Принцип работы турбины на дизельном двигателе каменс газель
Система впуска воздуха на двигателе состоит из воздушного фильтра, впускного воздуховода, турбонагнетателя, воздуховода наддувочного воздуха, радиатора охладителя наддувочного воздуха и нагревателя впускной системы. Воздух через воздушный фильтр попадает к компрессору турбонагнетателя (1). Затем он проходит по воздуховоду (2) к охладителю наддувочного воздуха (3), нагревателю (при наличии) и во впускной коллектор (4). �?з впускного коллектора воздух подается в цилиндры (5), в которых используется в процессе сгорания топлива. Вращение рабочего колеса турбины осуществляется за счет энергии отработавших газов. Турбина вращает рабочее колесо компрессора, подающего воздух под давлением в двигатель, где происходит сгорание. За счет работы турбонагнетателя увеличивается подача воздуха, объем впрыскиваемого топлива и мощность двигателя.
Турбина, рабочее колесо компрессора и вал опираются на два подшипника, монтированные в корпусе. По каналам в корпусе подшипников отфильтрованное моторное масло подается под давлением к опорным и упорным подшипникам. Масло применяется для смазки и охлаждения вращающихся деталей. Затем масло из корпуса подшипников подается в поддон картера двигателя по сливной магистрали. Подача достаточного количества качественного отфильтрованного масла нужна для продления срока службы турбонагнетателя. Необходимо использовать масло высокого качества и производить замену масляного фильтра в соответствии с инструкциями по обслуживанию.
Турбонагнетатели с перепускными клапанами применяются для оптимизации рабочих характеристик двигателя. Такая конструкция дает возможность быстро достичь максимального давления без выхода турбонагнетателя на слишком высокие обороты при росте частоты вращения двигателя. Работу перепускного клапана контролирует приводное устройство, сравнивающее давление на выходе из компрессора с заранее настроенным усилием пружины. Перепускной клапан находится перед входом в турбину. Когда он открывается, часть отработавших газов отводится от рабочего колеса турбины, это дает возможность управлять частотой вращения турбонагнетателя и давлением воздуха на выходе из него.
Турбонагнетатели с изменяемой геометрией дают возможность повысить рабочие характеристики двигателя за счет более быстрого роста давления наддува при ускорении или при переходных процессах. В турбонагнетателе с изменяемой геометрией нет привода перепускного клапана. Для изменения геометрии выходного участка турбины применяется электрический привод. При закрытии патрубка с изменяемой геометрией (уменьшении сечения выходного участка турбины) скорость вращения турбонагнетателя увеличивается, и рост давления наддува происходит быстрее. При открытии патрубка с изменяемой геометрией (увеличении сечения выходного участка турбины) скорость вращения турбонагнетателя снижается, и давление наддува уменьшается.
Турбонагнетатель представляет собой турбонагнетатель с изменяемой геометрией и имеет следующие узлы:
- Обслуживаемый привод, закрепленный на корпусе подшипников турбонагнетателя;
- Датчик частоты вращения, установленный в корпусе подшипника, для контроля работы турбонагнетателя;
- Корпуса подшипников с водяным охлаждением (в дополнение к охлаждению маслом).
Привод, установленный на турбонагнетателе, применяется для управления кольцевым скользящим соплом (1) внутри корпуса турбины турбонагнетателя. Положение кольцевого скользящего сопла контролирует модуль управления двигателем (ECM) по каналу связи. �?зменение положения кольцевого скользящего сопла внутри турбонагнетателя с изменяемой геометрией дает возможность управлять частотой вращения рабочего колеса турбины и потоком отработавших газов через турбонагнетатель. Это позволяет управлять следующими параметрами:
- Давление в выпускной системе;
- Частота вращения рабочего колеса компрессора турбонагнетателя;
- Температура на выходе отработавших газов.
�?з-за неисправностей внутренних деталей турбонагнетателя уменьшается эффективность его работы, увеличивается дымность и снижается мощность двигателя. Отказ подшипника может привести к увеличению трения и снижению частоты вращения ротора. При этом возможно касание лопатками корпусных деталей, что также замедлит его вращение. Неисправность перепускного клапана турбонагнетателя, привода изменения геометрии турбонагнетателя или контроллера привода изменения геометрии турбонагнетателя , а также нарушение настройки перепускного клапана турбонагнетателя способствуют выходу давления наддува за пределы нормы. Слишком низкое давление увеличивает дымность и снижает мощность, а слишком высокое ведет к повреждению основных узлов и деталей двигателя.
Масло из системы смазки двигателя обеспечивает смазку подшипников и частичное охлаждение турбонагнетателя. Оно поступает к турбонагнетателю по магистрали под давлением, равным давлению в системе смазки двигателя. Сливная магистраль, подсоединенная к нижней части турбонагнетателя, необходима для слива масла в поддон картера двигателя.
С каждой стороны ротора монтированы манжетные уплотнения. В первую очередь они нужны для исключения попадания отработавших газов и воздуха под давлением в корпус подшипников турбонагнетателя. Утечка масла через уплотнения возможна, но маловерятна. Повышенное давление в картере двигателя затрудняет слив масла из турбонагнетателя. �?з-за возникшего в корпусе подшипников давления масло будет поступать через уплотнения компрессора в цилиндры двигателя.
Повышенное сопротивление или повреждение сливной магистрали способствуют повышению давления в корпусе подшипников, из-за чего масло будет проходить через уплотнения.
Кроме того, повышенное сопротивление на входе или выходе турбонагнетателя приводит к созданию отрицательного перепада давления между компрессором и корпусом подшипников турбонагнетателя, в результате масло будет проходить через уплотнения. Если произойдет утечка масла через уплотнения корпуса компрессора, следует промыть охладитель наддувочного воздуха, чтобы удалить масло из впускной системы.
Обычно турбонагнетатель издает свистящий звук. �?нтенсивность этого звука определяется частотой вращения и нагрузкой двигателя. Причина звука — очень высокая частота вращения ротора и способ его балансировки при изготовлении. Соответственно, шум будет более сильным на максимальной частоте вращения. Для проверки уровня шума нужно вывести двигатель на максимальные обороты. Турбонагнетатели с изменяемой геометрией также могут издавать храпящий или фыркающий звук при работе турбонагнетателя в определенных режимах. Например, при работе турбонагнетателя на высоких оборотах и резком отпускании акселератора. Эти звуки являются нормальными и не говорят о неисправностях, вызывающих повреждение или снижение срока службы турбонагнетателя.
Нарушение герметичности деталей впускной и выпускной систем может привести к повышенному шуму при работе двигателя. Признаком утечки обычно является свист высокого тона или звук всасывания. Необходимо проверить отсутствие утечек во впускной и выпускной системах, убедиться в плотности затяжки всех обжимных хомутов.
Звуки низкого тона или дребезжание при более низкой частоте вращения двигателя обычно указывают на наличие посторонних предметов в системе или касание ротором корпусов. В этом случае необходимо снять входной патрубок турбонагнетателя и проверить, нет ли в нем посторонних предметов, а также проверить отсутствие повреждений лопаток турбонагнетателя и зазор в подшипниках. При обнаружении утечек, повреждения лопаток или при несоответствии норме зазоров нужно заменить турбонагнетатель.
Для улучшения рабочих характеристик и уменьшения выброса загрязняющих веществ на автомобильных двигателях применяется охладитель наддувочного воздуха, устанавливаемый на шасси. В такой системе также применяются воздуховоды большого диаметра для подачи воздуха от турбонагнетателя в охладитель и от охладителя во впускной коллектор. Безотказная работа системы охлаждения наддувочного воздуха обеспечивается изготовителями транспортного средства и его узлов.
Схема системы впуска воздуха для двигателей с охлаждением наддувочного воздуха
24 марта 2014
Наверняка практически каждый автовладелец слышал такие слова как турбина, турбодизель или что-то в этом роде. Конечно же, во всех этих случаях имеется ввиду турбокомпрессор. Слышали об этом многие, однако далеко не все знают, что же такое турбокомпрессор и для чего он необходим. В этой статье мы попробуем поверхностно, не вникая в технические сложности разобраться в назначении и устройстве турбокомпрессора.
Когда на автомобили Газель и Валдай начали устанавливать дизель Cummins, многие автовладельцы недоумевали: как удалось с двигателя меньшего объема получить большую мощность и довольно приличную экономичность. Здесь все просто, именно турбокомпрессор позволяет повысить мощность атмосферного двигателя, снизить токсичность и повысить его экономичность. Турбированные двигатели уже давно популярны и устанавливаются не только на легковые спортивные автомобили, но и на грузовики. Это не мода, не прихоть, а реальная возможность кардинально улучшить характеристики двигателя.
С принципом работы двигателя, наверное, знаком практически каждый. Поршень атмосферного двигателя всасывает в цилиндр определенное количество воздуха, одновременно впрыскивается топливо и на такте сжатия происходит воспламенение получившейся топливовоздушной смеси (ТВС). Законы физики не обманешь, поэтому не сложно догадаться, что степень наполнения цилиндров атмосферного двигателя изменить практически невозможно. Поэтому мощность мотора довольно сильно ограничена. Однако двигатели Cummins оснащаются турбинами, которые и снимают эти физические ограничения.
Принцип работы турбины Cummins
Образно можно сказать, что турбокомпрессор – это не что иное, как простой воздушный насос, который обеспечивает подачу воздуха в цилиндры под определенным давлением. Как вы уже понимаете, турбокомпрессор Cummins позволяет увеличить степень наполнения цилиндров воздухом. А это значит, что в большее количество воздуха есть возможность впрыснуть большее количество топлива, что и приводит к повышению мощности. И что самое главное, вопреки всему, расход топлива при этом не увеличивается, а наоборот уменьшается.
Ранее, до появления турбокомпрессоров, повысить мощность пытались разными способами:
- увеличением хода поршня;
- увеличением объема двигателя;
- модернизацией выхлопной системы;
- изменением характеристик форсунок и так далее…
Однако все эти способы, если и приводили к увеличению мощности, то непременно увеличивался расход двигателя, и ухудшались его экологические показатели. Турбина Cummins позволила увеличить мощность и уменьшить габариты двигателя – ранее об этом даже не могло быть и речи, все мощные дизели, как правило, были громоздкие очень шумные. Установка турбины позволила сделать моторы более дешевыми и еще более популярными. На данный момент запчасти Cummins вполне доступны и не дефицитны. К примеру, в нашем магазине вы можете купить запчасти для двигателей Cummins по весьма демократичным ценам. В нашем огромном каталоге вы найдете практически все, что может понадобиться для ремонта и технического обслуживания. Вы найдете все – от прокладки поддона до блока цилиндров. Мы предлагаем запчасти только от проверенных и надежных мировых производителей.
Обратная сторона турбокомпрессора
Турбина работает подобно центробежному насосу – давление воздуха обеспечивает крыльчатка, вращающаяся внутри корпуса на большой скорости. Крыльчатка турбины приводится во вращение выхлопными газами. Несложно догадаться, что выхлопные газы, проходя через корпус турбины, довольно сильно нагревают последний. Как известно, плотность горячего воздуха ниже, нежели холодного. Отсюда следует, что турбина с одной стороны добавляет мощность, но за счет нагревания воздуха немного ее снижает.
Но и эта проблема решается довольно просто. Для охлаждения воздуха на турбированные двигатели устанавливают интеркулер. Данный узел схож с радиатором, но охлаждает он не жидкость, а воздух. Интеркулер Cummins позволяет охладить сжатый воздух, что приводит к повышению его плотности и, соответственно, к более полному наполнению цилиндров. Помимо всего прочего, интеркулер, охлаждая воздух, продляет срок службы впускных клапанов, что весьма немаловажно. В некоторых случаях интеркулер оснащается дополнительным вентилятором, что позволяет более эффективно охлаждать воздух, а следовательно, повышать мощность и снижать токсичность выхлопных газов.
Несмотря на свою простоту, турбина – это весьма сложный агрегат, за состоянием которого необходимо следить и соблюдать условия эксплуатации. Выход из строя турбины чреват увеличением расхода топлива, снижением мощности и увеличением токсичности силового агрегата. Однако, как показывает практика, турбина Cummins служит достаточно долго, несмотря на довольно жесткие условия эксплуатации. Но даже если турбина пришла в негодность, то вы сможете без каких-либо проблем ее купить и заменить. В нашем каталоге вы непременно подберете турбокомпрессор, интеркулер Cummins и другие запчасти для двигателя. Стоимость запчастей в нашем магазине вас приятно удивит, так как наши цены наиболее конкурентоспособны.
Широкий ассортимент запчастей Cummins
В нашем магазине вы также можете приобрести наборы прокладок, шатунные и коренные вкладыши для двигателей Cummins 2.8 и других, топливные форсунки, топливные насосы, стартеры и многое другое. Мы осуществляем прямые поставки от известных производителей, чем и объясняются наши весьма приемлемые цены. Мы работаем с проверенными производителями, в качестве запчастей которых нет сомнений. Если вы не нашли необходимой вам детали, то в этом случае вы можете сделать заказ. Наш магазин также сотрудничает с организациями любого масштаба. Оптовые и постоянные покупатели всегда могут рассчитывать на еще более низкие цены. Мы заботимся о качестве предлагаемых запчастей, так как от этого напрямую зависит репутация нашего магазина. У нас вы всегда приобретаете надежные запчасти по доступным ценам.
Газель за свою историю производства оснащалась многими вариантами силовых агрегатов. Так, были ЗМЗ, УМЗ, и другие варианты моторов. Конечно, один из самых мощных вариантов стал двигатель Камминз Газель, которым оснащались автомобили, в основном класса Бизнес.
Технические характеристики
На Газель Бизнес был предусмотрен дизельный двигатель изготовления Камминз, который показал себя достаточно хорошо и полюбился водителями, за свою простоту и надёжность. Но, на этом установка ДВС Cummins не прекратилась, и с выходом в свет в 2013 году Gazel NEXT — традиция продолжилась.
Основные технические характеристики силового агрегата Газель с двигателем Камминз:
| Наименование | Характеристика |
| Изготовитель | Cummins |
| Модель | ISF 2.8s |
| Объем двигателя | 2.8 литра |
| Модификации | 3129T |
| Тип мотора | Дизель с турбонаддувом |
| Тип впрыска | ТНВД |
| Мощность двигателя | 120 л.с. |
| Количество цилиндров | 4 |
| Количество клапанов | 8 |
| Диаметр поршня | 94 мм |
| Ход поршня | 100 мм |
| Охлаждение | Жидкостное |
| Ресурс | 500 000 км |
| Эконорма | Евро-4 |
Устройство и принцип работы мотора
Необходимо начать с того, что двигатель Камминз очень неприхотлив к топливу. Это стало доступно благодаря новой, модернизированной системе очистки топлива. На силовом агрегате установлена новая система подачи горючего CommonRail. В данном случае, топливо подаётся непосредственно в камеру сгорания под высоким давлением.
Что касается газораспределительного механизма, то всё очень просто и надёжно. Прокладка ГБЦ состоит из нескольких стальных листов, что не даёт её быстро прогорать, в отличие от других дизельных моторов.
На мотор, который монтируется на Газель, устанавливается 4-х клапанная система газораспределения, что обеспечивает максимальные технические характеристики и необходимую мощность. ГРМ имеет цепь с натяжителем, что обеспечивает надёжность механизма и достаточную прочность. Распределительный вал расположен по классической схеме.
Проверка зазоров клапанного механизма должна проводиться каждые 80 000 км пробега, а вот регулировать клапана необходимо каждые 250 000. Норма зазора клапанов составляет: 0,38 мм — для впуска, и 0,76 — для выпуска.
Топливный насос имеет достаточно сложную структуру, что почти сводит к нулю возможность ремонтировать его в домашних условиях. Но, в связи с его надёжностью, он бесперебойно обеспечивает высокое давление, которое составляет 1800 бар.
Также, установлен электронный контроллер, который обеспечивает контроль качества поступаемого топлива в форсунки.
Что касается системы охлаждения, то она замкнутая и может настраиваться для эксплуатации в разных погодных условиях. Это становится достаточно удобно, поскольку существует значительная разница для работы двигателя в тёплых и холодных регионах.
Ремонт силового агрегата
Ремонт двигатель Камминз Газель рекомендуется проводить на сервисных технических станциях. Хоть конструкция и простая, но мотор имеет ряд нюансов, о которых владелец транспортного средства моет и не знать. Так, масляный насос требует определённого оборудования, чтобы ремонт получился качественным. Такую же участь постигает и топливный насос, при ремонте которого необходимо чётко выставлять зазоры.
Обслуживание силового агрегата проводится каждые 15 000 км пробега. В данный процесс включаются операции по замене моторного масла, масляного фильтра, а также топливных фильтров тонкой и грубой очистки. Также, техническое обслуживание проводит диагностику топливного насоса и форсунок.
Чистка впрысковых элементов проводится по мере засорения, но завод изготовитель рекомендует делать процедуру каждые 50 000 км пробега. Это продлит работу форсунок.
Капитальный ремонт требует тоже некоторого оборудования, поэтому в данном случае, не работает принцип — ремонтируем сами. Хотя некоторые автомобилисты проводят восстановительные работы своими руками.
Как и в любом случае, разобрать силовой агрегат можно самостоятельно, а вот сделать расточку блока и коленчатого вала без наличия специальных станков невозможно. Поэтому, большая часть владельцев моторов Камминз обращаются в автосервисы. Хоть мотор и имеет ресурс в 500 000 км пробега, но все же они не вечны.
Расточка коленчатого вала проводится до ремонтных размеров 0,25 мм, 0,50 мм и 0,75 мм. Дальнейшая проточка детали ослабляет твёрдость, что в свою очередь, повышает риск разрывать коленчатого вала при больших нагрузках. Поршневая группа, в основном растачивается до размерности не больше 95,5 мм, а дальше предусмотрена гильзовка блока, что достаточно удобно.
Головка блока поддаётся переборке полностью. При этом меняются клапаны, направляющие втулки и седла. Следуя американскому опыту, лучше всего не выбивать старые направляющие втулки, а установить бронзовые втулки K-line, которые ставятся внутрь изделий. Это позволяет не проводить постоянную расточку направляющих втулок и при последующих ремонтах, просто заменять бронзовые гильзы.
Вывод
Двигатель Cummins Газель зарекомендовал себя, как надёжный и легко ремонтируемый силовой агрегат. Объем двигателя позволяет не только получать необходимую мощность, но и быть достаточно экономичным со средним расходом в 10 литров на каждые 100 км пробега.
Устройство двигателя достаточно простое, что позволяет без проблем проводить ремонтно-восстановительные работы самостоятельно. Что касается масляного насоса, турбины и ТНВД, то рекомендуется ремонтировать их на специализированных сервисных станциях, поскольку конструкция достаточно сложная.
Необходимость проверить турбину дизельного двигателя своими руками может возникнуть по ряду причин. Выполнение диагностики турбокомпрессора на СТО зачастую потребует определенных финансовых затрат, так как специалисты в большинстве случаев подключают диагностическое оборудование, снимают турбину с двигателя для проверки.
Чтобы выявить неисправности самостоятельно без снятия турбины, можно воспользоваться несколькими способами диагностики. На проблемы с турбокомпрессором могут указывать следующие прямые или косвенные признаки, которые проявляются в процессе работы силового агрегата:
- появление черного, сизого или синеватого дыма выхлопа;
- дизель шумно работает в разных режимах под нагрузкой;
- повышается температура, мотор склонен перегреваться;
- возрастает расход горючего и моторного масла;
- двигатель теряет мощность, падает тяга и динамика;
Рекомендуем также почитать статью о том, почему дизельный двигатель может дымить черным выхлопом. Из этой статьи вы узнаете о способах диагностики и возможных неисправностях при таком дымлении силового агрегата.
В самом начале стоит отдельно отметить, что подобные симптомы могут возникать не только по причине неисправностей турбины, но данный элемент также находится в списке.
На начальном этапе диагностики следует проверить уровень и качество дизельного моторного масла. Также необходимо исключить возможное попадание сторонних предметов в турбокомпрессор.
Далее приступаем к анализу цвета выхлопных газов. Падение мощности и черный цвет выхлопа дизеля говорит о переобогащении смеси. Это может указывать на недостаточное количество подаваемого в цилиндры воздуха по причине неисправностей во впуске. Тяга дизельного мотора может также пропадать в результате утечек на выпуске.
Для проверки мотор необходимо завести и оценить звуки в процессе работы турбокомпрессора. Турбина не должна свистеть или скрипеть, не должно быть звука прорывающегося воздуха через соединения. Нужно проверить состояние и герметичность соединений патрубков, по которым осуществляется подача воздуха. Любые неплотности или повреждения недопустимы. Также обязательно проверяется состояние воздушного фильтра, так как загрязнение и снижение его пропускной способности приведет к недостаточной подаче воздуха в цилиндры.
Турбину нужно дополнительно проверять на износ. Для диагностики ротор турбины потребуется провернуть вокруг своей оси. Присутствие небольшого люфта вполне допустимо. В том случае, если ротор касается корпуса, турбине необходим ремонт.
Если дизель дымит белым или сизым выхлопом, тогда это указывает на попадание масла в цилиндры двигателя и его сгорание в рабочей камере. Подобная неисправность может возникать как по причине неисправностей турбокомпрессора, так и других узлов ДВС. Также на проблему указывает большой расход масла (около литра на 1 тыс. пройденных км.)
В этом случае необходимо снова вернуться к проверке воздушного фильтра и ротора турбины. Загрязненный фильтр пропускает малое количество воздуха, что приводит к сильной разнице давлений между корпусом турбины и картриджем с подшипниками. Из этого картриджа масло начинает вытекать в корпус компрессора. Если неисправностей не выявлено, тогда нужно приступить к осмотру сливного маслопровода на наличие загибов, трещин и других дефектов.
Еще одной причиной роста давления может служить активное попадание газов из камеры сгорания в картер двигателя, что препятствует нормальному сливу масла из турбины. Данная неисправность может быть связана с проблемами в работе системы вентиляции картерных газов, дизель начинает сапунить. На моторе с исправной турбиной во впускном и выпускном коллекторе не должно быть признаков обильного попадания масла.
Рекомендуем также прочитать статью о том, почему сапунит дизельный двигатель. Из этой статьи вы узнаете о причинах повышения давления в картере дизельного мотора.
Снова проводим анализ состояния турбины на осевой люфт. Если с компрессором все в норме, тогда причины наличия масла в турбине заключаются именно в повышении давления в картере двигателя. Дополнительно возможно присутствие пробки в сливном маслопроводе.
В случае шумной работы дизеля нужно проверить трубопроводы, через которые воздух подается под давлением, а также ротор турбокомпрессора. Ротор турбины во время прокрутки не должен касаться стенок. Повышенного внимания заслуживает состояние крыльчатки турбины. Любые зазубрины или признаки повреждений крыльчатки требуют немедленного ремонта компрессора. При обнаружении заметных дефектов ротора турбину необходимо снимать для детальной диагностики.
Люфта во время осевого смещения вала турбины не должно быть заметно, так как допустимый люфт составляет 0,05 мм и его не почувствуешь. Смещение вала в радиальном направлении допускает присутствие микролюфта ( допустимое значение около 1мм.), который немного ощущается. Если при оценке состояния турбины замечены сильные отклонения от данных требований и показателей, тогда компрессор можно считать сильно изношенным или неисправным.
Проверка турбонагнетателя на заведенном двигателе
Проверять турбину на наддув следует так:
- пригласите помощника;
- запустите двигатель;
- определите патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбокомпрессор;
- пережмите указанный патрубок рукой;
- помощник должен погазовать несколько секунд;
Если компрессор работает, тогда патрубок должен будет ощутимо раздуваться. При отсутствии производительности турбины этого не произойдет. Дополнительно следует оценить общее состояние патрубков, а также исключить возможность трещин и других дефектов впускного и выпускного коллектора дизельного двигателя.
Для чего охлаждать турбину перед остановкой двигателя. Особенности работы турбокомпрессора, температура выхлопных газов, охлаждение моторным маслом.
От чего зависит срок службы турбонагнетателя дизельного ДВС. Особенности и рекомендации касательно эксплуатации и ремонта турбин с изменяемой геометрией.
Назначение и конструкция турбокомпрессора дизельного мотора. Принцип работы турбонагнетателя, особенности использования турбины на дизельном ДВС.
Назначение, особенности конструкции, место установки регулятора давления топлива инжекторного двигателя. Признаки неисправностей РДТ, проверка устройства.
Распространенные неисправности дизельного двигателя и диагностика агрегатов данного типа. Проверка топливной системы дизельного мотора, полезные советы.
Линейка дизельных двигателей CRDi Hyundai/KIA: сильные и слабые стороны моторов данного типа, особенности эксплуатации, ремонта и обслуживания.
Читайте также: