуха в камеру сгорания. Главная задача, которую выполняет турбонаддув, это значительное повышение мощности двигателя без увеличения его рабочего объема. Установка турбины обеспечивает пятидесятипроцентный, а иногда и больше, прирост мощности силового агрегата при сравнении с нетурбированными двигателями того же объёма. Это обусловлено нагнетанием под давлением турбиной воздуха в цилиндры и повышением содержания кислорода в топливной смеси, а в результате и увеличению ее эффективности.

    Турбина в разрезе

    Конструктивно турбина состоит из механической крыльчатки приводимой в действие движением выхлопных газов автомобиля. То есть используется энергия выхлопа для захвата и подачи воздуха (а соответственно и кислорода) в систему для улучшения качеств топливной смеси. С технологической точки зрения на сегодня это наиболее эффективное устройство для увеличения мощности двигателя при том же расходе топлива, что позволило уменьшить выброс токсичных газов в атмосферу.

    Такие агрегаты нашли широкое применение как в дизельных силовых установках, так и на бензиновых двигателях. При этом в первом случае турбированные моторы оказались наиболее эффективны из-за высокой степени сжатия и малым, при сравнении с бензиновыми автомобилями, числом вращения коленчатого вала.

    К тому же ограниченное применение турбонаддува на бензиновых машинах обусловлено возможным проявлением детонации, которое возникает при резком увеличении числа оборотов двигателя, а также из-за высокой температуры выхлопных газов, достигающего тысячи градусов против шестисот у дизельных моторов. Естественно такие температуры могут привести к повреждению частей турбины.

    Из чего состоит турбина

    В зависимости от производителя и модели турбины имеют некоторые отличия, однако основные конструктивные элементы и механизмы у них идентичны. Так в устройство любой турбины входит воздухозаборник, сразу за ним устанавливается воздушный фильтр, дроссельная заслонка, турбокомпрессор, интеркуллер и выпускной коллектор. Все части агрегата соединены между собой трубками и шлангами, которые изготавливаются из надежных износостойких материалов.

    Схема турбины

    Большинство знакомых с конструктивными особенностями автомобиля, обратили внимание на несколько отличий турбонаддува от стандартных систем впуска – это наличие интеркулера и турбокомпрессора, а также некоторых элементов для контроля и регулирования надува.

    Одним из основных и наиболее важных элементов турбины является турбокомпрессор (или турбонагнетатель). Именно он обеспечивает увеличенное давление воздуха на впускных магистралях мотора. В своей конструкции турбонагнетатель имеет два колеса – турбинное и компрессорное, размещенные на роторном валу. Каждое колесо смонтировано в отдельном надежном корпусе, а в конструкции предусмотрен подшипник.

    Как влияет неисправная турбина на работу двигателя автомобиля

    Многие считают, что небольшой агрегат в виде турбины при выходе из строя вряд ли окажет сильное негативное влияние на работу двигателя, однако это не совсем так. Очень частой причиной поломки турбины является низкое масляное давление либо плохое его качество. Падение давления часто обусловлено сильным загрязнением масляного фильтра или плохим его качеством, а так же как результат применения метода «промывка пятиминутка».

    С учетом больших оборотов турбины, а также постоянного воздействия высоких температур, а именно это и есть нормальные рабочие условия, даже незначительное и кратковременное падение давления в масляной системе может вызвать поломку подшипника оси турбины. При его сильном износе увеличивается радиальный зазор, а этот люфт приводит к повреждению и выходу из строя сальников.

    С разрушенными сальниками нет должной герметичности, а соответственно масло беспрепятственно попадает в коллектор двигателя. Параллельно этому давление масла в подшипниках оси турбины еще сильнее падает, что приводит к еще большим повреждениям этого узла.

    Горячий выхлопной газ проходит через разбитые элементы и попадает во внутреннее пространство подшипников, где повышает температуру до такой степени, что все смазочные материалы полностью выгорают. Это ведет к полному разрушению самого подшипника. Он перестает выполнять свою функцию, что влечет поломку лопастей турбины, обломки которой остаются внутри агрегата.

    Качество смазки элементов турбины очень сильно зависит от масляного насоса двигателя. Даже не очень продолжительная работа агрегата в таком режиме оставит двигатель автомобиля без смазочных материалов. А что будет с двигателем при работе без масла объяснений не требует.

    Во избежание подобных неприятных ситуаций, важно помнить основные признаки неисправности и выхода из строя турбокомпрессора. Если вовремя не обратить внимание на эти симптомы и не принять соответствующие меры, то звук характерного скрежета лопастей, трущихся о внутренний корпус турбины, который ведет к еще большим проблемам, не заставит себя долго ждать. При появлении хоть какого-нибудь намека на неисправность, лучше незамедлительно обратиться к специалистам автосервиса или СТО.

    Признаки того, что турбина «умирает»

    Выход турбины из строя во многих случаях происходит очень быстро, причин тому несколько: это может быть, как уже упоминалось, недостаток масла, попадание твердыми частицами по колесу компрессора и по колесу ротора турбины, также к поломке может привести ДТП. Однако чаще турбонагнетатель приходит в негодность постепенно, и у автовладельца есть время обратить внимание и принять необходимые меры по устранению причин поломки либо обратиться к специалистам.

    Выделяется несколько наиболее распространенных признаков выхода из строя турбины. К ним относятся следующие:

    • наличие посторонних шумов со стороны турбины во время работы силовой установки (свист либо гул);
    • появление сизого дыма из выхлопной системы;
    • резко увеличивается расход масла;
    • падает давление наддува.

    Для определения поломок на ранних стадиях, достаточно внимательно слушать свой автомобиль. Например, у машины упала мощность или она утратила динамику, это говорит о том, что турбина не создает достаточного давления.

    Иногда причиной тому служит повышенное противодавление из-за сильного загрязнения катализатора. Также к этому могут привести и неисправности электромагнитного клапана (управляющего вакуумом турбины), что тоже влечет понижение мощности двигателя.

    Если же эти элементы работают исправно, тогда стоит проверить перепускную заслонку или изменяемую геометрию. Часто при агрессивном стиле езды поток отработанных газов идет мимо клапана, либо поврежденная изменяемая геометрия, цепляет корпус турбокомпрессора и не направляет воздух на колесо турбины. В таком случае коэффициент полезного действия турбины сильно падает. Если таким образом выявить причину поломки не удалось, тогда потребуется демонтаж турбокомпрессора с силовой установки.

    На скорый выход из строя турбину и возможный признак дефекта может также указать дым из выхлопной системы.

    Цвет дыма и запах выхлопного газа

    Появление дыма в выхлопной системе нельзя игнорировать, следует внимательно присмотреться к нему. Процесс часто сопровождается неприятным химическим запахом, который прекрасно слышен при движении.

    Наличие черного дыма

    Черный дым

    Это указывает на сгорание горючей смеси в турбине. Дефект может быть вызван нехваткой кислорода в топливной системе. Следует проверить:

    • все патрубки и их соединения на герметичность;
    • электронный блок управления;
    • воздушные фильтры;
    • качество работы всей топливной системы;
    • мотор.

    Следует уделить особое внимание фильтрам, наиболее частой причиной нехватки воздуха в топливной системе оказывается именно загрязненный фильтрующий элемент.

    Синий дым

    Это говорит от том, что масло попадает в камеру сгорания. Причиной может быть утечка, которая кроется в неполадке турбонагнетателя либо мотора. В таком случае необходим осмотр и проверка всех соединений.

    Белый дым

    Основная причина такого дефекта – это забитый сливной маслопровод. Необходима его замена или ремонт.

    Признаки выхода из строя турбокомпрессора

    Как было сказано выше, голубовато-сизый выхлоп указывает на сгорание масла в цилиндрах двигателя, которое попало туда из турбокомпрессора либо мотора. Черный указывает на утечки воздуха, а белый – засор в маслопроводе. Появление свиста может сигнализировать об утечке воздуха на стыках компрессора с двигателем. Скрежет говорит о ненормальном трении деталей и элементов конструкции.

    В случае периодического отключения или полного выхода из строя турбины, следует проверить все ее части и узлы. Основная масса всех поломок турбокомпрессора заключается в трех причинах. О них ниже.

    Недостаточное давление масла

    Может возникнуть вследствие течи либо при пережиме масляного шланга, или из-за неправильного их подключения к турбине. Ведет к быстрому изнашиванию колец, шейки вала, плохой смазке и резкому повышению температуры на радиальных подшипниках турбокомпрессора. Потребуется их замена на новые.

    Загрязненное масло

    Может возникнуть вследствие несвоевременной замена смазки либо масляных фильтров, при попадании воды либо горючего в масло, а также при использовании некачественных смазочных материалов. Ведет к преждевременному износу подшипников, забиванию каналов маслопровода, повреждению оси.

    Вышедшие из строя элементы, требуется заменить на новые.

    Посторонний предмет внутри турбокомпрессора

    Может привести к повреждению или поломке лопастей компрессорного колеса, что ведет к снижению давления воздуха; лопастей колеса турбины; ротора. В этом случае со стороны компрессора потребуется замена фильтра и проверка впускного тракта на герметичность. На стороне турбины, необходима замена вала и проверка впускного коллектора.

    Визуальный осмотр

    В самом начале проведения диагностики проверяется уровень и качество моторного масла. Также очень важно, чтобы внутрь турбокомпрессора не попадали сторонние предметы.

    Затем можно приступать к анализу выхлопного газа. Уменьшение мощности и общей динамики, а также черный выхлоп указывает на переобогащение топливной смеси. Это может быть вызвано недостаточным количеством подаваемого в цилиндры кислорода из-за неисправностей в системе впуска. Иногда мощность падает из-за утечек на выпуске.

    Для проверки потребуется завести двигатель и послушать нет ли посторонних шумов при работе турбокомпрессора. Не должно быть свистящих или скрипящих звуков, шума прорывающегося воздуха в местах соединения и тому подобного. Проверяются на герметичность патрубки по которым подается воздух в мотор. Наличие любых неплотностей или повреждений недопустимо. Важно проверить состояние воздушного фильтра – загрязнения снижают его пропускную способность, что ведет к недостаточному количеству воздуха в цилиндрах.

    Появление белого или сизого дыма может быть вызвано как неисправность самого компрессора, так и других узлов двигателя. На эту проблему может также указать и резко возросший расход масла.

    При таких обстоятельствах следует еще раз перепроверить воздушный фильтр и ротор турбины. Забитый фильтр не пропускает достаточного количества воздуха, а это ведет к перепаду давления между корпусом и картриджем с подшипниками, из него начинает течь масло и попадать в корпус компрессора. Если и здесь все в порядке, тогда следует осмотреть сливной маслопровод на присутствие перегибов, повреждений и т.п.

    Чем отличается проверка на бензиновом двигателе

    На бензиновых автомобилях скорый выход из строя турбины можно определить по тем же признакам. Здесь выхлоп становится синего или белого цвета при разгоне машины. В случае появления утечек воздуха в нагнетающих каналах или при неисправности топливной системы, появляется черный дым. Белый выхлоп с запахом горелого масла просигнализирует об утечки смазки в систему выхлопа. Может быть вызвано повышенным осевым люфтом, стопорные кольца не удерживают давления масла. В случае попадания масла в выхлопную систему, на горячем колесе турбину будет образовываться нагар, это впоследствии приведет к дисбалансу агрегата с последующим разрушением корпуса подшипника.

    Заключение

    Несмотря на то, что поломка турбины не является критичной, а процесс выхода ее из строя довольно длительный, при обнаружении симптомов не стоит затягивать с ремонтом. Несвоевременное принятие мер все же может вылиться в более дорогостоящий ремонт. Примерно определить причину поломки можно и самостоятельно в гаражных условиях, однако для получения более детальной информации лучше обратиться к специалистам.

    Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув

    turboТурбонаддув — вид наддува, при котором воздух в цилиндры двигателя подается под давлением за счет использования энергии отработавших газов.

    В настоящее время турбонаддув является наиболее эффективной системой повышения мощности двигателя без увеличения частоты вращения коленчатого вала и объема цилиндров. Помимо повышения мощности турбонаддув обеспечивает экономию топлива в расчете на единицу мощности и снижение токсичности отработавших газов за счет более полного сгорания топлива.

    Система турбонаддува применяется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. Вместе с тем, наиболее эффективен турбонаддув на дизелях вследствие высокой степени сжатия двигателя и относительно невысокой частоты вращения коленчатого вала. Сдерживающими факторами применения турбонаддува на бензиновых двигателях являются возможность наступления детонации, которая связана с резким увеличением частоты вращения двигателя, а также высокая температура отработавших газов (1000°С против 600°С у дизелей) и соответствующий нагрев турбонагнетателя.

    Несмотря на различия в конструкции отдельных систем, можно выделить следующее общее устройство турбонаддува — воздухозаборник и далее последовательно воздушный фильтр, дроссельная заслонка, турбокомпрессор, интеркулер, впускной коллектор. Все элементы объединяют соединительные патрубки и напорные шланги.

    Большинство элементов турбонаддува являются типовыми элементами впускной системы. Отличительной особенностью турбонаддува является наличие турбокомпрессора, интеркулера и новых конструктивных элементов управления.

    Турбокомпрессор (другое наименование – турбонагнетатель, газотурбинный нагнетатель) является основным конструктивным элементом турбонаддува и обеспечивает повышение давления воздуха во впускной системе. Конструкция турбокомпрессора объединяет два колеса — турбанное и компрессорное, расположенные на валу ротора. Каждое из колес, а также вал с подшипниками помещены в отдельные корпуса.

    11

    Турбинное колесо воспринимает энергию отработавших газов. Колесо вращается в корпусе специальной формы. Турбинное колесо и корпус турбины изготавливаются из жаропрочных материалов (сплавы, керамика).

    Компрессорное колесо всасывает воздух, сжимает и нагнетает его в цилиндры двигателя. Компрессорное колесо также вращается в специальном корпусе.

    Турбинное и компрессорное колеса жестко закреплены на валу ротора. Вал вращается в подшипниках скольжения. Подшипники плавающего типа, т.е. имеют зазор со стороны корпуса и вала. Подшипники смазываются моторным маслом системы смазки двигателя. Масло подается по каналам в корпусе подшипников. Для герметизации масла на валу установлены уплотнительные кольца.

    В некоторых конструкциях бензиновых двигателей для улучшения охлаждения дополнительно к смазке применяется жидкостное охлаждение турбонагнетателей. Корпус подшипников турбонагнеталея включен в двухконтурную систему охлаждения двигателя.

    Интеркулер предназначен для охлаждения сжатого воздуха. За счет охлаждения сжатого воздуха повышается его плотность и увеличивается давление. Интеркулер представляет собой радиатор воздушного или жидкостного типа .

    Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува, который представляет собой перепускной клапан (вейстгейт, wastegate). Клапан ограничивает энергию отработавших газов, направляя их часть в обход турбинного колеса, тем самым обеспечивает оптимальное давление наддува. Клапан имеет пневматический или электрический привод. Срабатывание перепускного клапана производится на основании сигналов датчика давления наддува системой управления двигателем.

    В воздушном тракте высокого давления (после компрессора) может устанавливаться предохранительный клапан. Он защищает системы от скачка давления воздуха, который может произойти при резком закрытии дроссельной заслонки. Избыточное давление может стравливаться в атмосферу с помощью блуофф-клапана (blowoff) или перепускаться на вход компрессора с помощью байпас-клапана (bypass).

    Принцип работы системы турбонаддува

    Работа системы турбонаддува основана на использовыании энергии отработавших газов. Отработавшие газы вращают турбинное колесо, которое через вал ротора вращает компрессорное колесо. Компрессорное колесо сжимает воздух и нагнетает его в систему. Нагретый при сжатии воздух охлаждается в интеркулере и поступает в цилиндры двигателя.

    Несмотря на то, что турбонаддув не имеет жесткой связи с коленчатым валом двигателя, эффективность работы системы во многом зависит от числа оборотов двигателя. Чем выше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем выше энергия отработавших газов, быстрее вращается турбина, больше сжатого воздуха поступает в цилиндры двигателя.

    В силу конструкции, турбонаддув имеет ряд негативных особенностей, среди которых с одной стороны задержка увеличения мощности двигателя при резком нажатии на педаль газа, т.н. «турбояма» (turbolag), с другой — резкое увеличение давления наддува после преодоления «турбоямы», т.н. «турбоподхват».

    «Турбояма» обусловлена инерционностью системы (для повышения давления наддува при резком нажатии на педаль газа требуется определенное время), которая приводит к несоответствию между потребной мощностью и производительностью компрессора. Существует несколько способов решения данной проблемы:

    1. применение турбины с изменяемой геометрией;
    2. использование двух последовательных или параллельных турбокомпрессоров (twin-turbo или bi-turdo);
    3. комбинированный наддув.

    Турбина с изменяемой геометрией (VNT – турбина) обеспечивает оптимизацию потока отработавших газов за счет изменения площади входного канала. Турбины с изменяемой геометрией нашли широкое применение в турбонаддуве дизельных двигателей, к примеру турбонаддув двигателя TDI от Volkswagen.

    Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется в основном на мощных V-образных двигателях (по одному на каждый ряд цилиндров). Принцип работы системы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая.

    При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность системы достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Некоторые производители идут еще дальше и устанавливают три последовательных турбокомпрессора — triple-turbo (BMW) и даже четыре турбокомпрессора — quad-turbo (Bugatti).

    Комбинированный наддув (twincharger) объединяет механический и турбонаддув. На низких оборотах коленчатого вала двигателя сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается. Примером такой системы является двойной наддув двигателя TSI от Volkswagen.

    Клапан управления заслонкой впускного коллектора

    Впускной коллектор – это часть двигателя, которая обеспечивает равномерное распределение горючей смеси между всеми цилиндрами. На каждый цилиндр идет отдельный патрубок, по которому воздух или топливно-воздушная смесь проходит, двигаясь за счет создаваемого отходящими вниз поршнями разрежения в коллекторе. В этой системе также нейтрализуются картерные газы, которые втягиваются через систему вентиляции картера во впускной коллектор, смешиваются с топливно-воздушной смесью и поступают в цилиндры.

    Для того, чтобы топливо не оседало в виде конденсата на стенках коллектора, его внутреннюю поверхность делают шероховатой, вследствие чего в нем создается турбулентность и мельчайшие капли распыленного топлива не конденсируются. Форма самого коллектора всегда ровная, не имеющая угловатых изгибов, что объясняется стремлением изготовителя исключить лишние перепады давления при работе двигателя.

    Клапан впускного коллектора

    Устройство и принцип действия

    В устройстве данного узла немаловажное, практически решающее, значение имеет переключающий клапан. Такой клапан используется только в атмосферных двигателях, поскольку при принудительном наддуве нет необходимости создавать дополнительное давление таким образом. При уже закрытом впускном клапане воздух колеблется с частотой, пропорциональной длине коллектора и оборотам двигателя.

    В момент резонанса начинает происходить резонансный наддув, из-за чего воздух во впускные клапаны поступает под увеличенным давлением.

    При разной скорости вращения коленчатого вала двигателя воздух по коллектору идет с разной скоростью и положение клапана системы изменения геометрии впускного коллектора тоже разное. Когда двигатель не запущен, шток пневмокамеры, регулирующей положение клапана, выдвинут до конца и коллектор находится в коротком положении. Когда же происходит запуск, то клапан открывается и пропускает разреженный воздух через систему в пневмокамеру, которая втягивает шток, переводя коллектор на длинное положение. Проходя по длинному коллектору, воздух под более высоким давлением поступает в цилиндры и на низких оборотах двигатель работает ровно и уверенно.

    Клапан впускного коллектора в системе двигателя

    До достижения 4,5 тыс. об/мин клапан так и находится в режиме длинного коллектора, но по достижении электронный блок управления отключает подачу напряжения на клапан и он переходит в закрытое положение, вакуум на воздушную камеру перестает поступать. Чтобы система вернулась в изначальное состояние необходимо высокое давление в пневмокамере спустить, для чего есть на электромагнитном клапане атмосферный штуцер. Когда отключается напряжение, электромагнитный клапан открывает соединение пневмокамеры с атмосферным штуцером и в нее набирается воздух, шток выдвигается.

    Электромагнитный клапан состоит из трех штуцеров и электромагнитной катушки. На разных автомобилях он располагается несколько по-разному, однако, найти его всегда можно около ресивера. Атмосферный клапан закрыт крышечкой, которую нужно иногда снимать для проверки на загрязнение и периодически проверять напряжение на подводящем проводе для диагностики возможных проблем при неровной работе двигателя.

    Электромагнитный клапан находится возле ресивера

    Ресивер и пневмокамера

    Эта важная деталь отвечает за переключение клапана и иногда ее нужно проверять, чтобы не допустить разгерметизации и других нарушений. Внутри цилиндрической емкости находится обратный клапан. Для того, чтобы проверить узел нужно:

    • Проверить на наличие дырок и трещин, чтобы не было утечки воздуха;
    • Снять трубку от электромагнитного клапана, отсоединить трубку от коллектора и подуть в нее. Воздух должен не проходить, но если втянуть – должен.

    Пневмокамера, к которой ресивер имеет прямое отношение, состоит их штока, диафрагмы и пружинки, заключенных в металлический или пластмассовый корпус. Устройство переключения самое слабое во всей цепи. Диафрагма часто изнашивается и поэтому нарушается изменение геометрии впускного коллектора, поэтому стоит уделить ей особое внимание и быть готовым к периодической замене. Для проверки работоспособности системы можно снять вакуумную трубку и вдавить шток клапана. При хорошем состоянии узла шток при отпускании резко выдвигается обратно, входит ровно и не заедает. Далее при вдавленном штоке нужно закрыть пальцем штуцер и при этом первый должен остаться на месте. В случае, если он при закрытом штуцере выходит, порвана диафрагма.

    В случае, когда произошло такое нарушение сразу заметны провалы в работе двигателя, рывки и дребезжание, когда их быть не должно вовсе. Также повышаются обороты двигателя на холостых оборотах. Это связано с подсосом воздуха и, как следствие, неправильному соотношению топливо/воздух в системе. Замена пневмокамеры в таком случае неизбежна и обязательна.

    В некоторых случаях замена пневмокамеры необходима

    Однако, если такая проблема застала вдалеке от дома или магазина, то можно штуцер коллектора заглушить, надев на него загнутый кусочек шланга.

    ВАЖНО. Нельзя заглушать штуцер, вставив в него зубочистку или что-то подобное.

    В таком случае может засосать посторонний предмет в коллектор, что крайне нежелательно. Следующий шаг – утопить шток на камере, зафиксировав его. Так можно ехать сколько угодно без какого-либо вреда, однако, на высоких оборотах динамика будет плохой.

    Замена деталей

    Чтобы заменить пневмокамеру не понадобится сложных инструментов и долгих манипуляций. Сначала откручивается крепление и снимается шток, после чего снимается камера и ставится новая. Иногда возможно коррозийное разрушение корпуса самой емкости, на предмет чего тоже нужно ее периодически проверять.

    Инструменты для клапана: отвертки, ключи и плоскогубцы

    Для замены клапана управления заслонками впускного коллектора понадобится набор отверток, плоскогубцы, ключи. На всю работу уйдет не более двадцати минут:

    • Сперва откручиваются винты крепления планки, на которой находятся клапаны;
    • Устанавливаются новые клапаны;
    • Прикручивается вся конструкция на место;
    • Измеряется сопротивление – его значение должно быть от 33.2 до 33.3 Ом.

    Замена недолгая и простая, поэтому ее можно провести даже во дворе дома, взяв нужные инструменты.

    Клапан впускного коллектора в автомобиле

    Очень редко случается, что клапаны разрушаются и засоряют обломками коллектор. Обычно это происходит на некачественных двигателях, в следствии перегрева мотора или если сами клапаны были заменены на контрафактный аналог.

    Расположение клапана

    Заключение

    Клапан впускного коллектора – сложная и жизненно важная для двигателя система, которая позволяет ему переключаться на режим более высокой производительности при высоких оборотах и эффективно использовать топливо при низких. Когда двигатель начинает работать неровно и теряется приемистость «на низах», стоит сразу провести простейшую диагностику данного узла, поскольку в нем имеется несколько слабых деталей, чаще остальных дающих сбой. При правильном подходе к диагностике и ремонту автомобиль будет ездить долго и радовать владельца не один десяток лет.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Читайте так же:
    Устройство механизма регулировки направления тормозов лиаз 5256
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector