Особенности эксплуатации дизельных двигателей с турбонаддувом: 7 правил правильной эксплуатации дизельного двигателя

Содержание

7 правил правильной эксплуатации дизельного двигателя

Правило 1

Покупайте моторное масло рекомендованное авто-производителем. Важно! Характеристики масла для турбодизелей отличаются от масел, используемых в атмосферном ДВС. Это связано с тем, что в турбодизеле масло при высоких температурах подвергается значительно большим нагрузкам.

Избегайте также менять марку масла и его вязкость.

Правило 2

Не допускайте низкого уровня масла в вашем дизельном двигателе с турбокомпрессором (ТКР)! Последствие масляного «голодания» ДВС – смазка не будет поступать в необходимом объеме к подшипникам ТКР, которые будут быстро изнашиваться и выходить из строя. Постоянно проверяйте уровень моторного масла, и вы сможете избежать этих проблем.

Правило 3

Забудьте минут на 5 о педали газа после запуска дизельного двигателя с ТКР! Перегазовка в момент, когда моторное масло еще не заполнило масляные каналы, приведет к быстрому износу турбокомпрессора – турбина пока работает почти «на сухую».

Совет: подержите ДВС после запуска несколько минут на холостом ходу. Двинувшись с места, подержите недолго обороты низкими. Увеличивать нагрузку надо постепенно.

Правило 4

Лучший режим работы для турбодизеля – средние обороты. Избегайте движения в течение продолжительного времени на низких/высоких оборотах. Баланс работы турбины будет нарушен, и она быстро выйдет из строя.

Важно! Запустить очистку системы турбонаддува ТКР можно при работе ДВС на самых высоких оборотах. Вам достаточно пару раз в неделю недолго погонять мотор в таком режиме. Очистка системы увеличит срок службы турбокомпрессора, однако долго держать высокие обороты турбодизеля нельзя!

Правило 5

Не выключайте двигатель сразу после завершения поездки! Дайте турбокомпрессору возможность охладиться при работе двигателя на холостых оборотах в пределах 5 минут.

Правило 6

Быстрая закоксовка (засорение продуктами горения) турбодизеля происходит при длительной работе мотора на холостых оборотах – этого допускать нельзя! Кроме того, на работоспособности деталей цилиндро-поршневой группы в таком режиме может сказаться попадание (подсос) масла в цилиндры.

Правило 7

Обязательное условие длительной и безаварийной работы турбодизеля – своевременное прохождение технического обслуживания. Интервал между ТО у дизельных двигателей с турбокомпрессором меньше, чем у обычных. Работа турбины под высокими нагрузками требует более частой замены масла и фильтров.

Хотите продлит в несколько раз срок службы своего турбодизеля и ТКР? Не забывайте следовать этим простым правилам!


Как правильно эксплуатировать турбодизельный двигатель

Прогресс уже давно не стоит на месте: прежние тихоходные, но шумные дизельные моторы стали работать тише, а мощи, и, соответственно, динамики у них прибавилось. Причем, заметный прорыв в этом направлении случился тогда, когда на дизельные силовые установки начали устанавливать турбонаддув. Сегодня множество автомобилей, оснащенных дизельными двигателями, имеют в конструкции турбину. Однако не все владельцы машин с такими агрегатами знают, как правильно эксплуатировать турбодизельный двигатель так, чтобы он прослужил как можно дольше. Мы подготовили восемь простых советов, которые помогут нынешним или потенциальным владельцам машин с подобными агрегатами не допускать просчетов в эксплуатации турбины.

На фото: Турбодизельный двигатель 2.1 Mercedes

Совет №1. Держите уровень масла под контролем.

Всем двигателям вообще, а рассматриваемому нами турбированному дизельному мотору в частности, не рекомендуется масляное голодание. Ведь масло в таком агрегате играет особую роль, смазывая подшипники скольжения и качения турбокомпрессора. Когда уровень моторного масла падает, подшипники не получают нужного количества смазки, что приводит к их скорому износу и выходу из строя.

Поэтому рекомендуем как можно чаще проверять уровень масла в картере двигателя и при обнаружении дефицита смазки, немедленно доливать нужно количество. Кроме того, необходимо выяснить причину, по которой в системе падает уровень масла (это может быть загрязнение либо не герметичность масляной системы, выход из строя масляного насоса и прочее) и незамедлительно ее устранить.

Совет №2. Используйте только качественное моторное масло.

Раз уж приобрели автомобиль с турбодизельным двигателем, не скупитесь на заправку его качественным и рекомендованным производителем моторным маслом. Тут как в известной поговорке: сэкономите на рыбке, получите плохую юшку. Выше мы уже указали, какую роль играет моторное масло для турбины, поэтому заливать в двигатель абы какое масло – значит, заранее обрекать турбокомпрессор силовой установки своей машины на медленную смерть. Важно помнить: масла, рекомендованные для турбированных агрегатов, отличны по составу от обычных масел ввиду того, что при работе в турбине они подвержены воздействию куда больших температур и нагрузок, чем в атмосферном моторе. Еще один немаловажный аспект: крайне не рекомендуется смешивать разные по коэффициенту вязкости масла, например, доливать в двигатель масло 5w-30, если там уже было залито 10w-40.

Поэтому советуем: заливайте масло одного коэффициента вязкости и желательно одной и той же марки.

Совет №3. Следите за качеством дизельного топлива.

Турбина дизельного двигателя чувствительна не только к качеству моторного масла, но и к качеству топлива, которым вы «кормите» свой автомобиль. При использовании горючего низкого качества вероятно засорение топливной системы двигателя, что, в свою очередь, сказывается на потере мощности двигателя, из-за чего турбина, чтобы восполнить этот пробел в оборотах, вынуждена работать на пределе мощности. А это может привести к сокращению срока ее эксплуатации.

Поэтому рекомендуем по возможности заправляться только на проверенных АЗС. Если не уверены в качестве горючего, его лучше дополнительно отфильтровать.

Совет №4. Избегайте перегазовок в момент запуска турбированного двигателя.

Следовать этому совету нужно, прежде всего, тем владельцам машин, у которых не установлена система запуска/остановки двигателя Start&Stop. Дело в том, что при запуске двигателя масляные каналы еще не заполнены моторным маслом, при нажатии на педаль акселератора вы даете нагрузку на турбину, которая вращается практически без масла, вследствие чего быстро изнашиваются ее узлы (бронзо-графитовые подшипники скольжения и качения), что в конечном итоге приводит к выходу из строя турбокомпрессора.

Поэтому настоятельно рекомендуем подавать газ плавно, и некоторое время (в течение 5 минут максимум) после запуска дать двигателю поработать на холостых оборотах, а затем начать движение на низких оборотах, постепенно увеличивая нагрузку. Оговоримся, что это важно для двигателей, не оснащенных системой Start&Stop.

Совет №5. Держите при езде средние обороты.

Турбина двигателя – это агрегат, постоянно работающий при высоких нагрузках, поэтому ездить на автомобиле с таким агрегатом длительное время на низких оборотах нельзя. Вообще же рекомендуется несколько раз в неделю давать турбине мотора поработать на предельно высоких оборотах: таким образом, вы активируете процесс очистки системы наддува турбокомпрессора, что в дальнейшем поможет продлить срок эксплуатации агрегата. Важно избегать «перекручивания» турбины, то есть длительной езды на высоких оборотах. При этом ротор турбокомпрессора испытывает повышенные нагрузки, что приводит к дисбалансу в его работе и, как следствие, выходу из строя его узлов.

Поэтому при езде на автомобиле с подобным типом мотора лучше всего придерживаться средних оборотов.

Совет №6. Не глушите двигатель сразу после остановки автомобиля.

Этот совет особенно важен для автолюбителей, чьи турбодизельные моторы не оснащены системой Start&Stop. Дело в том, что при незамедлительной остановке двигателя крыльчатки турбины еще продолжают вращаться, но масла, которые смазывает их, уже недостаточно, что приводит к перегреву узлов турбокомпрессора (ротора и подшипников). А это, в свою очередь, ведет к повышенному износу указанных частей турбины.

Поэтому после остановки дайте поработать двигателю на холостых оборотах короткое (не более 5 минут) время. За это время турбина охладится и ее можно деактивировать.

Совет №7. Избегайте длительной работы мотора на холостых оборотах.

Для турбированного двигателя работа на холостых оборотах в течение 20-30 минут – смерти подобна. Дело в том, что при таком режиме работы двигателя может произойти закоксовка (проще говоря, засорение) турбины, а именно маслоотводящей трубки, привода изменения геометрии турбины. Также при длительной работе на холостых оборотах возможен подсос моторного масла в цилиндры двигателя, что может привести к выходу из строя компонентов цилиндропоршневой группы.

Если вы все же держите мотор длительное время на холостом ходу, то советуем вам держать частоту вращения коленвала на 1200-1600 об./мин.

Совет №8. Вовремя проводите техническое обслуживание автомобиля.

Придерживайтесь рекомендованных производителем сроков замены моторного масла и фильтров, как масляного, так и воздушного. Помните, что для турбированного двигателя сроки прохождения ТО, как правило, короче, чем для атмосферного, так как турбина работает при более высоких нагрузках, чем обычный дизельный агрегат, и, следовательно, чаще нуждается в свежем масле и фильтрах.

Следование этим простым советам избавит владельцев автомобилей от дорогостоящего ремонта турбины.

Дизельный двигатель с турбонаддувом

История создания дизельных двигателей с турбонаддувом

Турбокомпрессоры применялись для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания еще на этапе развития этого вида технологий. Запатентованный американцем Альфредом Бюхи в 1911 году турбокомпрессор на заре своего развития сыграл значительную роль в военной авиации – турбированные бензиновые двигатели ставились на истребители и бомбардировщики для повышения их высотности. Свое применение в автомобильном дизелестироении технология нашла относительно недавно. Первым серийным автомобилем с турбированным дизелем был появившийся в 1978 г. Mercedes-Benz 300 SD, а в 1981 г. за ним последовал VW Turbodiesel.

Устройство и принцип работы дизельного двигателя с турбонаддувом

Принцип работы турбированного дизельного двигателя основан на использовании энергии выхлопных газов. Покинув цилиндр, отработавшие газы попадают на крыльчатку турбины, вращая ее и закрепленную с ней на одном валу турбину компрессора, встроенного в систему подачи воздуха в цилиндры.

Таким образом, в отличие от атмосферных дизелей, в турбокомпрессорных агрегатах воздух в цилиндры подается принудительно под более высоким давлением. В итоге объем воздуха, попадающего в цилиндр за один цикл, возрастает. В сочетании с увеличением объема сгорающего топлива (пропорции топливно-воздушной смеси остаются неизменными) это дает прирост мощности до 25%.

Для еще большего повышения объема поступающего в цилиндры воздуха дополнительно применяют интеркулер – специальное устройство, охлаждающее атмосферный воздух перед нагнетанием в двигатель. Из школьного курса физики известно, что холодный воздух занимает меньше места, чем теплый. Таким образом, при охлаждении можно «затолкать» в цилиндр больше воздуха за цикл.

В результате у турбодизеля меньше удельный эффективный расход топлива (в граммах на киловатт-час) и выше объемная мощность (количество лошадиных сил на литр объема двигателя). Все это обеспечивает возможность существенно подрастить суммарную мощность мотора без значительного увеличения его габаритов и числа оборотов.

Плюсы и минусы дизельного двигателя с турбонаддувом

Обратная сторона повышения мощности мотора при сохранении общих характеристик, то есть форсирования, – более интенсивный износ узлов, как следствие, снижение ресурса силовой установки. Кроме того, турбины требуют применения специальных сортов моторных масел и строгого соблюдения рекомендуемых изготовителем сроков обслуживания. Еще более требователен к вниманию владельца воздушный фильтр. Также в работе двигателей с турбинами низкого давления может присутствовать эффект «турбоямы», выражающийся в заметном «проседании» на низких и средних оборотах двигателя.

Турбированные моторы менее экономичны, чем атмосферные дизели, потребляя на 20 – 50% больше топлива при том же объеме. Еще один явный недостаток системы турбонаддува – она очень чувствительна к износу поршневой группы. Возрастание давления картерных газов ощутимо снижает ресурс турбины. При продолжительной работе в таких условиях наступает «масляное голодание» и поломка турбокомпрессора. Причем повреждение этого агрегата вполне может привести к выходу из строя всего двигателя, а турбированные дизели еще менее ремонтопригодны, чем их атмосферные братья.

Да и вообще, наличие технически сложного турбокомпрессора, нуждающегося в дополнительных устройствах стабилизации давления, аварийного его сброса и так далее делает силовую установку автомобиля более замысловатой, увеличивая число деталей, а значит, снижая общую надежность. К тому же, ресурс самого турбокомпрессора значительно меньше, чем аналогичный показатель двигателя в целом.

Современные технологии усовершенствования дизельных двигателей

Значительную популярность сегодня приобрела система повышения эффективности и гибкости режимов дизеля под названием «Common-Rail». Если в традиционном дизельном двигателе каждая секция насоса высокого давления подает топливо в отдельный топливопровод, замкнутый на одну форсунку. Даже несмотря на изрядную толщину стенок топливопроводов при подаче в них жидкости под давлением в 1500-2000 атмосфер они незначительно, но «раздуваются». В результате попадающая в цилиндр порция топлива отличается от расчетной. «Довесок», сгорая, увеличивает расход горючего, повышает дымность и снижает полноту сгорания топливно-воздушной смеси.

Удачное инженерное решение этой проблемы разработали одновременно сразу несколько автопроизводителей. В новой системе топливный насос высокого давления подает горючее в общий трубопровод — топливную рампу, которая, помимо прочего, играет роль ресивера, то есть стабилизатора давления в контуре. В рампе все время присутствует постоянный объем топлива, находящегося не под пульсирующим давлением, а под постоянным.

К тому же, развитие интеллектуальных технологий позволило оснастить форсунки электронными системами открытия (в традиционных дизелях регулировка циклов впрыска происходит гидромеханическим способом при повышении давления в трубопроводе). Электронный блок, управляющий работой форсунок, учитывает информацию о положении педали акселератора, давлении в рампе, температурном режиме двигателя, его нагрузке и т.д. На основе этих данных рассчитывается размер порции топлива и момент его подачи.

Еще одно новшество, появившееся благодаря развитию автомобильной электроники – двухэтапная подача топлива в камеру сгорания. Сначала впрыскивается «разгонная» (около миллиграмма) порция. При сгорании она дополнительно к эффекту сжатия повышает температуру в камере, и основная доза, впрыскиваемая следом, сгорает более плавно, также плавно наращивая давление в цилиндре. В результате двигатель работает мягче и менее шумно, а расход топлива сокращается примерно на 20% при одновременном возрастании крутящего момента на малых оборотах на 25%. Что немаловажно - уменьшается содержание в выхлопе сажи.

Среди новых разработок, призванных улучшить экологические характеристики дизелей одновременно с оптимизацией их экономичности, наиболее перспективной считается система BlueTec, разработанная специалистами концерна Daimler AG. Основная ее составляющая – инновационная методика каталитической нейтрализации выхлопных газов.

Каталитические нейтрализаторы современных автомобилей работают за счет керамических или металлических «сот», покрытых слоем химически активных веществ — катализаторов. Катализаторы окисляют или восстанавливают токсичные соединения CO, CH и NOx до углекислого газа, простого азота и воды.

Однако особенности дизельного топлива, а также процессов образования и сгорания топливно-воздушной смеси в дизеле таковы, что выхлоп содержит не только вредные химические компоненты, но большое количество сажи. Причем если начать уменьшать долю сажи возрастает содержание NOx, и наоборот. Таким образом, для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна многокомпонентная химико-механическая система, усложняющая конструкцию автомобиля и, как следствие, снижающая рентабельность производства.

Технология BlueTec построена на сочетании традиционных и новых решений. Сначала отработавшие газы проходят имеющийся на большинстве дизельных автомашин противосажевый фильтр и катализатор, «истребляющий» соединения углерода. Далее в выпускной тракт впрыскивается активный реагент AdВlue на основе мочевины (раствора аммиака в воде). Получившаяся смесь попадает в специальный нейтрализатор избирательного действия (SCR), в котором аммиак из AdBlue под влиянием катализа при температуре 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота, «разбирая» их на азот и воду. Здесь же «дожигаются» остальные вредные компоненты.

При очевидных плюсах BlueTec имеет не менее очевидные минусы. Хранение запаса компонента AdВlue требует отдельной емкости. Сама система осложняется за счет присутствия дополнительных узлов и магистралей. К тому же, система еще более прихотлива к качеству топлива и может работать только на солярке с минимальным содержанием серы.

Еще одна весьма актуальная для России проблема - раствор AdВlue замерзает при минус 11,5 градусов. Поэтому инженеры BlueTec сейчас активно работают над совершенствованием систем без использования мочевины. Сегодня проходят опробование и доработку комплексы из противосажевого фильтра, платинового каталитического нейтрализатора и двух SCR-катализаторов, «заряженных» исключительно на борьбу с оксидами азота. В настоящее время система позволяет обеспечить содержание NOx в выхлопе дизелей примерно на уровне Евро-5.

устройство, особенности эксплуатации. Особенности эксплуатации дизельных двигателей с турбонаддувом. Как правильно эксплуатировать дизельный двигатель На каких оборотах эксплуатировать дизельный двигатель

Эксплуатация двигателя. Советы автолюбителю
Правильная эксплуатация автомобиля - гарантия долговечности всех деталей, узлов и механизмов. Советы автолюбителю по правильной эксплуатации двигателя позволят продлить срок службы агрегата, а значит увеличат срок "жизни" автомобиля.

У автомобилей с контактной есть узел, излишняя смазка которого только принесет вред. Это распределитель зажигания . Если капнуть на фетровый фильц его кулачка больше 2-3 предписанных инструкцией капель , оно обязательно попадет на контакты прерывателя и сгорит там. Через некоторое время начнутся и, в конце концов, его будет невозможно пустить вообще.

Старайтесь не выключать на больших оборотах. Во-первых, если выключить двигатель на больших оборотах, сразу отключается водяной насос и двигатель, все детали которого максимально нагреты, сразу лишится охлаждения. Другими словами, произойдет кратковременный перегрев двигателя. На холостом ходу происходит снижение и стабилизация температурного режима. Это, кстати легко заметить при большом нагаре в камерах сгорания: при выключении двигателя на повышенных оборотах он продолжает некоторое время работать за счет калильного зажигания (смесь воспламеняется от раскаленных частиц нагара). При этом возможна поломка двигателя. Во-вторых, как только вы выключаете двигатель, сразу же из работы выключается реле-регулятор, который стабилизирует напряжение в бортовой сети. Если обороты двигателя были большими, он некоторое время еще будет вращаться, и генератор, лишившись указаний реле-регулятора, будет вкатывать в бортовую сеть все, на что способен. А способен он без реле-регулятора выдать до 50 вольт, что приведет к всплеску напряжения в бортовой сети вашего автомобиля, а это не повысит надежности всего электрооборудования (ну, 50 вольт в сети, может быть, и не случится, т.к. аккумулятор почти все возьмет на себя, но, в зависимости от состояния контактов, вольт 16 будет). Этот всплеск продлится какие-то доли секунды, но неизвестно, выдержит ли эти доли секунды электроника. И в третьих, если двигатель оборудован турбиной, произойдет следующее. После включения двигателя в подшипниках турбины останется масло. Раньше оно циркулировало, охлаждая турбину, от давления в системе смазки двигателя. После остановки двигателя циркуляция прекратится. Тут все очень сильно нагретые детали газовой турбины и впускного коллектора начнут выравнивать свою температуру, в результате чего небольшое количество масла в подшипниках турбины будет перегрето и превратится в смолу, которая не добавит долговечности подшипникам турбины, которые тоже будут перегреты. Если же дать двигателю поурчать несколько минут на холостых оборотах, выпускной коллектор и корпус турбины немного остынут, и после остановки двигателя не произойдет местного перегрева подшипников и масла в них.

Если ваша машина начала буксовать, но еще движется, немедленно сбросьте газ и снова плавно его надавите до начала пробуксовки. При сбрасывании газа сцепление колес с дорогой восстановится, но при сброшенном газе автомобиль, скорее всего, не поедет, поэтому педаль газа опять надо надавить, но как можно более плавно и чуть-чуть, чтобы мощный двигатель снова не вызвал пробуксовки. Как только эта пробуксовка опять возникла, снова сбросьте газ и т.д. *Играя* таким образом педалью газа можно как-то двигаться на скользкий подъем, но для этого нужен опыт. Начинающему водителю можно посоветовать просто включить кондиционер и убрать ногу с педали газа. В этом случае обороты двигателя немного возрастут, достаточно для того, чтобы автомобиль двигался вперед, но недостаточно для того, чтобы он потерял сцепление с дорогой, т.е. мощности двигателя не будет хватать для того, чтобы вызвать пробуксовку колес.

Если двигатель в холодном состоянии начал «троить» - один цилиндр периодически отключается - причина, скорее всего, в том, что в цилиндр поступает много масла. Если компрессия во всех цилиндрах примерно одинакова, о чем свидетельствуют «незалегающие» компрессионные кольца, то возможная причина попадания масла в цилиндр двигателя - повышенный износ масло-отражательных колпачков клапанов. Необходимо обратить внимание на направляющие втулки клапанов первого цилиндра. Выпрессовав их из головки блока, внимательно осмотрите. Если повреждений нет, эти же втулки запрессуйте в головку блока, предварительно смазав посадочную поверхность смесью из эпоксидного клея, алюминиевой пудры и ацетона. Весовая пропорция указанных компонентов составляет соответственно 3:1:1. При таком восстановлении сопряжения «втулка-головка блока» количество масла, попадающего в первый цилиндр, резко уменьшится и, как следствие, прекратятся перебои в работе двигателя.

У многих автомобилей с приличным пробегом с возрастом падает давление масла в системе смазки. Дело можно заметно поправить если во время очередной смены моторного масла после слива старого и промывки системы смазки специальным промывочным маслом на несколько часов залить в поддон картера через отверстие для масляного щупа несколько литров керосина или иной технической жидкости, хорошо растворяющей маслянистые отложения. Затем жидкость сливается через сливное отверстие. Маслонасос и его приемный патрубок будут очищены, что и даст нужный эффект.

На автомобилях с классической системой зажигания (конденсаторной) встречается такая неисправность - во время движения внезапно двигатель глохнет, а через несколько минут без труда запускается. Через какой-то промежуток времени все повторяется. Это пробивается конденсатор - искра проскакивает между его прокладками, пробивая изолятор - слой бумаги, пропитанной специальным компаундом и образует искровой канал. Из-за местного нагрева компаунд разогревается и заполняет канал, восстанавливая на время свойства конденсатора. Конденсатор естественно необходимо заменить.

Если при смене масла в трансмиссии ( , задний мост), сливаемое трансмиссионное масло чистое, то промывку агрегатов можно не делать. Если же в сливаемом масле блестят металлические частицы, или того хуже, встречаются крупные частички металла, данный агрегат необходимо промыть. Для промывки используется веретенное масло или смесь трансмиссионного масла пополам с керосином. При этом нельзя давать промываемым агрегатам большую нагрузку. Для заднеприводных автомобилей, например, необходимо вывесить одно из задних колес, запустив двигатель, включить первую или вторую передачу и дать колесу покрутиться 5-7 минут.

У автомобилей с контактной системой зажигания, в ротор распределителя которых встроен помехоподавительный резистор (например, «Жигули»), иногда после длительной поездки с большой скоростью двигатель начинает лихорадочно дергаться и останавливается. Пустить его после этого бывает невозможно. Причиной неисправности обычно бывает именно этот резистор, перегоревший из-за большой электронагрузки. Оберните его кусочком фольги от шоколадной плитки и вставьте на место,– двигатель опять заведется.

Долговечность бензинового двигателя современного автомобиля зависит от многих факторов и параметров. Наиболее частые проблемы возникают после 150 и более тысяч километров даже у относительно новых и не самых дешевых авто европейского и японского производства. Причина довольно проста, (как бы вам не пытались объяснить на станции технического обслуживания) — неправильные эксплуатация и обслуживание бензинового двигателя.

Рассмотрим четыре основные причины, которые приводят сердце автомобиля в негодность:

Причина 1. Несвоевременная замена масла, и не соответствие условий эксплуатации авто в мегаполисе и относительно далеких от пробок небольших городов. Например, производитель автомобиля заявляет, что интервал между заменой масла в вашем авто — 15 000 км. Бывает и более. Законы физики никто не отменял, и поэтому независимо от новизны модели авто, даже через 4000 км масло меняет цвет и свойства смазки. Если вы житель крупного мегаполиса, и время от времени попадаете в пробки, смело делите заявленный интервал замены масла на два. Даже если вы не попадаете в пробки, масло в двигатель необходимо менять каждые 8-10 тыс километров. Теоретически, можно ездить и до 15 тыс. км, но вряд ли двигатель с нашим качеством бензина сможет работать без потери ресурса. Чуть более ранняя замена воздушного и топливного фильтров так же не помешает.

Причина 2. Вторая причина дает понимание, как пробки влияют на долговечность двигателя автомобиля. В пробках как обычно бензиновый двигатель работает или на холостых оборотах, или же в рваном ритме с неважным охлаждением (отсутствие стабильного притока воздуха, если бы вы двигались 60 км в час и более км по ровной дороге). На холостых оборотах двигатель обречен на минимальное давление в системе смазки. Масло неохотно добирается до ГБЦ, и механизм работы клапанов плохо смазывается. Охлаждение двигателя также имеет очень слабую циркуляцию в силу низких оборотов. В результате мы имеем слабую смазку в верхней части двигателя при вялом охлаждении, что в течение нескольких минут постепенно перегревает масло и детали двигателя в ГБЦ. Так, постепенно время от времени накапливается нагар на клапанах, толкателях и т.д. От такого перегрева рекомендуем вам выбирать авто с системой старт-стоп, и, независимо от ее наличия, менять масло раньше заявленного производителем интервалом. Старайтесь избегать пробок.

Причина 3. Третья причина дает понимание того, почему выше указанные проблемы особенно актуальны на новых автомобилях. И если до двухтысячных годов автопроизводители выпускали двигателя с рабочей температурой термостата в районе 90 градусов, то современные европейские авто уже выпускаются с рабочей температурой 105-115 градусов. Повышение этой температуры вызвано рядом факторов — требования экологии, использование новых синтетических масел, повышение степени сжатия и т.д. Даже незначительное повышение рабочей температуры масла приводит к ускоренному перегреву двигателя в верхней его части. Масло густеет, теряет свои свойства и образуется масляная каша в головке блока цилиндров. На более ранних авто до 2005 года примерно эта проблема не так актуальна. И даже эксплуатация такого двигателя в пробках позволяет проездить 200-300 тысяч и более без капитального ремонта.

Причина 4. Соблюдайте при езде средние обороты двигателя. Избегайте длительных поездок на низких оборотах. Мотору легче работать, когда он выходит в диапазон высокого крутящегося момента. Как правило, это 2000-2300 оборотов в минуту и выше. Средние обороты двигателя обеспечивают равномерную смазку и охлаждение двигателя во всех его проблемных зонах. В зоне высокого крутящегося момента проходит наиболее сбалансированная работа двигателя по мощности и экономичности. На низких оборотах вы получаете: детонационный фактор, более низкое давление масла в системе, хуже сгораемая топливная смесь, и в целом напряженная работа двигателя, так как он не выходит на свои привычные обороты. Конечно, движение на низких оборотах и экономичней, и тише. Но такая экономия уж слишком бьет по ресурсу. Не зря на старых авто очень часто можно было встретить манометр давления масла. Он не давал забывать водителю, что двигателю «туговато» на низких оборотах.

Для продления ресурса бензинового двигателя вам понадобится соблюдать очень простые правила:

Правило 1. Менять масло примерно на 8-10 тысячах , независимо от того, сколько указано в книге по эксплуатации.

Правило 2. Так же чуть раньше менять топливный и воздушный фильтр.

Правило 3. Стараться избегать пробок и выбирать дороги с достаточно свободным движением (при таком режиме смазывается и охлаждается оптимально).

Правило 4. Не злоупотреблять ездой на низких оборотах. Лучше ехать на четвертой передаче 80 км в час, нежели на пятой.

Правило 5. Не стоит забывать так же о том, что в дорогих марках автомобильного масла присутствует пакет специальных присадок. Если же вы используете масло среднего ценового диапазона (или ниже), не забывайте добавлять антифрикционные присадки в масло. С их помощью ваш будет защищен от преждевременного износа.

Эти простые советы помогут вам продлить ресурс бензинового двигателя в разы и оттянуть капитальный или профилактический ремонт .

Прогресс уже давно не стоит на месте: прежние тихоходные, но шумные дизельные моторы стали работать тише, а мощи, и, соответственно, динамики у них прибавилось. Причем, заметный прорыв в этом направлении случился тогда, когда на дизельные силовые установки начали устанавливать турбонаддув. Сегодня множество автомобилей, оснащенных дизельными двигателями, имеют в конструкции турбину. Однако не все владельцы машин с такими агрегатами знают, как правильно эксплуатировать турбодизельный двигатель так, чтобы он прослужил как можно дольше. Мы подготовили восемь простых советов, которые помогут нынешним или потенциальным владельцам машин с подобными агрегатами не допускать просчетов в эксплуатации турбины.

Совет №1. Держите уровень масла под контролем.

Всем двигателям вообще, а рассматриваемому нами турбированному дизельному мотору в частности, не рекомендуется масляное голодание. Ведь масло в таком агрегате играет особую роль, смазывая подшипники скольжения и качения турбокомпрессора. Когда уровень моторного масла падает, подшипники не получают нужного количества смазки, что приводит к их скорому износу и выходу из строя.

Поэтому рекомендуем как можно чаще проверять уровень масла в картере двигателя и при обнаружении дефицита смазки, немедленно доливать нужно количество. Кроме того, необходимо выяснить причину, по которой в системе падает уровень масла (это может быть загрязнение либо не герметичность масляной системы, выход из строя масляного насоса и прочее) и незамедлительно ее устранить.

Совет №2. Используйте только качественное моторное масло .

Раз уж приобрели автомобиль с турбодизельным двигателем, не скупитесь на заправку его качественным и рекомендованным производителем моторным маслом. Тут как в известной поговорке: сэкономите на рыбке, получите плохую юшку. Выше мы уже указали, какую роль играет моторное масло для турбины, поэтому заливать в двигатель абы какое масло – значит, заранее обрекать турбокомпрессор силовой установки своей машины на медленную смерть. Важно помнить: масла, рекомендованные для турбированных агрегатов, отличны по составу от обычных масел ввиду того, что при работе в турбине они подвержены воздействию куда больших температур и нагрузок, чем в атмосферном моторе. Еще один немаловажный аспект: крайне не рекомендуется смешивать разные по коэффициенту , например, доливать в двигатель масло 5w-30, если там уже было залито 10w-40.

Совет №3. Следите за качеством дизельного топлива.

Турбина дизельного двигателя чувствительна не только к качеству моторного масла, но и к качеству топлива, которым вы «кормите» свой автомобиль. При использовании горючего низкого качества вероятно засорение топливной системы двигателя, что, в свою очередь, сказывается на потере мощности двигателя, из-за чего , чтобы восполнить этот пробел в оборотах, вынуждена работать на пределе мощности. А это может привести к сокращению срока ее эксплуатации.

Совет №4. Избегайте перегазовок в момент запуска турбированного двигателя.

Следовать этому совету нужно, прежде всего, тем владельцам машин, у которых не установлена система запуска/остановки двигателя Start&Stop. Дело в том, что при запуске двигателя масляные каналы еще не заполнены моторным маслом, при нажатии на педаль акселератора вы даете нагрузку на турбину, которая вращается практически без масла, вследствие чего быстро изнашиваются ее узлы (бронзо-графитовые подшипники скольжения и качения), что в конечном итоге приводит к выходу из строя турбокомпрессора.

Поэтому настоятельно рекомендуем подавать газ плавно, и некоторое время (в течение 5 минут максимум) после запуска дать двигателю поработать на холостых оборотах, а затем начать движение на низких оборотах, постепенно увеличивая нагрузку. Оговоримся, что это важно для двигателей, не оснащенных системой Start&Stop.

Совет №5. Держите при езде средние обороты.

Турбина двигателя – это агрегат, постоянно работающий при высоких нагрузках, поэтому ездить на автомобиле с таким агрегатом длительное время на низких оборотах нельзя. Вообще же рекомендуется несколько раз в неделю давать турбине мотора поработать на предельно высоких оборотах: таким образом, вы активируете процесс очистки системы наддува турбокомпрессора, что в дальнейшем поможет продлить срок эксплуатации агрегата. Важно избегать «перекручивания» турбины, то есть длительной езды на высоких оборотах. При этом ротор турбокомпрессора испытывает повышенные нагрузки, что приводит к дисбалансу в его работе и, как следствие, выходу из строя его узлов.

Поэтому при езде на автомобиле с подобным типом мотора лучше всего придерживаться средних оборотов.

Совет №6. Не глушите двигатель сразу после остановки автомобиля.

Этот совет особенно важен для автолюбителей, чьи турбодизельные моторы не оснащены системой Start&Stop. Дело в том, что при незамедлительной остановке двигателя крыльчатки турбины еще продолжают вращаться, но масла, которые смазывает их, уже недостаточно, что приводит к перегреву узлов турбокомпрессора (ротора и подшипников). А это, в свою очередь, ведет к повышенному износу указанных частей турбины.

Поэтому после остановки дайте поработать двигателю на холостых оборотах короткое (не более 5 минут) время. За это время турбина охладится и ее можно деактивировать.

Совет №7. Избегайте длительной работы мотора на холостых оборотах .

Для турбированного двигателя работа на холостых оборотах в течение 20-30 минут – смерти подобна. Дело в том, что при таком режиме работы двигателя может произойти закоксовка (проще говоря, засорение) турбины, а именно маслоотводящей трубки, привода изменения геометрии турбины. Также при длительной работе на холостых оборотах возможен подсос моторного масла в цилиндры двигателя, что может привести к выходу из строя компонентов цилиндропоршневой группы.

Если вы все же держите мотор длительное время на холостом ходу, то советуем вам держать частоту вращения коленвала на 1200-1600 об./мин.

Совет №8. Вовремя проводите техническое обслуживание автомобиля.

Придерживайтесь рекомендованных производителем сроков и фильтров, как масляного, так и воздушного. Помните, что для турбированного двигателя сроки прохождения ТО, как правило, короче, чем для атмосферного, так как турбина работает при более высоких нагрузках, чем обычный дизельный агрегат, и, следовательно, чаще нуждается в свежем масле и фильтрах.

Следование этим простым советам избавит владельцев автомобилей от дорогостоящего ремонта турбины.

вначале дизельные двигатели устанавливались исключительно на грузовые автомобили, суда и военную технику — то есть туда, где нужна надежность и экономичность, а размеры, вес и комфорт можно принести в жертву.

Совершенствование технологий в моторостроении привело к появлению двигателей, которые стало возможно установить и на легковой автомобиль. Первый такой серийный автомобиль появился давно — в 1935 году. Это было такси Mercedes-Benz 260(W 170). Стремительный рост популярности дизельных моторов пришелся на бензиновый кризис 70-х годов — с этого времени дизель прочно завоевал себе место под капотом легковых машин и внедорожников — от самых массовых до представительского класса.

Такие особенности дизеля, как экономичность, высокий крутящий момент во всем диапазоне оборотов, и особенно на низких частотах вращения, а также доступное топливо, делают его предпочтительным вариантом для внедорожника, предназначенного для работы в тяжелых условиях.

В конце 90-х годов, начался новый рост популярности дизельных моторов, связанный с совершенствованием их конструкции, внедрением электроники в системы топливоподачи и управления двигателем. Современные дизели последних поколений вплотную приблизились к бензиновым моторам по шумности и удельным характеристикам (вес, мощность на единицу объема), сохраняя при этом преимущества в экономичности и надежности.

По прогнозам ученых и технологов, в XXI веке старая добрая «бензиновая зажигалка» начнет уходить в историю, постепенно отдавая пальму первенства дизелю. Какие же особенности дизельного двигателя позволяют ему вести столь успешную борьбу за место под капотом?

По конструкции дизельный двигатель мало отличается от обычного бензинового — те же цилиндры, поршни, шатуны. Правда, клапанные детали существенно усилены, чтобы воспринимать 6олее высокие нагрузки — ведь степень сжатия у него намного выше (19-24 единицы против 9-11 у бензинового). Именно этим объясняется больший вес и габариты дизельного двигателя в сравнении с бензиновым.

Принципиальное отличие заключается в способах формирования топливно-воздушной смеси, ее воспламенения и сгорания. У бензинового мотора смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. В дизельном двигателе подача топлива и воздуха происходит раздельно. Вначале в цилиндры поступает чистый воздух. В конце сжатия, когда он нагревается до температуры 700-800° С, в камеру сгорания форсунками под большим давлением (10-30 МПа) впрыскивается топливо, которое почти мгновенно самовоспламеняется.

Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре — отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля. Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет высокую экономичность.

Экологические характеристики такого двигателя тоже лучше — при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ, особенно оксида углерода, заметно меньше, чем у бензиновых моторов.

Существует несколько типов дизельных двигателей, различие между которыми заключено в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой сгорания — их называют дизелями с непосредственным впрыском — топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне.


Непосредственный впрыск
1-форсунка;
2-свеча накаливания;
3-камера сгорания.


Предкамерный впрыск
1-форсунка;
2-свеча накаливания;
3-форкамера;
4-камера сгорания.


Вихрекамерный впрыск
1-форсунка;
2-свеча накаливания;
3-камера сгорания.

Раньше непосредственный впрыск применялся в основном на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это было связано с трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией. Но после внедрению топливных насосов высокого давления (ТНВД) с электронным управлением, двухступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой сгорания на оборотах до 4500 об/мин, улучшить его экономичность, снизить шум и вибрацию.

Наиболее распространенным на легковых автомобилях пока является другой тип дизельного мотора — с разделенной камерой сгорания.

В них впрыск топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. Обычно применяется вихревая камера «Рикардо Комет», выполненная в головке блока цилиндров и соединенная с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался, что значительно улучшает процесс самовоспламенения и смесеобразования.

Самовоспламенение в этом случае начинается в вихревой камере, а затем продолжается в основной камере сгорания. При разделенной камере сгорания снижается темп нарастания давления в цилиндре, что способствует снижению шумности и повышению максимальных оборотов. Вихрекамерные двигатели составляют подавляющее большинство среди устанавливаемых на легковые автомобили и джипы (около 90 %).

Менее распространены предкамерные дизели, имеющие специальную вставную форкамеру, соединенную с цилиндром несколькими небольшими каналами. Их форма и сечение подбираются так, чтобы между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов с большой скоростью. Такая конструкция позволяет обеспечить большой ресурс, низкий уровень шума и токсичности, а также пологую характеристику крутящего момента. Из широко распространенных автомобилей предкамерный двигатель применяется только на Mercedes G 300D, 350 TD (W 463) и Ssang Yong Musso 2.9 D, где также установлен дизель Mercedes OM602.

Важнейшей системой дизеля, определяющей надежность и эффективность его работы, является система топливоподачи.

Основная ее функция — подача строго определенного количества топлива в заданный момент и с заданным давлением. Высокое давление топлива и требования к точности делают топливную систему дизеля сложной и дорогой. Главными ее элементами являются: топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки и топливный фильтр.


Схема топливоподачи дизеля
1-топливный бак; 2-топливопровод; 3-фильтр тонкой очистки топлива;
4-ТНВД; 5-ЛВД; 6-форсунка; 7-линия слива топлива; 8-свеча накаливания.

ТНВД предназначен для подачи топлива к форсункам по строго определенной программе, в зависимости от режима работы двигателя и управляющих действий водителя.

По своей сути современный всережимный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления двигателем и главного исполнительного механизма, отрабатывающего команды шофера.

Нажимая педаль газа, водитель не увеличивает непосредственно подачу топлива, а лишь меняет программу работы регуляторов, которые уже сами изменяют подачу по строго определенным зависимостям от числа оборотов, давления наддува, положения рычага регулятора и т.п. На современных внедорожниках обычно применяются ТНВД двух типов: рядные многоплунжерные и распределительного типа.

Рядные насосы фирмы Bosch или сделанные по ее лицензии (Nippon Denso, Diesel Kiki) в настоящее время применяются редко, хотя по своей конструкции являются наиболее надежными. Их можно встретить на автомобилях Mercedes G 300D, 350 (W 463), Ssang Yong Musso, Nissan Patrol с двигателем SD-33.

Наиболее распространены ТНВД распределительного типа VE производства Bosch или фирм Nippon Denso, Diesel Kiki, Zexel по лицензии Bosch. В этих ТНВД система нагнетания имеет один плунжер-распределитель, совершающий поступательное движение для нагнетания топлива и вращательное для распределения топлива по форсункам. Насосы типа VE получили широкое распространение на легковых дизелях. Они компактны, отличаются высокой равномерностью подачи топлива по цилиндрам и отличной работой на высоких оборотах благодаря быстродействию регуляторов, в то же время эти насосы предъявляют очень высокие требования к чистоте и качеству дизтоплива: ведь все их детали смазываются топливом, а зазоры в прецизионных элементах очень малы.

На американских автомобилях с дизельными двигателями GMC 6.2, 6.5 л типа Chevrolet Blazer, Suburban, Tahoe применяются насосы фирмы Stanadyne распределительного типа. В них систему нагнетания составляют четыре противолежащих поршня, выполняющих поступательные движения навстречу друг другу. Координация потоков топлива осуществляется распределительной головкой, соединяющей или разъединяющей линию нагнетания к форсункам.

С начала 90-х годов стала внедряться электронная система управления дизельным двигателем, позволяющая оптимизировать подачу топлива на всех режимах и за счет этого повысить экономичность, снизить количество вредных выбросов и шумность работы моторов. Электроника позволяет заменить на всех перечисленных типах насосов сложные механические регуляторы более простыми и точными. Нагнетательная часть ТНВД при этом обычно остается неизменной. В настоящее время электронное управление установлено на многих внедорожниках Mercedes G 350, Range Rover 2.5 TDI с двигателем BMW, Toyota Surf с двигателями 2L и 1 KZ, Nissan Terrano 2.7 TD, Nissan Patrol 2.8 и 4.2, Chevrolet Blazer 6.5 и других.

Другим важным элементом топливной системы является форсунка. Она вместе с ТНВД обеспечивает подачу строго дозированного количества топлива в камеру сгорания.

Регулировка давления открытия форсунки определяет рабочее давление в топливной системе, а тип распылителя определяет форму факела топлива, которая имеет важное значение для процесса самовоспламенения и сгорания. Применяются обычно форсунки двух типов: со штифтовым или многодырчатым распылителем. Форсунки со штифтовым распылителем применяются в дизелях с разделенной камерой сгорания, а с многодырчатым — в дизелях с непосредственным впрыском. Форсунка на двигателе работает в очень тяжелых условиях: игла распылителя совершает возвратно-поступательные движения с частотой в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель непосредственно контактирует с камерой сгорания. Поэтому распылитель форсунки изготавливается из жаропрочных материалов с особой точностью и является прецизионным элементом.

Топливный фильтр, несмотря на его простоту, является важнейшим элементом топливной системы дизельного мотора.

Его параметры, такие, как тонкость фильтрации, пропускная способность, должны строго соответствовать определенному типу двигателя. Одной из его функций является отделение и удаление воды, для чего обычно служит нижняя сливная пробка. На верхней части корпуса фильтра часто установлен насос ручной подкачки для удаления воздуха из топливной системы. Иногда устанавливается система электроподогрева топливного фильтра, позволяющая несколько облегчить запуск двигателя, предотвращая забивание фильтра парафинами, образующимися при кристаллизации дизтоплива в зимних условиях.

Холодный пуск дизеля обеспечивает система предпускового подогрева. Для этого в камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы — свечи накаливания.

При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900° С, обеспечивая тем самым подо- грев воздуха в камере сгорания и облегчая самовоспламенение топлива. О работе системы водителю в кабине сигнализирует контрольная лампа. Погасание контрольной лампы свидетельствует о готовности к запуску. Электропитание со свечи снимается автоматически, но не сразу, а через 15-25 секунд после запуска, чтобы обеспечить устойчивую работу непрогретого двигателя. Современные системы предпускового подогрева обеспечивают легкий пуск исправного дизеля до температуры 25-30° С, разумеется, при условии соответствия сезону масла и дизтоплива.

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала — «турбоямы». Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором. На многих автомобилях устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха — интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20% увеличить мощность. Такие устройства при меняются на Opel’e Monterey 3.1 TD, Isuzu Trooper 2.8, Mitsubishi Pajero 2.5 TD, 2.8 TD и других. Турбонаддув, помимо всего прочего, служит для внедорожника средством повышения «высотности» двигателя — в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха, наддув оптимизирует сгорание и позволяет уменьшить жесткость работы и потерю мощности. В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя и не превышает обычно 150 тыс. км. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Неисправный агрегат может полностью вывести из строя сам двигатель. Кроме того, собственный ресурс турбодизеля несколько ниже такого же атмосферного дизеля из-за большей степени форсирования.

Турбокомпрессор
1-предохранительный клапан; 2-колесо компрессора; 3-колесо турбины;
4-вал турбокомпрессора.

Для того чтобы автомобиль с дизельным двигателем в полной мере мог проявить свои лучшие качества, а не отбил у его владельца навсегда интерес к дизелю, надо хорошо представлять себе особенности его эксплуатации и ремонта, знать причины наиболее часто встречающихся неисправностей и способы их устранения.

1. Своевременно производить замену масла и применять масло соответствующего качества и вязкости.

Во всех дизельных моторах без исключения замену масла и фильтра рекомендуется производить не реже чем через 7 500 км, даже если инструкцией предусмотрены большие межсервисные интервалы. Эта рекомендация обусловлена высоким содержанием серы в российском дизтопливе, что приводит к его быстрому окислению и старению.

Масло для современных моторов следует применять классом качества не ниже CD по API или В2 по АСЕА. Индекс вязкости, рекомендуемый для конкретного мотора, обычно указывается в инструкции Наиболее универсальными являются всесезонные масла с индексами вязкости 5W40 и 10W40 синтетические и полусинтетические.

Все современные масла имеют допуск к применению как в бензиновых, так и в дизельных двигателях (например, SH/CE), и совершенно не обязательно покупать масло со словом «diesel» в названии. Синтетические или полусинтетические масла обладают более стабильными характеристиками в течение всего срока службы и обеспечивают за счет этого снижение износа двигателя. Однако лишено оснований часто встречающееся мнение о необходимости применения в современных турбодизелях только синтетических масел, минеральные также можно применять без ограничений, если их класс качества соответствует требованиям инструкции.

Что касается вопроса о том, масло какой фирмы-производителя выбрать, то разница здесь несущественная, если, конечно, не нарваться на подделку. Просто надо один раз выбрать сорт масла и не практиковать частой смены его на другой: при взаимодействии разных масел могут образовываться плохорастворимые отложения, ведь в моторе всегда есть небольшой несливаемый остаток. Быстрое почернение моторного масла (иногда через 1 000 км после замены) не должно вызывать опасений, это обычное явление и вызвано работой моющих и диспергирующих присадок.

2. Своевременно заменять ремень ГРМ.

Зубчатый ремень ГРМ и ТНВД следует менять не реже чем через 60 тыс.км. По инструкции на части японских моторов указана периодичность замены 100 тыс.км, но следует помнить, что это предельная величина — так долго ремень может прослужить только в абсолютной чистоте, без попадания на него масла. Обрыв ремня приводит к тяжелым последствиям: клапана всегда встречаются с поршнями, ломают коромысла и распредвалы, часто полностью выводя из строя головку блока. Стоимость ремонта в этом случае может составить несколько тысяч долларов. При замене ремня ГРМ следует менять и натяжной ролик, так как его разрушение приводит к тем же последствиям.

Обрыв ремня ТНВД не приводит ни к каким серьезным последствиям(загибаются клапана и двигатель уже работать не сможет, потребуется переборка)

3. Следить за чистотой топливной системы.

Для этого надо периодически сливать отстой из топливного фильтра, отворачивая сливную пробку, расположенную в нижней части фильтра. Сам топливный фильтр надо менять каждые 8-10 тыс.км. Делать это реже нежелательно, так как забитый фильтр создает повышенное гидравлическое сопротивление и нарушает нормальную работу топливной аппаратуры. Топливный бак рекомендуется промывать два раза в год, весной и осенью, полностью снимая его с автомобиля. В актуальности такой процедуры каждый может убедиться самостоятельно, увидев, сколько грязи и воды выльется из бака.
Несоблюдение этих несложных правил часто приводит к необходимости серьезного ремонта топливного насоса и форсунок, а при неудачном стечении обстоятельств — и к повреждению самого двигателя.
Так же для контроля за воздухом в системе стоит установить на подающую магистраль прозрачный шланг.

4. Не пытаться заводить двигатель с буксира.

Во многих случаях такая попытка приводит к серьезным повреждениям вполне исправного мотора. Так, к примеру, если в баке летняя солярка, а на улице — 10°С, попытка пуска бессмысленна: при -5°С уже кристаллизуются парафины и топливо теряет текучесть. Детали топливной аппаратуры, как известно, смазываются топливом, и его отсутствие приводит к сухому трению и их повреждению. Единственное правильное решение в этом случае — искать теплый гараж и отогревать топливную систему.

Часто при пуске с буксира возникают повреждения привода ГРМ, особенно на тех двигателях, где он приводится зубчатым ремнем. Исправный дизель должен свободно заводиться без дополнительных средств подогрева до -20°С. Если этого не происходит, проще найти и устранить неисправность, чем доводить двигатель до капитального ремонта.

сломанный пулунжер — одна из последствий попытки запуска с буксира

5. Прогревать двигатель и не допускать длительной езды на высоких оборотах.

Прогрев дизеля необходим, хотя очень часто можно встретить противоположное мнение, в том числе и в некоторых инструкциях. Холодный дизельный двигатель действительно позволяет двигаться сразу без рывков и провалов, но тепловые зазоры в непрогретых деталях повышены, а смазывающие свойства холодного и густого масла, наоборот, недостаточно высоки, что приводит к существенному возрастанию износа деталей на этом режиме. Поэтому небольшой прогрев в течение 3-5 минут до начала движения дизелю совершенно необходим.

Длительная эксплуатация на высоких оборотах, более 3 500 — 4 000 об/мин, когда нагрузки на кривошипно-шатунный механизм и цилиндро-поршневую группу особенно высоки, приводит к резкому возрастанию их износа и снижению ресурса двигателя. Оптимальные обороты дизельного двигателя, диапазон 1600 — 3 200 оборотов в минуту.

6. Не форсировать глубокие лужи на большой скорости.

Хорошие ездовые качества дизельного джипа на бездорожье часто провоцируют его водителя лихо рассекать по лужам и бродам, поднимая, подобно катеру, буруны брызг и волн. Если бы вы знали, как много моторов попало в капитальный ремонт из-за гидроудара!

Как известно, дизель не имеет дросселирования на впуске и его всасывающие свойства высоки, а объем камеры сгорания очень мал. Даже небольшое количество воды, попавшей в коллектор и затем в надпоршневое пространство, вызывает явление, называемое гидроударом — поскольку жидкость несжимаема и деться ей на такте сжатия некуда, происходит повреждение (изгиб) шатуна. Воздушный фильтр при этом отлично пропускает воду. Поэтому глубокие лужи рекомендуется форсировать, что называется, «шагом».

Погнутый шатун как следствие гидроудара.

7. Применять только качественные запчасти и не ремонтировать двигатель в незнакомых местах.

Попытки сэкономить на запчастях или стоимости ремонта дизеля чаще всего заканчиваются совсем не тем результатом, который хотелось бы получить. Из-за больших тепловых и динамических нагрузок требования к качеству запасных частей и комплектующих очень высоки, а рынок запчастей наводнен второсортным товаром, а зачастую и откровенным браком.

Так, к примеру, свеча накаливания, купленная за $5, что в 2-3 раза дешевле ее нормальной цены, работает в лучшем случае две недели, а распылители за $10 приходится браковать прямо на стенде. Были случаи вытяжки новой цепи за неделю работы, и это на Mercedes’e 300D, где заводские цепи свободно «отхаживают» по 200 тыс.км.

Та же рекомендация касается и ремонта: можно найти сервис или мастера, у которого цена одной и той же работы в 2-3 раза ниже, чем в специализированном техцентре, но очень часто такой ремонт ведет к потере времени, денег и даже повреждениям мотора. Ремонт дизеля требует хорошего знания особенностей конструкции ремонтируемого мотора и строгого выполнения инструкции по ремонту.

Основные неисправности дизельных двигателей и способы их устранения — как следствие исправной службы вам

1. Затрудненный запуск двигателя.

Чаще всего возникают трудности запуска холодного двигателя в зимнее время. Если топливо и масло соответствуют сезону, а стартер обеспечивает достаточные пусковые обороты и при этом прогретый мотор заводится и работает без замечаний, то причиной плохого запуска является либо низкая компрессия, либо неисправная система предпускового подогрева. Нижняя граница компрессии у большинства двигателей составляет 20-26 бар. Если компрессия находится на нижней границе, указанной для конкретного мотора, или ее разброс по цилиндрам превышает 3-5 бар, то такой мотор требует ремонта. В 90% случаев ремонт путем замены колец неэффективен и требуется расточка блока с установкой ремонтных поршней.

Об износе поршневой группы однозначно можно судить и без измерения компрессии, когда из открытой крышки масляной горловины или отсоединенного шланга вентиляции картера интенсивно вырываются картерные газы. Кстати, это наиболее простая проверка, которую можно самостоятельно осуществить при покупке машины. Если данное явление обнаружено, то от покупки следует отказаться или сразу снижать цену на стоимость капитального ремонта.

Проверить систему предпускового подогрева можно обычным тестером. Для этого следует подключить вольтметр к общей шине, по которой подводится напряжение на свечи, и включить зажигание. Если напряжение накала 12В (на части японских автомобилей 6 В или 24 В) приходит на свечи и снимается через 20-30 секунд после погасания контрольной лампы в кабине, то реле управления свечами исправно. Если напряжение не приходит вообще то надо проверить предохранитель. Далее следует отсоединить общую шину и проверить их сопротивление омметром. У исправных 12 -вольтовых свечей сопротивление в холодном стоянии составляет обычно 0,6-0,8 Ом. Если оно равно нулю — в свече короткое замыкание, если бесконечности — обрыв. Такую свечу следует заменить.

Неисправности ТНВД или форсунок на холодный запуск влияют в гораздо меньшей степени, однако в совокупности со сниженной компрессией недостаточная величина опережения впрыска и плохо распыляющая топливо форсунка могут сделать запуск невозможным.

Иногда плохой пуск исправного двигателя после длительной стоянки бывает вызван подсосом воздуха в топливной системе. За время стоянки топливо «уходит» из ТНВД, и без прокачки системы двигатель не заводится. Затрудненный запуск горячего двигателя при легком холодном пуске всегда вызывается неисправностью ТНВД, связанной с износом плунжерной пары (гидравлической головки). Когда топливо нагревается, снижается его вязкость и возрастают гидравлические потери в зазорах. Плунжер в этом случае не в состоянии развить давление достаточное для открытия форсунок на пусковых оборотах и топливо не поступает в камеру сгорания. Без замены плунжера в этом случае не обойтись.

2. Повышенная дымность двигателя.

Повышенная дымность помимо того, что неприятна сама по себе, еще и является признаком какой-либо неисправности и поэтому всегда требует своевременного отыскания причины и ее устранения. Бело-сизый дым с едким запахом несгоревшей солярки вызывается тем, что топливо не сгорает в цилиндре, а испаряется на горячих деталях выпускного тракта. Обычно это вызывается неисправностями топливоподающей аппаратуры, поздним углом опережения впрыска либо отказом в работе одного из цилиндров. Эксплуатация двигателя в этом случае недопустима, так как это может привести к дальнейшим, более серьезным повреждениям мотора.

Если при холодном пуске мотор выделяет большое количество сизого дыма и работает неустойчиво, а по мере прогрева это исчезает, то это говорит о сниженной компрессии в одном из цилиндров или неисправности одной-двух свечей накала. Из-за этого при пуске один из цилиндров не работает и топливо в нем испаряется не сгорая, а затем по мере прогрева двигателя начинается устойчивое самовоспламенение, цилиндр включается в работу и дым исчезает. С этим явлением можно какое-то время эксплуатировать машину, не опасаясь повреждений, но все равно следует помнить о том, что неравномерная работа холодного двигателя существенно ускоряет износ.

Черный дым при резкой даче газа и при движении под нагрузкой вызывается обычно неисправностями форсунок или ранним углом опережения впрыска. Ранний угол впрыска обычно вызывает значительную задержку самовоспламенения с последующим резким ростом давления в цилиндре из-за самовоспламенения большей части топливного заряда сразу, что провоцирует жесткую работу двигателя и образование большого количества сажи.

Иногда черный дым вызывается неисправностями турбокомпрессора, который не развивает достаточного давления надува или пропускает во впускной тракт значительное количество масла из-за износа лабиринтных уплотнений вала турбины. Эксплуатация автомобиля с повышенным дымлением не приводит к повреждению двигателя или его деталей, однако длительная езда с неисправными распылителями форсунок или ранним углом впрыска приводит к прогару форкамер, обгоранию поршней и разрушению перемычек, что требует в дальнейшем серьезного ремонта. В то же время незначительный выброс черного дыма при резком нажатии на педаль газа не более чем на 1 секунду считается допустимым и не требует вмешательства в топливную систему.

3. Неустойчивая работа двигателя, падение мощности и тяги.

Если двигатель исправен, легко запускается и не расходует масло, то эти явления обычно объясняются нарушениями в работе ТНВД или других элементов топливной системы.

Так неустойчивый холостой ход и провалы тяги, сопровождающиеся появлением сизого дыма, связаны с неисправностью подкачивающего насоса внутри ТНВД. Это обычно требует ремонта топливного насоса с полной разборкой, что невозможно сделать без соответствующего стенда. Иногда к тому же эффекту приводит более простая причина — подсос воздуха. Чтобы исключить ее, надо отсоединить всасывающий шланг от топливного фильтра и «покормить» мотор от отдельной емкости с чистой соляркой. Если мотор заработал нормально, следует искать место подсоса воздуха, если нет — ремонтировать ТНВД.

У японских внедорожников распространенное место подсоса воздуха — мембрана насоса ручной подкачки на корпусе фильтра. Иногда у этих мотопов причиной неустойчивой работы бывает забитая или замятая металлическая возвратная магистраль, называемая «обратной». Следует помнить и о том, что шайбы под «обраткой» одноразовые и повторное их использование может, помимо течи, привести к нарушению слива из форсунок в «обратку».

4. Повышенная шумность двигателя.

Для многих водителей дизельных маший, ранее эксплуатировавших только бензиновые, звук работы их вполне исправного двигателя кажется им чрезмерным или угрожающим. Владельцу следует знать, что беспокойство должны вызывать шумы, выделяющиеся из общего равномерного стука работающего двигателя, по тональности или не совпадающие с частотой работы двигателя, или появляющиеся и исчезающие в определенном диапазоне оборотов. Сразу должно насторожить появление посторонних звуков, сопровождающееся потерей мощности двигателя и появлением белого дыма. Это угрожающие симптомы. В любом случае, если появляются какие-либо опасения, лучше перестраховаться и, прекратив эксплуатацию двигателя, приступить к определению причины стука. Своевременное определение неисправности чаще всего позволяет избежать серьезного ремонта.

И в заключение обращаем ваше внимание на таблицу основных неисправностей дизельных двигателей, которая может помочь владельцам дизельных машин в предварительном определении причин их возникновения.

Современный дизельный двигатель обладает существенным преимуществом по сравнению с бензиновым ДВС благодаря особенностям своей топливной системы. Применение топливно-воздушного метода воспламенения в дизеле существенно снижает расход топлива и значительно повышает мощность, проявляемую в высоком крутящем моменте. Кроме того, такие моторы весьма долговечны, и потому их устанавливают на грузовики и бездорожники. Если вы хотите избежать ремонт дизельного двигателя , вот несколько правил правильно эксплуатации.

1. Периодическая смена масла, правильно подобранного по вязкости и качеству. Замену масла , равно как и фильтра, рекомендуется производить каждые 7-8 тыс. км пройденного автомобилем пути. При этом о степени износа масла нельзя ориентироваться только по его цветовому оттенку, так как часто потемнение может происходить уже на первой тысячи километров пути из-за наличия в его составе присадок диспергирующего и моющего свойства.

2. Своевременно менять ремни ГРМ, ТНВД и натяжной ролик. В инструкции по эксплуатации японских дизельных автомобилей стоит срок службы этих элементов - не менее 100 тыс. км. В условиях эксплуатации отечественных дорог и при использовании наших масел и топлива период безопасной работы этих частей двигательной системы существенно снижается. Рекомендуется менять их каждые 55-65 тыс. км пути.

3. Содержать все элементы топливной системы в чистоте. Для этой цели нужно не только менять фильтр после 8-10 тыс. км эксплуатации авто, но также постоянно сливать из него отстой. Промывка самого топливного бака обязательна. Ее необходимо выполнять хотя бы раз в год, но лучше - весной и осенью. Выполнение этих процедур существенно продлевает жизнь насоса и форсунок, от которых зависит и длительность безаварийной эксплуатации самого двигателя.

4. Не заводить двигатель с помощью буксировки при нарушении правил выбора сезонного топлива. При нахождении летнего топлива в топливной системе при минусовых температурах детали топливной аппаратуры, требующие смазки топливом, остаются сухими. В таких условиях любая попытка их эксплуатации приводит к их трению и разрушению. Единственно верным выходом в таком случае будет буксировка авто до теплого бокса с последующей замена топлива.

5. Не начинать движения без прогрева двигателя как минимум в течение 3 минут. Эксплуатация холодного двигателя ведет к разрушению и повреждению деталей из-за большой величины тепловых зазоров и недостаточных смазывающих свойств загустевшего холодного масла.

6. Не эксплуатировать двигатель в течение длительного периода времени на высоких оборотах (более 4000 обмин), так как это дает деформирующие нагрузки на цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунный механизмы.

7. Не переезжать глубокие водные препятствия на большой скорости, так как это приводит к проникновению воды в надпоршневое пространство и развитию гидроудара с изменением формы шатуна.

Особенности двигателя TDI в автомобилях Volkswagen

Двигатель TDI — это повышенная мощность при низком объеме вредных выбросов. Под аббревиатурой TDI (Turbo Diesel Injection) понимается дизельный силовой агрегат, который обладает повышенным крутящим моментом, незначительными топливными затратами и высокой мощностью. Какими же еще положительными сторонами и спецификой отличается подобный мотор?

Единственная модель Volkswagen, которая комплектуется TDI — полноприводный внедорожник Toaureg. Этот тип двигателя не самый популярный на автомобилях Volkswagen, в отличии от TSI. На Passat В8, Passat СС, Tiguan устанавливают сейчас (2016 года) только двигатели типа TSI. На  Golf и Jetta кроме TSI устанавливают также MPI-двигатели.

Каждый современный мотор с турбонагнетателем, а также прямым впрыском в транспортных средствах «Volkswagen» помечают как TDI. Важной отличительной чертой для каждого такого мотора считается то, что топливный впрыск, который производится под повышенным давлением вместе с изменяющейся турбинной геометрией, дозволяет осуществлять сжигание предельно эффективно.

Во время применения технологии прямого топливного впрыска удается достичь уровня КПД максимум 45 процентов. В результате происходит преобразование значительной доли возможной топливной энергии в кинетическую, то есть в моторную мощность. Хотя для этого нужно, чтобы почти полностью и эффективно сгорало топливо. Достигается это с помощью особенной конфигурации камеры сгорания.

Главные положительные стороны TDI

Двигательное устройство TDI отличает экономное расходование. Важнейшими его положительными сторонами считаются:

  • незначительное топливное потребление;
  • небольшой объем выбросов вредоносных веществ;
  • надобность лишь изредка проводить автосервисные работы и техобслуживание.

Непосредственно во время низких оборотов получается в значительной мере увеличить мощность до предельной вращательной частоты. Происходит улучшение показателей разгона, а заодно качества рабочей динамики. Повышенный крутящий момент заодно обеспечивает предельное удобство от вождения автомобиля, который оснащен двигательным устройством TDI.

Прямой либо предварительный топливный впрыск?

Двигатели с прямым топливным впрыском осуществляют довольно жесткое топливное сжигание. В итоге при охлажденном запуске, как правило, появляется отличительный гул. Во избежание этого дизельное топливо впрыскивается предварительно.

Перед главным циклом непосредственно в камеру сгорания происходит топливная подача в малом объеме. Давление в камере повышается не немедленно, а понемногу, поэтому сгорание становится «мягким».

Уменьшение вредоносных выбросов

После того, как топливо предварительно впрыскано, происходит постинжекционный процесс, приводящий к уменьшению выброса вредоносных веществ. Минимизируются азотные оксиды в выхлопе за счет того, что в камеру сгорания попадает немного топлива исходя от оборотов. Когда смешиваются воздух, который поглощается, а заодно выхлопные газы, в камере уменьшается температурный режим, поэтому происходит сокращение объема азотных оксидов.

Двигательный турбонагнетатель

В моторах TDI используется турбонагнетатель с изменяющейся геометрией, что дозволяет осуществлять сжимание воздуха, который поглощается. За счет этого увеличивается объем поглощаемого воздуха в камере. В итоге мощность мотора повышается при прежней объемности и на таких же оборотах.

Две турбины формируют устройство турбонагнетателя. Находящаяся в выпускном тракте турбина, начинает вращаться от исходящей массы выхлопных газов. Она начинает двигать компрессорное колесо, которое осуществляет сжатие воздуха непосредственно на впуске. Воздух, нагреваемый во время сжатия, подвергается охлаждению и затем поступает в камеру. Так как при снижении температурного режима объем воздуха также уменьшается, то и в камере его оказывается больше.

Изменение турбинной геометрии

Система VTG сегодня довольно успешно употребляется в моторах TDI. Во время малых оборотов и незначительном газовом объеме блок контроля меняет местоположение механических устремляющих лопастей, при которых происходит сужение диаметра. Это способствует ускорению газового потока и усилению давления. При повышении оборотов мотора происходит усиление выхлопного давления, поэтому блок контроля наоборот повышает трубопроводный диаметр. Подобные нагнетатели способствуют приданию дополнительной мощности мотору, уменьшая объем выбросов и увеличивая приемистость.


Правила и рекомендации по уходу за дизельным двигателем зимой

Распространенное мнение о том, что дизельные автомобили надежнее бензиновых, довольно субъективно. Его можно назвать справедливым лишь при обсуждении силовых установок, которые подходят только для тяжелых грузовиков. Если речь идет о легковушках с дизельным мотором, моторесурс таких двигателей практически идентичен бензиновым. Дизельный мотор требует надлежащего ухода и соблюдения правил эксплуатации во избежание появления неисправностей и проблем в работе, которые могут обернуться существенными финансовыми затратами. Итак, как ухаживать за дизельным двигателем?

Дизель с турбиной: правильная эксплуатация

Несмотря на обилие схожих черт, дизельные моторы разительно отличаются от бензиновых. Соответственно, их эксплуатация также имеет свои особенности.

  • Если на дизеле установлен турбонаддув, то его характеристики будут сходны с высокооборотистыми двигателями на бензине. Однако, система дизельного агрегата изначально не рассчитана на езду на высоких оборотах, как большая часть бензиновых аналогов.
  • Процесс управления дизельным автомобилем отличается: он хорошо тянет на пониженных оборотах, дополнительная раскрутка на требуется. Кроме того, рационально будет раньше повышать передачу, тогда как в случае с бензиновым авто это следует делать на более высоких оборотах.
  • Если автомобиль был куплен недавно, стоит грамотно его обкатать, соблюдая все рекомендации специалистов и производителя.
  • При холодном запуске откажитесь от перегазовки, даже если на улице стоит мороз. В такой ситуации давление масла пониженное, а смазка не идет в масляные каналы мотора. Давление на турбину резко взлетает вверх из-за недостаточного уровня масла в системе. Именно поэтому в холодное время необходимо тщательно прогреть дизмотор на холостых оборотах, а затем плавно начать медленное движение без внезапного ускорения.
  • После окончания поездки следует дать мотору еще немного поработать вхолостую. Резкая остановка и выключение двигателя могут вызвать проблемы. Дело в том, что крыльчатка прогретой турбины продолжает быстро вращаться. При резком падении давления масла падает и мощность охлаждения турбины. В итоге турбокомпрессор может перегреться, а разгоряченное масло в системе турбонаддува начнет коксоваться. Во избежание таких проблем рекомендуется дать мотору функционировать на холостом ходу в течение 4 минут, и только потом заглушить двигатель. Выполнение этой задачи можно доверить автоматизации – просто купите турботаймер, который оставит двигатель работать в течение требуемого времени после того, как вы заберете ключ зажигания и закроете авто.

Оптимальный режим работы дизеля зимой – движение на средних оборотах с периодическими ускорениями и раскруткой оборотов до максимума. Такие нагрузки обеспечат качественную прочистку турбокомпрессора и активируют режим восстановления сажевого фильтра. Однако, высокие обороты рекомендованы лишь на краткие промежутки, поскольку длительные нагрузки может не выдержать ротор турбины. При этом нужно знать, что для активации такой функции необходимо будет каждый раз ставить машину на ручник, включая нейтральную передачу на механике.

Помните о том, что длительная работа мотора на холостом ходу (более 15 мин) и привычка ездить «на низах» может привести к постепенной закоксовке турбокомпрессора, в особенности при оснащении двигателя турбиной. При таком стиле вождения масло может проникнуть в камеру сгорания, что приведет к закоксовке дизеля.

Устранить эту проблему можно и своими руками, но, в любом случае, лучше избежать такого развития событий. Если вы застряли в пробке, и стоящий на месте дизель нельзя заглушить, следует намеренно разгонять обороты до показателя 1400 в минуту каждые 10 минут.

Выбор топлива и масла для дизельного авто

Ключевой плюс дизельного мотора – скромный расход топлива. Владельцы таких машин обязаны следить за качеством потребляемого автомобилем дизтоплива и проверять состояние фильтров. Дело в следующем: система питания дизеля чувствительна к попаданию мелких частиц, примесей и воды. Добавляется и необходимость замены дизельного топлива в соответствии с погодой – заправляйтесь соляркой для зимы или для лета согласно сезону.

Дизельное топливо густеет при минусовой температуре воздуха. Невысокое качество солярки на территории стран СНГ в сочетании с заморозками может сделать запуск дизельного мотора проблематичным. Чтобы избежать такой проблемы, следует производить простые манипуляции:

  • Используйте специальные присадки-антигели;
  • Контролируйте работоспособность свечей и своевременно меняйте вышедшие из строя элементы на новые;
  • Установите подогреватель дизтоплива (проточный или предпусковой).

Кроме того, не стоит экономить на масле для дизельного двигателя. Отдайте предпочтение качественной продукции и регулярно меняйте масло – в случае с дизелем это нужно делать чаще, чем на бензиновых авто.

Следует учитывать, что в составе российской солярки содержится солидный объем серы, что вызывает ускоренное окисление масла. Следовательно, замену масла в дизельных автомобилях лучше делать каждые 7000 км пробега.

Характеристики масла также определяют срок службы турбины дизельного мотора, поскольку масло смазывает не только части двигателя, но и подшипники турбокомпрессора. Турбированный дизель плохо работает из-за недостаточного количества масла и требует использования высококачественного продукта. Зимой следует регулярно мониторить уровень масла. Если ваш двигатель турбирован, выбирайте масло с особым составом – он отличается от состава средств для атмосферных моторов. Турбонаддув повышает нагрузку на двигатель, поэтому для бесперебойной работы системы требуется масло со специальными присадками.

При необходимости добавить масла в мотор и отсутствии того же самого продукта, смешивать масла разных производителей или продукцию с разными характеристиками нельзя. Это обязательно приведет к перебоям в работе двигателя.

Важные рекомендации по эксплуатации дизеля зимой

Мы рассмотрели основные правила ухода за дизельным мотором в холодный сезон. Подведем итоги, выделив фундаментальные рекомендации для обеспечения продуктивной работы дизеля зимой:

  • Перед каждой поездкой тщательно подогревайте мотор на холостых оборотах.
  • Покупайте масло проверенного бренда, в качестве которого вы не сомневаетесь. Выбирайте продукцию, соответствующую конкретному типу мотора (наличие или отсутствие турбонаддува), поскольку «универсальные» масла не учитывают особенности работы и характеристики двигателей разной конструкции.
  • Меняйте моторное масло в два раза чаще, чем рекомендовано производителем автомобиля.
  • Заправляйтесь соляркой только на фирменных АЗС, подбирая тип топлива с учетом текущего сезона.
  • Контролируйте функциональность свечей накала и своевременно меняйте перегоревшие или слабо работающие элементы на новые.
  • Старайтесь ездить на средних оборотах, периодически повышая их для прочистки турбокомпрессора.
  • Не забывайте проводить регулярную диагностику мотора и сервисное обслуживание системы питания в профилактических целях.
  • Соблюдайте специальные правила эксплуатации двигателей, оснащенных турбонаддувом.

При соблюдении перечисленных правил хозяева дизельных авто смогут продлить службу двигателя и повысить его производительность. Грамотная эксплуатация позволит избежать ремонта дизельной системы, который может влететь в копеечку.

Эксплуатация и принцип работы турбины на дизельном двигателе

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.

Как работает турбокомпрессор | Cummins

Существенная разница между дизельным двигателем с турбонаддувом и традиционным бензиновым двигателем без наддува : воздух, поступающий в дизельный двигатель, сжимается перед впрыском топлива . Именно здесь турбокомпрессор имеет решающее значение для выходной мощности и эффективности дизельного двигателя.

Работа турбокомпрессора заключается в сжатии большего количества воздуха, поступающего в цилиндр двигателя. Когда воздух сжимается, молекулы кислорода собираются ближе друг к другу.Это увеличение количества воздуха означает, что для безнаддувного двигателя такого же размера можно добавить больше топлива. Это приводит к увеличению механической мощности и повышению общей эффективности процесса сгорания. Следовательно, размер двигателя может быть уменьшен для двигателя с турбонаддувом, что приведет к лучшей компоновке, преимуществам экономии веса и общей улучшенной экономии топлива.

Как работает турбокомпрессор?

Турбокомпрессор состоит из двух основных частей: турбины и компрессора.Турбина состоит из турбинного колеса (1) и корпуса турбины (2) . Корпус турбины направляет выхлопные газы (3) в рабочее колесо турбины. Энергия выхлопного газа вращает турбинное колесо, и затем газ выходит из корпуса турбины через зону выхода выхлопных газов (4) .

Компрессор также состоит из двух частей: крыльчатки компрессора (5) и корпуса компрессора (6) . Принцип действия компрессора противоположен турбине.Колесо компрессора прикреплено к турбине валом из кованой стали (7) , и когда турбина вращает колесо компрессора, высокоскоростное вращение втягивает воздух и сжимает его. Затем корпус компрессора преобразует высокоскоростной воздушный поток низкого давления в воздушный поток высокого давления и низкого давления посредством процесса, называемого диффузией. Сжатый воздух (8) проталкивается в двигатель, позволяя двигателю сжигать больше топлива для выработки большей мощности.

  1. Колесо турбины
  2. Корпус турбины
  3. Выхлопные газы
  4. Площадь выхода выхлопных газов
  5. Колесо компрессора
  6. Корпус компрессора
  7. Вал из кованой стали
  8. Сжатый воздух

Узнайте, как работает Turbo

Что такое турбомотор и как он работает?

Мы все слышали о двигателях с турбонаддувом, но что вы знаете о том, как они работают? В этом руководстве мы рассмотрим все преимущества и недостатки турбокомпрессоров, их преимущества и недостатки, а также то, чем они отличаются от двигателей без наддува.

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор - это компонент, состоящий из турбины и воздушного компрессора, который используется для сбора отработанных выхлопных газов, выбрасываемых из двигателя. Он нагнетает больше воздуха в цилиндры, помогая двигателю развивать большую мощность.

Как они работают?

Турбины состоят из вала с турбинным колесом на одном конце и компрессорным колесом на другом. Они закрыты корпусом в форме улитки с впускным отверстием, в которое отработанные выхлопные газы попадают под высоким давлением.Когда воздух проходит через турбину, турбина вращается, и компрессор вращается вместе с ним, втягивая огромное количество воздуха, который сжимается и выходит из выпускного отверстия.

Трубка подает этот сжатый воздух обратно в цилиндры через промежуточный охладитель, который охлаждает воздух до того, как он достигнет цилиндров. Поскольку турбины работают на таких высоких скоростях (до 250 000 об / мин), они обычно имеют систему охлаждения масла, чтобы гарантировать, что они не будут слишком горячими. Большинство систем также содержат клапан, известный как «перепускной клапан», который используется для отвода избыточного газа от турбокомпрессора, когда двигатель производит слишком большой наддув, предотвращая повреждение турбины за счет ограничения ее скорости вращения.

Двигатели с турбонаддувом отличаются от стандартных двигателей тем, что в них используются отработанные выхлопные газы для втягивания большего количества воздуха во впускной клапан. В то время как двигатели без наддува полагаются на естественное давление воздуха для втягивания воздуха в двигатель, турбины ускоряют этот процесс, производя мощность более экономично.

Каковы преимущества турбонаддува?

Турбокомпрессоры обладают рядом преимуществ, поэтому сейчас они так популярны в современных автомобилях. Здесь мы перечислим основные плюсы двигателя с турбонаддувом.

Мощность

Турбины производят больше мощности в двигателе того же размера. Это потому, что каждый ход поршня генерирует больше мощности, чем в двигателях без наддува. Это означает, что теперь больше автомобилей оснащается двигателями меньшего размера с турбонаддувом, заменяя более крупные и менее экономичные агрегаты. Хорошим примером этого является решение Ford заменить свой стандартный бензиновый двигатель 1,6 л на 1-литровый двигатель с турбонаддувом, который он называет EcoBoost.

Экономия

Поскольку турбокомпрессоры могут производить такую ​​же выходную мощность, что и более крупные безнаддувные двигатели, это открывает путь для использования меньших, более легких и более экономичных двигателей.Теперь все современные дизельные автомобили оснащены турбонаддувом, что улучшает экономию топлива и снижает выбросы вредных веществ.

Крутящий момент и рабочие характеристики

Даже на самых маленьких двигателях турбокомпрессоры создают больший крутящий момент, особенно в нижнем диапазоне оборотов. Это означает, что автомобили выигрывают от высоких динамических характеристик, которые отлично подходят для поездок по городу и помогают двигателю чувствовать себя более совершенным на более высоких скоростях на автомагистралях и дорогах категории A. На низких оборотах небольшие двигатели с турбонаддувом могут опередить автомобили, оснащенные более крупными двигателями без наддува, из-за крутящего момента, который они производят.

Тихие двигатели

Поскольку воздух в двигателе с турбонаддувом фильтруется через большее количество труб и компонентов, шум на впуске и выхлопе снижается и улучшается, что обеспечивает более тихий и плавный шум двигателя - возможно, одно из самых неожиданных преимуществ двигатель с турбонаддувом.

И каковы недостатки?

Хотя турбины становятся все более популярными, у них есть некоторые подводные камни, которые мы перечислили ниже.

Дорогие затраты на ремонт

Турбокомпрессоры усложняют двигатель, поскольку под капотом находится целый ряд других компонентов, которые могут выйти из строя или привести к неисправности.Устранение этих проблем может быть дорогостоящим, и в случае их выхода из строя они могут повлиять на другие компоненты.

Turbo Lag

Turbo Lag - это кратковременная задержка реакции после нажатия дроссельной заслонки, которая может возникнуть, когда двигатель не производит достаточно выхлопных газов для достаточно быстрого вращения впускной турбины турбины. На самом деле это происходит только тогда, когда автомобиль ведется агрессивно или при закрытом положении дроссельной заслонки. В высокопроизводительных автомобилях производители предотвращают турбонаддув, добавляя два турбокомпрессора разной геометрии, а не один большой с одной турбиной.

Эффективность и стиль вождения

Достижение заявленных показателей эффективности двигателя с турбонаддувом требует тщательного управления дроссельной заслонкой, при котором акселератор не нажимается слишком сильно. Когда турбонагнетатель находится в режиме «наддува», цилиндры сжигают топливо быстрее, что приводит к снижению эффективности. Водителям, переходящим от безнаддувного автомобиля к модели с турбонаддувом, возможно, потребуется скорректировать свой стиль вождения для поддержания хорошей эффективности, особенно при первом выезде.

Откуда берутся турбокомпрессоры?

Первый турбокомпрессор был произведен в конце 19-го, -го, -го века немецким инженером Готлибом Даймлером, но они не получили известности до окончания Первой мировой войны, когда производители самолетов начали добавлять их в самолеты, чтобы обеспечивать мощность двигателей, работающих на более высоких скоростях. высоты, где воздух более разрежен.

Турбокомпрессоры не добавлялись в автомобильные двигатели до 1961 года, когда американский производитель Oldsmobile использовал простой турбонагнетатель для увеличения мощности 3.5-литровый двигатель V8. В 1984 году Saab разработал новую, более эффективную систему турбонаддува, и эта конструкция с некоторыми изменениями и модификациями остается самой популярной конфигурацией турбонагнетателя на сегодняшний день.

В Redex присадки для топливной системы улучшают характеристики дизельных и бензиновых двигателей с турбонаддувом и без наддува. Добавив Redex в каждый бак топлива, вы сможете повысить производительность и улучшить состояние двигателя. Для получения дополнительной информации посетите домашнюю страницу Redex .

Супер турбонаддув дизельного двигателя с прямым впрыском

В настоящем исследовании моделируется стабильная работа дизельного двигателя с прямым впрыском (TDI) с турбонаддувом и механизмом изменения передаточного числа, соединяющим вал турбонагнетателя с коленчатым валом. Ключевыми параметрами механизма с регулируемым передаточным числом являются диапазон передаточных чисел, эффективность и инерция, а также возможность управления относительной скоростью и потоком мощности. Устройство получает энергию от коленчатого вала или турбонагнетателя или передает энергию им.Таким образом, помимо поршней двигателя внутреннего сгорания (ДВС), также турбокомпрессор вносит вклад в общую механическую мощность двигателя. Подача энергии от коленчатого вала в основном необходима во время резких ускорений, чтобы избежать турбонаддува и увеличить крутящий момент на низких скоростях. На низких скоростях резко увеличивается максимальный крутящий момент, радикально расширяя диапазон нагрузок. Кроме того, приближаясь к точкам работы сбалансированного турбонагнетателя, также можно улучшить как КПД η , определяемый как отношение мощности коленчатого вала поршня к мощности потока топлива, так и общий КПД η * , определяемый как отношение мощности поршневого коленчатого вала, увеличенной мощности от вала турбонагнетателя, к мощности потока топлива, даже если она минимальна.Подача энергии к коленчатому валу возможна в основном при высоких скоростях и высоких нагрузках, когда в противном случае турбина могла бы быть закрыта впустую, а также во время замедления. Использование энергии в турбине, иначе связанное с отходами, приводит к повышению общего КПД преобразования топлива на η * больше, чем КПД η . Гораздо меньшие улучшения достигаются для максимального крутящего момента, но снова приближается к точкам работы сбалансированного турбонагнетателя. Использование гораздо большего турбонагнетателя (целевой рабочий объем x частота вращения на 30% больше, чем у обычного турбонагнетателя), улучшенный выходной крутящий момент и эффективность преобразования топлива η * и η возможны на любой скорости vs.двигатель с меньшим сбалансированным турбонагнетателем. Этот результат мотивирует дальнейшие исследования механизма, который может значительно улучшить традиционные силовые агрегаты на базе дизельных двигателей.

1 Введение

Нагнетатели повышают давление на впуске за счет работы сжатия, извлекаемой из коленчатого вала. Полностью теряется энергия выхлопных газов. Турбокомпрессоры повышают давление на впуске за счет энергии выхлопных газов, которые расширяются через коаксиальную турбину за счет повышенного противодавления.

Турбокомпрессоры обычно более эффективны, чем нагнетатели, и имеют лучшие характеристики во всем диапазоне скоростей и нагрузок. Поскольку нагнетатели приводятся в движение коленчатым валом через механизмы с регулируемым передаточным числом, наддув не зависит от энергии выхлопных газов. В турбонагнетателе наддув зависит от энергии выхлопных газов, поскольку работа в турбине равна работе в компрессоре при равновесной скорости. Обычно турбокомпрессор управляется перепускным клапаном на турбине, который снижает количество энергии, рекуперированной в турбине для работы компрессора.В то время как на высоких скоростях турбина является закрытой, на низких скоростях энергия, доступная в турбине, минимальна, и наддув уменьшается. Отсутствие наддува также наблюдается во время резких ускорений, поскольку энергии турбины недостаточно для выполнения требуемой работы компрессору (турбо-задержка). Таким образом, турбокомпрессор расходует часть рекуперируемой энергии в выхлопе на высокой скорости или во время резких замедлений и не имеет достаточной энергии на турбине во время резких ускорений и на низких скоростях.В нагнетателе вся энергия выхлопных газов теряется.

В то время как в турбонагнетателе скорость вращения может изменяться в широком диапазоне, с нагнетателем скорость компрессора ограничена характеристиками механизма, соединяющего коленчатый вал с валом компрессора. В нагнетателях помимо центробежных компрессоров также используются объемные компрессоры.

В традиционных турбонагнетателях вал турбонагнетателя не соединен с коленчатым валом, и мощность компрессора идеально сбалансирована мощностью от турбины, при этом перепускной клапан турбины дает возможность контролировать рабочую точку, уменьшая поток через турбину.Если вал турбокомпрессора соединен с коленчатым валом через механизм с изменяемым передаточным числом, это открывает новый мир возможностей, поскольку турбокомпрессор может работать со скоростью, отличной от равновесной, а мощность может подаваться на коленчатый вал или отводиться от него. Это нововведение, которое изучается здесь, направлено на улучшение рекуперации наддува и отходящего тепла и, в конечном итоге, на повышение общей эффективности преобразования топлива и крутящего момента на любой скорости.

Поскольку дополнительная работа турбины может быть собрана на коленчатом валу, турбокомпрессор может быть выбран намного большего размера, чем в традиционной установке турбокомпрессора.

Управление частотой вращения турбонагнетателя и, следовательно, потоком мощности к коленчатому валу или от вала турбонагнетателя, а также повышением давления теперь достигается за счет управления передаточным числом в механизме.

1.1 VanDyne Super Turbocharger

Название Super Turbocharger не новость. VanDyne Super Turbocharger (или SuperTurbo) [1–4] - это турбокомпрессор, соединяющий вал турбокомпрессора с коленчатым валом. Изобретение по ссылке [2] приводит турбокомпрессор до определенной скорости или давления во впускном коллекторе.Когда энергия выхлопных газов обеспечивает больше работы, чем требуется для приведения в действие впускного компрессора, изобретение восстанавливает эту избыточную энергию, чтобы добавить крутящий момент на коленчатый вал. Изменяя передаточное число бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT), SuperTurbo в принципе может потреблять мощность от коленчатого вала, работающего как нагнетатель, или передавать энергию коленчатому валу, работающему как турбокомпрессор. Функция нагнетателя SuperTurbo улучшает переходные характеристики двигателя с уменьшенным размером и турбонаддувом, а функция турбонаддува дает возможность извлекать доступную энергию выхлопных газов из турбины, а не открывать перепускной клапан.

В практическом применении ссылки [4] высокоскоростной тяговый привод используется для обеспечения снижения скорости от вала высокоскоростной турбины, в то время как второй тяговый привод обеспечивает бесступенчатое регулирование передаточных чисел через вариатор. Однако передаточное отношение вала турбонагнетателя к коленчатому валу двигателя ограничено. Механизм состоит из зубчатых пар, насоса с наклонной шайбой, рычага управления, электродвигателя, гидравлических линий, но в нем отсутствует современный вариатор, такой как тороидальный вариатор Tototrak [5, 6] или тороидальный вариатор Nissan Extroid [7] для управления. передаточное число и поток энергии между турбонагнетателем и коленчатым валом.

1.2 Нагнетатель с регулируемой частотой вращения Torotrak

В 2012 году компания Torotrak предложила технологию наддува с регулируемой частотой вращения [5] для работы нагнетателя в широком диапазоне оборотов и наддува независимо от частоты вращения двигателя. Механизм состоит из вариатора тягового привода (TDV) и эпициклического тягового привода (TDE), которые изменяют скорость центробежного нагнетателя. Механизм получает от двигателя повышающую передачу 3: 1. TDV регулирует передаточное число от 0,35: 1 (понижающая передача) до 2,82: 1 (повышающая передача).TDE обеспечивает фиксированное увеличение передаточного отношения 12,67: 1. Механизм может вращать центробежный компрессор от 13,3 до 107,2 оборотов двигателя в бесступенчато регулируемой величине [5]. Вариатор из [5] аналогичен по конструкции тороидальному вариатору, предложенному для чисто механических систем рекуперации кинетической энергии (KERS) F1 [6] на основе маховика. Двухсторонний двойной тороидальный вариатор был ранее предложен Торотраком для F1 KERS [6]. С Torotrak V-Charge [5] скорость компрессора может быть в пределах 4.В 43 и 35,73 раза больше оборотов двигателя. Таким образом, для частоты вращения двигателя 3000 об / мин скорость компрессора может быть изменена между 13 300 и 107 200 об / мин. Передаточное отношение вала турбонагнетателя к коленчатому валу двигателя широкое. Этот вариатор подходит для управления передаточным числом и потоком энергии между турбонагнетателем и коленчатым валом.

1,3 F1 MGU-H

Бензиновый двигатель с непосредственным впрыском (DI) с турбонаддувом, входящий в состав гибридной электрической трансмиссии и оснащенный двигателем-генератором типа F1 (MGU-H), установленным на валу турбокомпрессора, был недавно исследован в [8].На рисунке 1 представлена ​​схема турбонагнетателя со стороной компрессора (a) или между компрессором и турбиной (b) со стороны блока двигателя / генератора (b), как это используется в F1, например, Renault или Ferrari в сезоне 2014 года. MGU-H получает или передает энергию в тот же накопитель энергии (ES) гибридного силового агрегата, который включает в себя мотор-генератор на трансмиссии (MGU-K) в дополнение к двигателю внутреннего сгорания (ICE). Подача энергии от ES в основном необходима во время резких ускорений, чтобы избежать турбо-лага и увеличить крутящий момент на низких скоростях.На низких скоростях он также улучшает отношение мощности коленчатого вала двигателя к мощности потока топлива, а также отношение мощности коленчатого вала двигателя плюс мощность вала турбонагнетателя к мощности потока топлива. Подача энергии к ES возможна при высоких скоростях и нагрузках, где в противном случае турбина могла бы быть закрытой, а также во время замедления. Это улучшает соотношение мощности коленчатого вала двигателя и вала турбонагнетателя к мощности потока топлива. Однако в этом случае мощность, подаваемая на вал турбонагнетателя, идет на подзарядку аккумулятора через MHU-H и не поступает непосредственно на колеса.Точно так же мощность, потребляемая от вала турбонагнетателя, вырабатывается при разряде аккумулятора через MHU-H и не влияет на поток мощности к колесам. Поскольку каждое изменение формы энергии, с механической на электрическую, на химическую и наоборот, происходит с КПД менее 100%, чисто механический супер-турбонаддув также имеет преимущества по сравнению с гибридным электрическим супер-турбонаддувом. Эти преимущества рассматриваются здесь для дизельного двигателя, в котором повышение давления не ограничивается детонацией.

Рис. 1

Схема турбонагнетателя со стороной компрессора (а) или между компрессором и турбиной (b) со стороны двигателя / генератора, как используется в F1.

2 Предлагаемый супер-турбонагнетатель с широким диапазоном скоростей

В предлагаемом нововведении турбонагнетатель увеличенного размера соединен с коленчатым валом через другой механизм изменения передаточного числа. Конструкции да Винчи бесступенчатого вариатора датируются 1490 годом. В 1886 году был подан первый патент на тороидальный вариатор. Конструкция полутороидальной бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT), используемая здесь, предлагается во многих статьях, таких как [9].В этой статье предлагаются геометрические и кинематические величины, силы, крутящий момент и эффективность, контактное давление и смазка полутороидального вариатора. Устройство с регулируемым передаточным числом, аналогичное характеристикам Torotrak V-Charge, может использоваться для запуска турбокомпрессора увеличенного размера в предлагаемом приложении. В настоящей заявке рассматривается механизм передаточного числа от 13,2 до 107,2. CVT должен обеспечивать непрерывное передаточное число переменной скорости от понижающей передачи 1: (2,85) до повышающей передачи (2,85): 1, хотя и имеет тороидальную конструкцию.Конечное передаточное число достигается за счет использования одной или нескольких зубчатых пар с общим передаточным числом 37,6: 1. Этот механизм позволяет передавать на коленчатый вал положительную разницу между работой турбины и компрессора или получать от коленчатого вала отрицательную разницу между работой турбины и компрессора с оптимальной скоростью. Механизм действует в двух направлениях, то есть может передавать мощность на коленчатый вал или от коленчатого вала и турбокомпрессора, и он соединен с валом турбокомпрессора, а не с валом компрессора.Существование продукта - нагнетателя с регулируемой скоростью Torotrack - с бесступенчатой ​​трансмиссией с таким же передаточным числом, как у предлагаемого здесь, является доказательством осуществимости этого устройства.

Рабочая скорость турбонагнетателя - это скорость, которая максимизирует общий выходной крутящий момент на коленчатом валу и общий КПД топлива η *, определяемый как отношение мощности на поршневом коленчатом валу, увеличенной от мощности от вала турбонагнетателя к потоку топлива. власть. В случае традиционного турбонагнетателя работа турбонагнетателя направлена ​​только на максимальное увеличение работы поршня и КПД η , определяемый как отношение мощности поршневого коленчатого вала к мощности потока топлива.

В данной работе рассматривается дизельный, а не бензиновый двигатель, как в ссылках [1–4] (или [8]). Турбина может рекуперировать намного больше энергии, чем энергия, необходимая для компрессора, и вносить вклад в общий выходной крутящий момент на коленчатом валу с разницей между работой турбины и компрессора. Точно так же, когда компрессору требуется больше энергии, чем энергия, доступная в турбине, именно эта разница обеспечивается коленчатым валом. Эффективность механизма только весит на разнице между работой компрессора и турбины.При работе турбокомпрессора на более высокой скорости, чем уравновешивающая скорость, компрессор выполняет больше работы, давление на впуске увеличивается, больше воздуха задерживается внутри цилиндра, больше топлива впрыскивается при сгорании, больше работы совершается поршнями, и больше работы совершается выхлопными газами, расширяющимися через турбину. Это увеличивает общий крутящий момент и общую эффективность преобразования топлива.

На рисунке 2 представлена ​​схема турбонагнетателя со стороной компрессора с вариатором для механического соединения с желобными шестернями коленчатого вала (a, b), рассматриваемыми в настоящем исследовании.Здесь рассматриваются варианты компрессора со стороны вариатора для механического соединения с коленчатым валом через двойной тороидальный вариатор и 3 пары шестерен или один тороидальный вариатор с 1 парой зубчатых колес к / от коленчатого вала. Бесступенчатая трансмиссия состоит из входного и выходного диска (дисков) и приводных роликов, передаточное число которых равно отношению радиусов входного и выходного контакта. Также может быть добавлено сцепление, чтобы обеспечить сбалансированную работу турбокомпрессора, отделенную от скорости двигателя, если / когда это будет сочтено целесообразным.Конструкции бесступенчатой ​​трансмиссии (а) и (b) - это только две из множества возможностей, которые необходимо дополнительно изучить в механической конструкции вала трансмиссии от / до коленчатого вала.

Рис. 2

Схема турбонагнетателя со стороной вариатора компрессора для механического соединения с коленчатым валом через двойной тороидальный вариатор, тороидальный и 3 зубчатые пары (а) или одиночный тороидальный вариатор с 1 зубчатой ​​парой (б).

Механическая система имеет недостатки упаковки и гибкости по сравнению сэлектрическая система. Однако его преимущества заключаются в полной механической интеграции, увеличивающей выходную мощность коленчатого вала.

CVT должен обеспечивать непрерывное передаточное число переменной скорости от понижающей передачи 1: (2,85) до повышающей передачи (2,85): 1 посредством тороидальной конструкции, такой как та, которая представлена ​​на рисунке 1 (b). Если r 1 - радиус контакта на входном диске, а r 2 - радиус контакта на выходном диске, (симметричный) тороидальный вариатор работает от r 2 / r 1 = 2.85 по r 1 / r 2 = 2,85. Поскольку поток мощности через вариатор ограничен, конструкция двойного тороидального вариатора, показанная на Рисунке 1 (а), типичная для трансмиссий двигателя или гоночного механического маховика KERS, не требуется. При изменении r 1 / r 2 изменяется относительная скорость турбокомпрессора и компрессора, и, следовательно, наддув и мощность на коленчатый вал или от него.

3 Вычислительный метод

Моделирование рабочих характеристик двигателя (например, хорошо известные из справочников [10, 11], лидеры отрасли в этой области) позволяют рассчитать работу двигателя для заданной геометрии при различных условиях эксплуатации.Точность моделирования повышается за счет применения передового опыта и обширных проверок по сравнению с экспериментами. Настоящее моделирование выполнено для шестицилиндрового дизельного двигателя TDI V с соотношением диаметр цилиндра / ход поршня 0,829, отношение длины шатуна к ходу хода 1,896, степень сжатия 18,5: 1, максимальное отношение давлений через компрессор 4,0, рабочий объем 3,8 литра. Этот двигатель предназначен для гоночных автомобилей, а не для легковых автомобилей.

Критическим аспектом моделирования, в остальном довольно простым, является моделирование горения.Сгорание здесь моделируется с помощью функции дизельного топлива Wiebe, состоящей из табулированных параметров в зависимости от скорости и нагрузки. Скорость горения задается с помощью трехчленной функции Вибе. Константы Вибе должны соответствовать скорости тепловыделения, рассчитанной на основе измеренного давления в цилиндре. Константы Вибе включают в себя: задержку зажигания (задержка в градусах угла поворота коленчатого вала между началом впрыска и началом сгорания), предварительно смешанная фракция (фракция топлива, которая смешивается перед началом сгорания и сгорает предварительно смешанной), хвостовую фракцию (долю топлива, которая ожоги за пределами основного диффузионного ожога), продолжительность предварительно смешанного ожога (продолжительность в градусах угла поворота кривошипа для предварительного ожога), основная продолжительность (продолжительность в градусах угла поворота коленчатого вала основного диффузионного ожога) и, наконец, продолжительность хвостового ожога (продолжительность в градусах угла поворота кривошипа хвостового ожога) изгиб).Модель также требует указания предварительно смешанной экспоненты, главной экспоненты и хвостовой экспоненты. Функция Wiebe для дизельного двигателя представлена ​​в виде таблицы для воспроизведения экспериментальной скорости тепловыделения, рассчитанной на основе давления в цилиндре для базового дизельного двигателя, который работает с другим турбонагнетателем и другими наддувами. Поскольку предполагается, что температура и давление внутри цилиндра увеличатся, это в конечном итоге приведет к более высокой скорости сгорания. Модель аппроксимирует одним эквивалентным событием впрыска тепловыделение более сложного впрыска, состоящего из нескольких фаз, поскольку стратегия впрыска в современных дизельных двигателях с прямым впрыском основана на последовательности событий впрыска.Дальнейшее улучшение точности моделирования возможно только после экспериментов с двигателем.

4 Результаты

Здесь представлены моделирование двигателя с воспламенением от сжатия, работающего с валом турбонагнетателя, соединенным с коленчатым валом с помощью механизма изменения передаточного числа. Турбокомпрессор намеренно увеличен в размерах, а также увеличены размеры портов, диаметров клапанов и подъемников. Турбокомпрессор предназначен для использования с максимальной скоростью x рабочий объем, который на 30% больше нынешнего 3.8 литров × 4500 об. / Мин. Предполагается, что эффективность механизма с изменяемым передаточным числом, обеспечивающего передаточное число от 13,3 до 107,2, составляет 90%.

На рисунке 3 представлены карты турбины и компрессора. a) и b) карты компрессора, c) и d) карты турбины. Значения скорректированы на 298 К и 100 кПа. Приведенные значения соответствуют формулам:

RPMreduced = RPMactualTinlet − totalm˙reduced = m˙actual⋅Tinlet − totalPinlet − total

Рис. 3

Карта компрессора. Скорость (а) и эффективность (б) vs.степенью давления и скорректированный массовый расход. Линии скорости компрессора от 8 644 до 102 000 об / мин. Карта турбины. Скорость (c) и эффективность (d) в зависимости от степени давления и скорректированного массового расхода.

С частотой вращения турбонагнетателя, давлением P, температурой T и массовым расходом. Турбонагнетатель имеет области оптимальной работы, области, в которых он работает менее эффективно, и области, где он не может работать. Соединение коленчатого вала с помощью механизма переменного передаточного числа позволяет искать оптимальную рабочую точку, изменяя передаточное число и, следовательно, скорость турбокомпрессора в дополнение к другим типичным параметрам управления традиционного турбокомпрессора.

На рисунке 4 представлена ​​созданная модель. Вал турбины и компрессора через шестерни соединены с коленчатым валом двигателя. Передаточное число задано различным для каждой частоты вращения двигателя и нагрузки, но одинаково для турбины и компрессора. На максимальной скорости компрессор работает в зоне между линией помпажа с левой стороны и линией дроссельной заслонки с правой стороны для всех массовых расходов в диапазоне скоростей двигателя. Компрессорная система, включая вариатор и шестерню, соединяющую вал с коленчатым валом, выбирается таким образом, чтобы расчетные рабочие точки не выходили за пределы линий помпажа и дросселирования.

Виртуальные модели двигателей разработаны с использованием программного обеспечения GT-SUITE [11, 17]. GT-SUITE - это один из ведущих в отрасли инструментов моделирования характеристик двигателя, применяемый производителями оригинального оборудования (OEM), исследовательскими центрами и академическими учреждениями и предлагаемый на многих курсах бакалавриата и магистратуры по автомобильной инженерии. Этот конкретный инструмент существует уже 3 десятилетия. Почти 800 из множества опубликованных статей, посвященных разработке, проверке и применению моделей GT-SUITE разработчиками, перечислены в [17].Рисунок 4 позволяет оценить детали модели. В дополнение к элементам потока, в которых решается зависимое от времени уравнение сохранения массы, импульса, энергии и частиц, на эскизе также показаны специальные элементы, такие как цилиндры двигателя и форсунки, а также элементы компрессора и турбины, имеющие более сложное определение. . Следует отметить, что компрессор и турбины связаны с коленчатым валом отдельными механическими звеньями. Это требует ручной постобработки результатов, чтобы уменьшить механические потери турбонагнетателя, пропорциональные полезной мощности, подаваемой на турбонагнетатель или от него.Более подробную информацию о моделировании можно найти в [11] и [17].

Кинематическое передаточное отношение и механический КПД, которые представляют собой потери на трение в зубчатом соединении между коленчатым валом и валом турбокомпрессора, предписываются для каждой рабочей точки нагрузки (BMEP) x скорости. Механический КПД трения также определяется для вала как отношение выходной мощности к входной мощности. Этот параметр также предписывается для каждой рабочей точки нагрузка × скорость.

Аналогично тому, что было сделано в [8], созданная модель не позволяет вычислять напрямую поток мощности к / от коленчатого вала, поскольку только разница между мощностью турбины и компрессора проходит через вариатор и зубчатая пара до коленвала.В [8] только разница между мощностью турбины и компрессора передавалась на MGU-H для зарядки или разрядки батареи. Общая мощность на коленчатом валу, а также вклад поршней и турбонагнетателя корректируются во время постобработки. Если P t - полная мощность турбины, а P c полная мощность компрессора, тогда Δ P t , c = (P t −P c )> 0, то мощность, передаваемая на коленчатый вал, составляет Δ P t , c η CVT , где η CVT КПД вариатора и зубчатой ​​пары.И наоборот, когда Δ P t , c = (P t −P c ) <0, тогда мощность, потребляемая от коленчатого вала, составляет Δ P 90 , c / η CVT .

На рисунке 5 представлены предварительные результаты работы. a) и b) - это степень давления в компрессоре и турбине, а c) и d) - это соотношение скоростей турбокомпрессор / двигатель и частота вращения турбонагнетателя.e) и f) - отношение мощности турбонагнетателя к общей мощности и общей эффективности преобразования топлива η *, отношение мощности на коленчатом валу и валу турбонагнетателя к мощности потока топлива в зависимости от среднего эффективного давления и скорости в тормозной системе.

Рис. 5

Предварительные результаты расчетов, различные рабочие параметры двигателя в зависимости от частоты вращения двигателя в оборотах в минуту и ​​среднего эффективного давления в тормозной системе в барах. Соотношение давлений в компрессоре (а) и турбине (б). Отношение частоты вращения турбокомпрессора к коленчатому валу двигателя (c) и частота вращения турбонагнетателя (d).Отношение мощности турбонагнетателя к мощности коленчатого вала (e) и общий КПД двигателя η * (отношение мощности коленчатого вала плюс мощность на валу турбонагнетателя к мощности потока топлива) (f).

Максимальная частота вращения турбокомпрессора 150 000 об / мин. При средней нагрузке на любой скорости обеспечивается очень высокая степень сжатия около 4, при этом это отношение лишь минимально снижает, увеличивая скорость двигателя выше 3000 об / мин. При высокой нагрузке максимальная частота вращения турбокомпрессора разрешена выше 1500 об / мин.Только в диапазоне низких нагрузок частота вращения турбокомпрессора может быть чрезмерной.

Это результат предписанного минимального передаточного числа 13,3, поскольку турбокомпрессор, отсоединенный от механизма, мог бы лучше работать ниже этого передаточного числа. Более широкое передаточное число или сцепление могут решить эту проблему.

С традиционным турбонагнетателем максимальный крутящий момент составляет около 3000 об / мин, при очень плохих характеристиках ниже этой частоты вращения двигателя, а максимальная мощность составляет 4500 об / мин. Увеличиваются и максимальный крутящий момент, и максимальная мощность.Широко распространена область с КПД выше 40%, от 15 до 40 бар и от 2000 до 4000 об / мин. При максимальной нагрузке считается λ 1,4.

При частоте вращения выше 4000 об / мин эффективность снижается в основном из-за зависимости трения от скорости и усложнения процесса сгорания (4500 об / мин - это технологический предел для дизельного сгорания с диффузионным регулированием). Ниже 2000 об / мин эффективность снижается, поскольку выхлопные газы не поддерживают более высокие скорости компрессора. Однако КПД по-прежнему выше, чем можно было бы достичь без подачи энергии на вал турбонагнетателя.При частичной нагрузке турбокомпрессор продолжает получать энергию на низких скоростях - средних и высоких нагрузках, а на высоких скоростях - средних и высоких нагрузках турбокомпрессор обычно выдает энергию. Турбонагнетатель вносит значительный вклад в общую мощность двигателя, особенно при высоких скоростях и нагрузках. Для конкретного двигателя и турбонагнетателя дополнительная мощность турбонагнетателя может приближаться к 10% мощности коленчатого вала двигателя. На низких оборотах мощность турбонагнетателя отрицательная, требуя почти 20% мощности коленчатого вала двигателя.Минимальное значение λ для полной нагрузки составляет 1,4. λ увеличивается до 6,5–7, снижая нагрузку до 1 бар BMEP. Поскольку карта передаточного отношения не полностью оптимизирована, дальнейшие улучшения в общей карте эффективности преобразования топлива все еще возможны.

Не показан в статье, предлагаемый двигатель с автономным турбонагнетателем увеличенного размера (не соединенным с коленчатым валом через шестерню и вариатор) имеет очень низкий крутящий момент и очень низкую эффективность преобразования топлива в диапазоне низких скоростей.В предлагаемом устройстве крутящий момент на низкой скорости увеличивается до значений средней скорости, рис. 5f, в то время как эффективность лишь незначительно снижается при снижении скорости с 2000 до 1000 об / мин.

На рис. 6, наконец, представлена ​​мощность, подаваемая на коленчатый вал от вала турбокомпрессора (положительное значение для работы турбины больше, чем для работы компрессора) плюс отношение радиусов впуска к выпускному в вариаторе. Мощность максимальная при высоких скоростях и нагрузках и минимальная при низких скоростях и средних и высоких нагрузках. Передаточное число CVT максимально при низкой скорости и средних и высоких нагрузках и минимально при низких нагрузках.Он также уменьшается за счет увеличения скорости. Эти данные являются рабочими входными данными, необходимыми для проверки механической правильности конструкции вариатора.

Рис. 6

Предварительные результаты расчетов в зависимости от частоты вращения двигателя в оборотах в минуту и ​​среднего эффективного давления в тормозной системе в барах. Мощность на валу турбокомпрессора (а) и передаточное число (или отношение радиусов впуска к выпускному) на вариаторе (b).

5 Обсуждение и заключение

Здесь предлагается супертурбонагнетатель, соединяющий вал турбонагнетателя с коленчатым валом через вариатор и шестерню.Этот супертурбонагнетатель отличается от системы VanDyne, где вал турбонагнетателя соединен с коленчатым валом через шестерню, или нагнетателя с регулируемой скоростью Torotrak, где вариатор и шестерня соединяются с коленчатым валом только валом компрессора.

Предлагаемое нововведение позволяет достичь максимального среднего эффективного давления в тормозах 40 бар в дизельном двигателе на обедненной смеси с минимальным давлением λ 1.4. Нововведение обеспечивает высокий наддув на любой скорости, а также высокую эффективность преобразования топлива, превышающую 40%, на большей части графика нагрузки x скорости, отсутствие турбо-лага и снижение потерь тепла выхлопных газов.

Новинка включает теоретически готовые компоненты (конечно, турбокомпрессор, более сомнительно устройство с регулируемым передаточным числом).

Результаты расчетов должны быть проверены во время экспериментов с двигателем.

Что касается выхлопного тепла блока двигателя-генератора типа F1 (MGU-H), соединяющего вал турбонагнетателя с тяговой батареей, такой как [8], то предлагаемая конструкция имеет значительное преимущество в передаче энергии на коленчатый вал, а не на батарею, что увеличивает мощность двигателя в остальном не изменилась.С точки зрения эффективности чисто механическое соединение лучше, чем преобразование механической энергии в электрическую, затем химическую, затем обратно в электрическую и, наконец, в механическую энергию, как в MGU-H в стиле F1. Предлагаемое нововведение превосходит MGU-H типа F1 [8] как по мощности двигателя, так и по эффективности преобразования топлива и не требует гибридной электрической силовой передачи.

Этот результат мотивирует дальнейшие исследования механизма, который может значительно улучшить традиционные силовые агрегаты на базе дизельных двигателей.

Утверждение об электрическом MGU-H в стиле F1 следует из того факта, что предлагаемый механизм передает или получает энергию непосредственно от коленчатого вала или к нему без какого-либо преобразования энергии. В MGU-H типа F1 турбокомпрессор подает или получает энергию от накопителя энергии, батареи, или получает ее, с преобразованием механической энергии в электрическую, а затем в химическую энергию или преобразованием химической энергии в электрическую, а затем в механическую. энергия, с эффективностью каждого процесса преобразования энергии все, кроме единства.Кроме того, в то время как в предлагаемом устройстве турбонагнетатель передает дополнительную энергию, в конечном итоге доступную для коленчатого вала, и, следовательно, увеличивает чистую выходную мощность двигателя, в MGU-H типа F1 дополнительная мощность турбонагнетателя направляется в накопитель энергии, который может быть разряжен путем подачи энергия поступает в турбонагнетатель при восстановлении баланса энергии или в колеса через MGU-K системы рекуперации кинетической энергии, в этом случае снова возникают проблемы с преобразованием энергии. Хотя турбокомпрессор увеличенного размера имеет смысл с предлагаемым механическим соединением вала турбокомпрессора с коленчатым валом, нет никаких оснований использовать турбокомпрессоры увеличенного размера с электрическим MGU-H.

С максимальной эффективностью преобразования топлива в диапазоне от 40% для легковых автомобилей и выше 50% для грузовиков большой грузоподъемности и незначительными потерями эффективности в большей части диапазона нагрузок традиционные силовые агрегаты с дизельными двигателями превосходят все остальные. конкурент за экономию топлива по сравнению с реальными условиями вождения, в конечном итоге с системой рекуперации механической или электрической кинетической энергии, необходимой для подавляющих городских условий вождения, характеризующихся частыми стартами и остановками [12].

Что касается выбросов оксидов азота, ахиллова пята дизельного двигателя, работающего на обедненной смеси, до сих пор не имеющего дополнительной обработки, конкурирующей с трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором стехиометрического бензина, следует отметить, что следует сравнивать различные альтернативы массового транспорта. по всем соответствующим критериям, экологическим, экономическим и эксплуатационным характеристикам, на протяжении всего жизненного цикла транспортного средства, включая производство, эксплуатацию, техническое обслуживание и утилизацию, а также с помощью объективных испытаний [13].

В дополнение к дальнейшему развитию доочистки, производство оксидов азота также может быть уменьшено за счет использования прямого впрыска воды [14–16] в дополнение к рециркуляции выхлопных газов, поскольку эта мера может не только снизить склонность к детонации и ограничить потери тепла в бензиновых двигателях, а также снизить температуру газов сгорания там, где / когда это необходимо, в дизельном топливе с обедненным сжиганием.

Эта статья является лишь еще одним примером того, что еще есть значительные запасы для улучшения двигателя внутреннего сгорания.Если политически будущее двигателя внутреннего сгорания находится под угрозой [13], поскольку электромобиль предлагается для массовой мобильности до того, как будут решены проблемы с аккумулятором и производство возобновляемой электроэнергии, технически все еще нет лучшего варианта, чем внутренний двигатель. двигатель внутреннего сгорания, при этом все еще возможны значительные улучшения в конструкции двигателя внутреннего сгорания и в гибридизации трансмиссии.

BMEP

Среднее эффективное давление тормоза

CVT

Бесступенчатая трансмиссия

ICE

двигатель внутреннего сгорания

KERS

система рекуперации энергии

мотор-генератор тепла выхлопных газов

MGU-K

мотор-генератор кинетическая энергия

η

мощность на коленчатом валу vs.мощность потока топлива

η *

мощность на коленчатом валу и валу турбонагнетателя в зависимости от мощности потока топлива

λ

относительное соотношение воздух-топливо

Ссылки

[1] VanDyne, EA и Вагнер Р., Компания Woodward Governor Company, 2008. Презентация супертурбокомпрессора. На конференции DEER, Детройт (Мичиган), август. energy.gov/sites/prod/files/2014/03/f8/deer08_vandyne.pdf Поиск в Google Scholar

[2] Ван Дайн, Э.и Гендрон, Т.А., Woodward Governor Company, 2009. Супер-турбонагнетатель. Патент США 7,490,594. Поиск в Google Scholar

[3] Chadwell, C.J. and Walls, M., 2010. Анализ уменьшенного двигателя с наддувом с использованием 1-D моделирования CFD. Технический документ SAE № 2010-01-1231. Искать в Google Scholar

[4] Райли, М.Б., Ван-Дайн, Э. и Браун, Дж. У., Vandyne Superturbo, Inc., 2015. Супертурбонагнетатель с высокоскоростным тяговым приводом и бесступенчатой ​​трансмиссией. U.S. Patent 9, 217, 363. Искать в Google Scholar

[5] www.enginelabs.com/news/inside-look-variable-speed-supercharging-technology/ Искать в Google Scholar

[6] Cross, D . и Brockbank, C., 2009. Механическая гибридная система, состоящая из маховика и вариатора для автоспорта и основных автомобильных приложений, Технический документ SAE № 2009-01-1312. 10.4271 / 2009-01-1312 Искать в Google Scholar

[7] www.nissan-global.com/PDF/tcvt_e.pdf Искать в Google Scholar

[8] Boretti, A., 2017. Применение MGU-H типа F1 в турбокомпрессоре бензинового гибридного электрического легкового автомобиля, Нелинейная инженерия, 10.1515 / nleng-2016-0069. Искать в Google Scholar

[9] Карбоне, Г., Мангиаларди, Л. и Мантриота, Г., 2004. Сравнение характеристик полнотороидальных и полутороидальных тяговых приводов. Механизм и теория машин, 39 (9): 921–942.10.1016 / j.mechmachtheory.2004.04.003 Поиск в Google Scholar

[10] www.software.ricardo.com/Products/WAVE Поиск в Google Scholar

[ 11] www.gtisoft.com/gt-suite-applications/propulsion-systems/gt-power-engine-simulation-software/ Поиск в Google Scholar

[12] Боретти А., 2010 г., Сравнение экономии топлива высокоэффективного дизельного топлива и водорода. двигатели компактного автомобиля с системами рекуперации кинетической энергии на основе маховика, Международный журнал водородной энергии 35 (16): 8417–8424.10.1016 / j.ijhydene.2010.05.031 Поиск в Google Scholar

[13] Boretti, A. , 2017, Будущее двигателя внутреннего сгорания после «дизельных ворот», Технический документ SAE No.2017-28-1933. Поиск в Google Scholar

[14] Boretti, A. (2011), Стехиометрические измерения с закачкой воды, Международный журнал по водородной энергии 36: 4469–4473.10.1016 / j.ijhydene.2010.11.117 Поиск в Google Scholar

[ 15] Боретти А., Осман А. и Арис И. (2011), Прямой впрыск водорода, кислорода и воды в новый двухтактный двигатель, Международный журнал водородной энергетики 36: 10100–10106.10.1016 / j. ijhydene.2011.05.033 Искать в Google Scholar

[16] Boretti, A.(2013), Впрыск воды в двигатели с искровым зажиганием с прямым впрыском, с турбонаддувом, Applied Thermal Engineering, 52 (1): 62–68.10.1016 / j.applthermaleng.2012.11.016 Искать в Google Scholar

[17] Gamma Technologies LLC, " Публикации GT-SUITE ». https://www.gtisoft.com/gt-suite/publications, 2015 (по состоянию на 15 октября 2015 г.). Искать в Google Scholar

Получено: 2016-11-20

Принято: 2017-8-10

Опубликовано в Интернете: 2017-9-16

Опубликовано в печати: 2018-3- 26

© 2017 Walter de Gruyter GmbH, Берлин / Бостон

Эта статья распространяется на условиях Некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает неограниченное некоммерческое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинальная работа правильно цитируется.

Руководство для начинающих по изучению дизельных двигателей


Руководство для начинающих по изучению дизельных двигателей

Майк МакГлотлин

Не секрет, что большинство американцев больше привыкли к бензиновым двигателям, чем к дизелям. Статистические данные, собранные RL Polk, подтверждают это, поскольку всего 2,8 процента всех зарегистрированных легковых автомобилей (легковые автомобили, внедорожники, пикапы и фургоны) в 2013 году работали на дизельном топливе № 2. Безусловно, большинство людей в США ожидают найти искру. заглушки или блоки змеевиков, когда они открывают капот, а не турбокомпрессоры и топливные насосы (два очень важных элемента почти на каждом дизельном двигателе, с которым вы столкнетесь, отсюда и термин «турбодизель»).

Чтобы понять различия между дизельным и бензиновым двигателями, мы начнем со всех общих черт между ними. Тип топлива, сжигаемого любой силовой установкой, ничего не меняет по отношению к общему составу двигателя (то есть вращение коленчатого вала, движение шатунов и поршней вверх и вниз, нагнетание воздуха и отвод выхлопных газов). Фактически, одна и та же базовая архитектура очень похожа. Но то, что происходит в цилиндре в дизельном топливе, сильно отличается от того, что вы найдете в его бензиновых аналогах.

Проще всего объяснить разницу между бензиновыми и дизельными двигателями с помощью слов «воздух» и «топливо». В бензиновом двигателе воздушный поток - это все. Ты задыхаешь воздух. Дизельная мельница - полная противоположность. Он работает на основе ограничения количества впрыскиваемого топлива - воздух просто следует этому примеру. Следовательно, нет необходимости дросселировать поступающий воздух. С этой целью в дизельном двигателе также не создается вакуума.

Впускной воздух

Для наших целей мы будем использовать четырехтактный дизельный двигатель с турбонаддувом и промежуточным охлаждением, чтобы проиллюстрировать потоки воздуха и топлива через современную дизельную электростанцию.Свежий воздух поступает в корпус компрессора (сторона всасывания) турбокомпрессора и сжимается в крыльчатке компрессора, где создается наддув. Это делает воздух более плотным, но и намного теплее.

Для охлаждения сжатого воздуха перед его поступлением в головку (головки) цилиндров он проходит через охладитель наддувочного воздуха (также известный как промежуточный охладитель). Чаще всего используется промежуточный охладитель типа воздух-воздух и по сути представляет собой простой теплообменник. Интеркулер значительно снижает температуру всасываемого воздуха на пути к двигателю, и делает это с очень минимальной потерей наддува.

Компрессионное зажигание

Все становится интереснее, когда сжатый воздух нагнетается в цилиндр. Во время такта впуска, когда поршень опускается в нижнюю границу своего диапазона, впускной клапан (ы) открывается, позволяя «не дросселирующему» воздуху заполнить цилиндр. Это отличается от бензинового двигателя двумя способами: 1) газовые двигатели вводят смесь топлива и воздуха во время такта впуска и 2) в дизельном топливе воздух всасывается только во время такта впуска. Затем впускной клапан (-ы) закрывается, и начинается такт сжатия.По мере того, как поршень движется вверх, воздух, который когда-то заполнял цилиндр, теперь занимает всего 6% от площади, которую он занимал раньше. Этот воздух под огромным давлением мгновенно перегревается до более чем 400 градусов тепла, что более чем достаточно, чтобы дизельное топливо воспламенилось само по себе. Именно это и происходит в верхней части хода поршня. Ранее упомянутый перегретый воздух встречает порцию дизельного топлива (выпускаемого в цилиндр соответствующей топливной форсункой) в течение идеального промежутка времени, прежде чем поршень достигнет верхней мертвой точки и произойдет сгорание.Поскольку дизельный двигатель использует теплоту сжатия для воспламенения топлива, никакой помощи для начала процесса сгорания не требуется (например, свечи зажигания, например, в бензиновом двигателе).

Турбокомпрессоры делают дизели такими, какие они есть: великолепны

Последним этапом работы является такт выпуска, при котором отработавшие газы сгорания вытесняются из выпускных клапанов через выпускной коллектор в сторону турбины (выхлопа) турбонагнетателя. В обычном бензиновом двигателе нет турбонагнетателя, а это означает, что выхлопные газы, выходящие из двигателя, сразу же направляются в выхлопную трубу.Это не так в дизельном топливе, поскольку турбонагнетатель, который нагнетает свежий воздух в двигатель, фактически использует выхлопные газы, оставляя его, чтобы управлять самим. Поскольку турбокомпрессор состоит из турбинного (выпускного) колеса, имеющего общий вал с компрессорным (впускным) колесом, выхлопные газы всегда необходимы для подачи воздуха в двигатель. Одно зависит от другого. Мы разберем важность турбонагнетателя следующим образом: вы дросселируете топливо (отправляете дизельное топливо в двигатель), происходит сгорание, выхлопные газы покидают двигатель, вращая колесо турбины на выходе, которое поворачивает колесо компрессора, вводя воздух. в двигатель.Бесконечный цикл, если хотите. Тепловой КПД дизельного двигателя повышается за счет турбонагнетателя, поскольку он увеличивает объем поступающего в него воздуха, что создает основу для сжигания большего количества топлива.

Различия в горении

Одно из основных различий между дизельными и газовыми двигателями заключается в типе сгорания, который каждый из них использует. Как обсуждалось выше, в дизельном топливе, когда топливо наконец встречает сжатый воздух в цилиндре, результатом является сгорание. В бензиновом двигателе топливо и воздух смешиваются еще до того, как произойдет сгорание.Но, кроме того, камеры сгорания каждого двигателя расположены по-разному. В типичном бензиновом двигателе камера сгорания утоплена в головке (головках) цилиндров. В дизельном двигателе с прямым впрыском камера сгорания фактически находится внутри поршня. Эта камера сгорания чаще всего имеет конструкцию «мексиканская шляпа», которая состоит из утопленного отверстия в центре поршня. Внизу этого углубления имеется выступ конической формы. Благодаря расположению топливной форсунки непосредственно над ней, именно этот выступ позволяет оптимизировать распыление топлива и обеспечить идеальный процесс сгорания.Более чем в 99 процентах всех дизельных двигателей используется конструкция Mexican Hat, поскольку основную ударную нагрузку от взрыва сгорания принимает на центр поршня, а не на головку поршня. Это придает поршню исключительную надежность.

Прямой впрыск

Говоря простым языком, прямой впрыск означает, что форсунки системы выступают и распыляют прямо на верхнюю часть поршня. Здесь нет форкамеры или вихревой камеры, и топливо не должно проходить через впускной коллектор перед поступлением в цилиндр.При непосредственном впрыске весь процесс сгорания происходит быстрее, проще и намного эффективнее, чем в типичном бензиновом двигателе с многоточечным впрыском топлива. Дизели с прямым впрыском также работают при очень бедном соотношении воздух / топливо по сравнению с бензиновыми двигателями. Типичное соотношение воздух / топливо от 25: 1 до 40: 1 (дизельное топливо) по сравнению с 12: 1 до 15: 1 (бензин) дает некоторое представление о том, почему дизели настолько консервативны в отношении расхода топлива. Эффективность дополнительно подтверждается тем фактом, что современные дизельные двигатели с прямым впрыском впрыскивают топливо при давлении, приближающемся (или в некоторых случаях превышающем) 30 000 фунтов на квадратный дюйм.Это обеспечивает наилучшее распыление не только для эффективного сжигания, но и с низким уровнем отходящего тепла.

Начало впрыска по времени

Хотя термин «синхронизация» часто используется как в мире бензиновых, так и в дизельных двигателях, это одно слово означает две очень разные вещи в зависимости от того, с каким типом двигателя вы имеете дело. Излишне говорить, что важно проводить различие между ними. В бензиновом двигателе время относится к началу сгорания. В дизельном топливе синхронизация - это начало впрыска, или SOI (когда форсунка начинает распылять топливо в цилиндр).Опять же, все сводится к тому, что топливо (и система впрыска) является ключевым аспектом дизельного двигателя.

Момент. Много этого.

Люди, незнакомые с дизельными двигателями, часто задаются вопросом, почему и как они создают впечатляющий крутящий момент, который они создают. Отношение крутящего момента к мощности в дизельных двигателях редко бывает ниже 2: 1, а для двигателей тяжелой промышленности типично соотношение 3: 1 и даже 4: 1. Бензиновые двигатели намного ближе к соотношению 1: 1. Причина, по которой дизельные двигатели вырабатывают такой большой крутящий момент, связана с тремя ключевыми факторами: 1) наддув, создаваемый турбонагнетателем, 2) ход поршня и 3) давление в цилиндре.

В настоящее время серийные дизельные двигатели получают давление от 25 до 35 фунтов на квадратный дюйм прямо с завода. Для сравнения, наддув в 10 фунтов на квадратный дюйм часто считается чрезмерным в бензиновых двигателях. Лучшее в сжатом всасываемом воздухе (то есть наддув) в дизельном двигателе заключается в том, что он снижает насосные потери двигателя на такте впуска и увеличивает давление в цилиндре на рабочем такте (сгорание).

Коленчатые валы с длинным ходом всегда способствовали созданию крутящего момента, будь то бензиновый или дизельный двигатель.Но почему? Посмотрите на это так, как будто вы используете длинный гаечный ключ, чтобы ослабить очень тугой болт, а не более короткий гаечный ключ, который не мог справиться с работой с самого начала. Вы можете применить больший крутящий момент с большим рычагом, не так ли? Конечно вы можете. В длинноходном двигателе шатун может использовать большее усилие при повороте коленчатого вала (в то время как поршень опускается во время рабочего хода): следовательно, больший крутящий момент.

Как вы, возможно, уже догадались, давление в цилиндре, создающее крутящий момент, создается во время рабочего хода.Увеличение времени впрыска, которое происходит в цилиндре с более ранним началом впрыска (SOI), эффективно создает большее давление в верхней части поршня. Чем больше давление создается в верхней части поршня, тем создается больший крутящий момент.

Перестроен

Чрезвычайное давление в цилиндре, длинный ход и высокий уровень наддува не только объясняют, почему дизели создают крутящий момент, но также объясняют, почему дизельные электростанции построены с использованием таких сверхпрочных компонентов. Чтобы противостоять огромным нагрузкам, которые они испытывают, производители используют чугунные блоки с глубокой юбкой (и даже чугун с уплотненным графитом), коленчатые валы и шатуны из кованой стали и обычно используют головки цилиндров с минимум 6 болтами на цилиндр.Цельностальные поршни пользуются успехом даже в тяжелой промышленности и в двигателях класса 8. В целях долговечности дизельные двигатели имеют надстройку. В дизелях малого рабочего объема нередко можно найти заводскую штриховку, которая все еще присутствует на цилиндрах после 300 000 миль использования. И это нормально для внедорожного двигателя класса 8 - проехать от 750 000 до 1 000 000 миль между капитальными ремонтами.

Дизель никуда не денется

Метод сгорания, впрыска топлива и зажигания, используемый в дизельном двигателе, определенно отличает его от его бензинового аналога.Преимущество дизельного топлива по сравнению с бензиновыми электростанциями - это то, что выдвинуло его на передний план в сегодняшних разговорах об экономии топлива. В связи с быстрым приближением стандартов CAFE (средняя корпоративная экономия топлива), шумом вокруг гибридных автомобилей, кажущихся плоскими, и электромобилей, не обеспечивающих достаточный запас хода, в ближайшие годы все больше производителей обратятся к дизельным электростанциям, чем когда-либо прежде. Будьте уверены, дизельные двигатели здесь не только надолго - они вполне могут стать двигателем будущего.

Источники:

Diesel Power Magazine
Апрельский выпуск 2009 г., стр. 50

The Diesel Forum (данные R.L. Polk)
http://www.dieselforum.org/resources/top-10-states-of-diesel-drivers

TTS Power Systems (начало впрыска)

Книга: « Современные дизельные технологии: Дизельные двигатели »
Автор: Шон Беннет

Как это работает: дизельные двигатели
http://www.dieselpowermag.com/tech/1208dp_how_it_works_diesel_engines/


Конструкция и принцип действия турбокомпрессора - турбина

Турбонагнетатель основные функции принципиально не изменились со времен Альфреда Бюхи.Турбокомпрессор состоит из компрессора и турбины, соединенных общим валом. Турбина с приводом от выхлопных газов обеспечивает приводную энергию для компрессора.

Дизайн и функционирование

Турбина турбонагнетателя, состоящая из турбинного колеса и корпуса турбины, преобразует выхлопные газы двигателя в механическую энергию для привода компрессора. Газ, который ограничен площадью поперечного сечения потока турбины, приводит к при перепаде давления и температуры между входом и выходом.Это падение давления преобразуется турбиной в кинетическую энергию для привода турбинного колеса.

Есть два основных типа турбин: осевые и радиальные. В осевом типе, поток через колесо идет только в осевом направлении. В радиальных турбинах приток газа центростремительный, т.е.в радиальном направлении снаружи внутрь, и газ отток в осевом направлении.

До диаметра колеса около 160 мм используются только радиальные турбины.Этот соответствует мощности двигателя примерно 1000 кВт на турбокомпрессор. От 300 мм и более используются только осевые турбины. Между этими двумя значениями оба варианта возможны.

Поскольку турбина с радиальным потоком является наиболее популярным типом для автомобильной промышленности, следующее описание ограничено конструкцией и функциями этой турбины. тип. В улитке таких радиальных или центростремительных турбин давление выхлопных газов преобразуется в кинетическую энергию и выхлопные газы по окружности колеса направлен с постоянной скоростью к турбинному колесу.Передача энергии от кинетической энергия на валу происходит в турбинном колесе, которое сконструировано таким образом, чтобы почти вся кинетическая энергия преобразуется к тому времени, когда газ достигает колеса торговая точка.

Рабочие характеристики

Производительность турбины увеличивается по мере падения давления между входом и выходом. увеличивается, т. е. когда больше выхлопных газов забивается перед турбиной в результате более высоких оборотов двигателя, или в случае повышения температуры выхлопных газов из-за к более высокой энергии выхлопных газов.

Характерное поведение турбины определяется удельным поперечным сечением потока, поперечное сечение горловины в зоне перехода впускного канала к спиральной камере. За счет уменьшения этого поперечного сечения горловины больше выхлопных газов задерживается выше по потоку. турбина и производительность турбины увеличивается в результате более высокого давления соотношение. Таким образом, меньшее поперечное сечение потока приводит к более высокому давлению наддува.
Площадь поперечного сечения потока турбины может быть легко изменена путем замены турбины. Корпус.

Помимо площади проточного сечения корпуса турбины, площадь выхода на колесо Впуск также влияет на пропускную способность турбины. Обработка турбины Литой контур колеса допускает площадь поперечного сечения и, следовательно, давление наддува, быть отрегулированным. Увеличение контура приводит к увеличению площади поперечного сечения потока. турбины.

Турбины с изменяемой геометрией турбины изменяют поперечное сечение потока между улитками. канал и вход колеса. Площадь выхода на турбинное колесо изменяется на переменную направляющие лопатки или регулируемое скользящее кольцо, закрывающее часть поперечного сечения.

На практике рабочие характеристики турбин турбонагнетателя отработавших газов описываются картами, показывающими параметры потока в зависимости от давления в турбине. соотношение.Карта турбины показывает кривые массового расхода и КПД турбины для различные скорости. Чтобы упростить карту, кривые массового расхода, а также КПД, можно показать средней кривой

Для высокой общей эффективности турбокомпрессора согласование компрессора и Диаметр турбинного колеса имеет жизненно важное значение. Положение рабочей точки на карте компрессора определяет частоту вращения турбокомпрессора. Диаметр турбинного колеса должен быть таким, чтобы КПД турбины был максимальным в этом рабочем диапазоне.

Турбины двухступенчатые

Турбина редко подвергается постоянному давлению выхлопных газов. В импульсном режиме с турбонаддувом коммерческие дизельные двигатели, турбины с двойным входом позволяют снизить пульсации выхлопных газов. оптимизирован, поскольку более высокая степень сжатия турбины достигается за более короткое время. Таким образом, за счет увеличения степени сжатия эффективность повышается, улучшая очень важный временной интервал, когда через него проходит высокий, более эффективный массовый расход турбина.В результате этого улучшенного использования энергии выхлопных газов двигатель характеристики давления наддува и, следовательно, характеристики крутящего момента улучшаются, особенно при низких оборотах двигателя.

Турбокомпрессор с двухкамерной турбиной

Чтобы различные цилиндры не мешали друг другу во время зарядки В циклах обмена три цилиндра соединены в один выпускной коллектор.Двойной вход Затем турбины позволяют отдельно пропускать поток выхлопных газов через турбину.

Кожухи турбины водяного охлаждения

Турбокомпрессор с корпусом турбины с водяным охлаждением для морского применения

При проектировании турбокомпрессора необходимо также учитывать аспекты безопасности. На корабле Например, в машинном отделении следует избегать горячих поверхностей из-за опасности возгорания.Таким образом, корпуса турбин с водяным охлаждением или корпуса турбин, покрытые изоляционным материалом. материал используется для морских применений.

Исследование эксплуатационных характеристик дизельных двигателей старого поколения, оснащенных турбокомпрессорами

  • 1.

    Clean Air Asia: международная неправительственная организация. Правительства Вьетнама и Таиланда обновляют стандарты выбросов для используемых дизельных транспортных средств (2014 г.). http://cleanairasia.org/node12294/. По состоянию на 20 ноября 2016 г.

  • 2.

    Ханх, Северная Дакота; Han, N.T .; Винь, Н.Д .: Повышение эффективности и сокращение выбросов подержанных мотоциклов с использованием технологии гибкого топлива. J. Energy Inst (2016). https://doi.org/10.1016/j.joei.2016.09.004

  • 3.

    Эдвард Тео Шенг Джи, А .: Влияние механического турбонаддува на дизельный двигатель с турбонаддувом. TSAE-13AP-0103 (2013)

  • 4.

    Mamat, A.M.I .; Romagnoli, A .; Мартинес-Ботас, Р .: Характеристики турбины низкого давления для использования в составе турбокомпрессоров в умеренно-гибридном бензиновом двигателе с сильно уменьшенными габаритами.Энергетика 64 , 3–16 (2014)

    Статья Google ученый

  • 5.

    Шу, Г .; Gao, Y .; Tian, ​​H .; Wei, H .; Лян, X .: Исследование смесей на основе углеводородов, используемых в ORC (Органический цикл Ренкина) для рекуперации отработанного тепла двигателя. Энергетика 74 , 428–438 (2014)

    Статья Google ученый

  • 6.

    Sun, X .; Лян, X .; Shu, G .; Tian, ​​H .; Wei, H .; Ван, X.: Сравнение двухступенчатого и традиционного одноступенчатого термоэлектрического генератора при рекуперации отработанного тепла высокотемпературных выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Энергетика 77 , 489–498 (2014)

    Статья Google ученый

  • 7.

    Poran, A .; Тартаковский, Л .: Энергетическая эффективность двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыском и паровой конверсией метанола под высоким давлением. Энергетика 88 , 506–514 (2015)

    Статья Google ученый

  • 8.

    Zhu, S .; Deng, K .; Ку, С .: Термодинамический анализ внутрицилиндровой системы рекуперации отработанного тепла для двигателей внутреннего сгорания. Энергетика 67 , 548–556 (2014)

    Статья Google ученый

  • 9.

    Nikolaos, F.S .; Spyridon, I.R .; Антонис, К.А .; Георгиос, C.M .; Димитриос, Т.Х .: Разработка и проверка новой методологии моделирования турбонагнетателя для моделирования и диагностики двухтактных морских двигателей.Энергетика 91 , 952–966 (2015)

    Статья Google ученый

  • 10.

    Watson, N .; Janota, S .: Турбонаддув двигателя внутреннего сгорания. Макмиллан, Лондон (1982)

    Книга Google ученый

  • 11.

    Chiong, M.S .; Rajoo, S .; Martinez-Botas, R.F .; Косталл, A.W .: Прогноз производительности турбокомпрессора двигателя: одномерное моделирование турбины с двойным входом.Energy Convers. Manag. 57 , 68–78 (2012)

    Статья Google ученый

  • 12.

    Fajardo, J.P .; Navarro, R .; Гарсия-Куэвас, Л.М .: Определение характеристик радиальной турбины турбонагнетателя в пульсирующем потоке с помощью CFD и его применение для моделирования двигателей. Прил. Энергетика 103 , 116–127 (2013)

    Статья Google ученый

  • 13.

    Чжао Р.; Чжугэ, В .; Zhang, Y .; Инь, Й .; Chen, Z .; Ли, З .: Параметрическое исследование силовой турбины для утилизации отработанного тепла дизельного двигателя. Прил. Therm. Англ. 67 , 308–319 (2014)

    Статья Google ученый

  • 14.

    Katsanos, C.O .; Hountalas, D.T .; Заннис, Т.К .: Моделирование тяжелого дизельного двигателя с электрической системой турбонаддува с использованием рабочих диаграмм для компонентов турбокомпрессора и силовой турбины. Energy Convers. Manag. 76 , 712–724 (2013)

    Артикул Google ученый

  • 15.

    Marelli, S .; Carraro, C .; Marmorato, G .; Zamboni, G .; Капобианко, М .: Экспериментальный анализ производительности компрессора турбонагнетателя в нестабильной рабочей области и вблизи предела помпажа. Exp. Therm. Fluid Sci. 53 , 154–160 (2014)

    Статья Google ученый

  • 16.

    Burke, R.D .; Vag, C.R.M .; Шале, Д .; Чессе, П .: Теплообмен в турбинах турбонагнетателя в установившихся, пульсирующих и переходных условиях. Int. J. Поток теплоносителя 52 , 185–197 (2015)

    Статья Google ученый

  • 17.

    Эрикссон, Л .: Моделирование и управление двигателями SI и DI с турбонаддувом. Нефть, газ, наука. Technol. 62 , 523–538 (2007)

    Артикул Google ученый

  • 18.

    Cucchi, M .; Сэмюэл, С .: Влияние турбонагнетателя выхлопных газов на выбросы наноразмерных твердых частиц от двигателя с искровым зажиганием GDI. Прил. Therm. Англ. 76 , 167–174 (2015)

    Статья Google ученый

  • 19.

    Chiong, M.S .; Rajoo, S .; Martinez-Botas, R.F .; Косталл, A.W .: Прогноз производительности турбокомпрессора двигателя: одномерное моделирование турбины с двойным входом. Energy Convers. Manag. 57 , 68–78 (2012)

    Статья Google ученый

  • 20.

    Rakopoulos, C.D .; Dimaratos, A.M .; Giakoumis, E.G .; Ракопулос, округ Колумбия: Оценка влияния двигателя, нагрузки и параметров турбонагнетателя на переходные выбросы дизельного двигателя. Energy Convers. Manag. 50 , 2381–2393 (2009)

    Артикул Google ученый

  • 21.

    Кесгин, У .: Влияние системы турбонаддува на работу двигателя, работающего на природном газе. Energy Convers. Manag. 46 , 11–32 (2005)

    Статья Google ученый

  • 22.

    Карабектас, М .: Влияние турбонагнетателя на производительность и выбросы выхлопных газов дизельного двигателя, работающего на биодизеле. Обновить. Энергетика 34 , 989–993 (2009)

    Статья Google ученый

  • 23.

    Sarvi, A .; Fogelholm, C.J .; Зевенховен, Р .: Выбросы от крупномасштабных среднеоборотных дизельных двигателей: влияние режима работы двигателя и турбонагнетателя. Топливный процесс. Technol. 89 , 510–519 (2008)

    Артикул Google ученый

  • 24.

    Хейвуд, J.B .: Основы двигателя внутреннего сгорания. McGraw Hill Co., Нью-Йорк (1998)

    Google ученый

  • 25.

    TurbochargerSpecs.Blogspot.com. На платформе Blogger (2011 г.). http://turbochargerspecs.blogspot.kr/2011/02/garrett-gt22-gt2252-60-trim-260-hp.html. По состоянию на 26 декабря 2016 г.

  • 26.

    AVL: Boost для моделирования термодинамического цикла, руководство пользователя Boost, версия 3.2

  • 27.

    Rongchao, Z.; Weilin, Z .; Yangjun, Z .; Mingyang, Y .; Ricardo, M .; Йонг, Й .: Исследование характеристик двухступенчатой ​​турбины и ее влияние на характеристики турбовинтового двигателя. Топливный процесс. Energy Convers. Manag. 95 , 414–423 (2015)

    Статья Google ученый

  • 28.

    Мурат, К .: Влияние турбонагнетателя на производительность и выбросы выхлопных газов дизельного двигателя, работающего на биодизеле. Обновить. Энергетика 34 , 989–993 (2009)

    Статья Google ученый

  • 29.

    Rao, A.P .; Мохан П.Р .: Влияние наддува на производительность дизельного двигателя DI Diesel с хлопковым маслом. Energy Convers. Manag. 44 , 937–944 (2015)

    Статья Google ученый

  • 30.

    Арбаб, М.И.; Варман, М .; Masjuki, H.H .; Kalam, M.A .; Imtenan, S .; Sajjad, H .; Фаттах И.М.Р .: Оценка сгорания, производительности и выбросов оптимальной смеси пальм и кокосов в дизельных двигателях с турбонаддувом и без него.Energy Convers. Manag. 90 , 111–120 (2015)

    Артикул Google ученый

  • 31.

    Olt, J .; Никита, В .; Roots, J .; Ясинскас А .: Давление в цилиндрах дизельных двигателей с турбонаддувом и без наддува. Процедуры Eng. 100 , 350–359 (2015)

    Артикул Google ученый

  • 32.

    Bennett, M ​​.; Volckens, J .; Штанглмайер, Р.{14} \) В) выбросы дизельного двигателя. J. Aerosol. Sci. 39 , 667–678 (2008)

    Артикул Google ученый

  • Как работает турбокомпрессор?

    Для получения дополнительной информации о том, как работает турбо, вы можете прочитать более подробную информацию на этих других страницах ниже.

    Что такое турбокомпрессор?

    Проще говоря, турбокомпрессор - это своего рода воздушный насос, забирающий воздух с давлением окружающей среды (атмосферное давление), сжимающий до более высокого давления и пропускающий сжатый воздух в двигатель через впускные клапаны.

    В настоящее время турбины используются в основном в дизельных двигателях, но сейчас наблюдается переход к турбонаддувам в серийных бензиновых двигателях.

    Поскольку все двигатели зависят от воздуха и топлива, мы знаем, что увеличение любого из этих элементов в установленных пределах приведет к увеличению мощности двигателя, но если мы увеличим количество топлива, мы должны быть в состоянии сжечь его все.

    Для удовлетворения наших требований к мощности для этого требуется воздух; подача большего количества воздуха представляет гораздо больше проблем, чем заправка большего количества топлива.Воздух находится вокруг нас все время и находится под давлением (на уровне моря это давление составляет около 15 фунтов на квадратный дюйм). Именно это давление заставляет воздух поступать в цилиндры.

    Для увеличения расхода воздуха установлен воздушный насос (турбонагнетатель), в двигатель которого подается сжатый воздух.

    Этот воздух смешивается с впрыснутым топливом, позволяя топливу сгорать более эффективно, увеличивая выходную мощность двигателя.

    Еще одна сторона турбонаддува, которая может представлять интерес, - это двигатель, который регулярно работает на больших высотах, где воздух менее плотный и где турбонаддув восстанавливает большую часть потерянной мощности, вызванной падением давления воздуха.Мощность двигателя на высоте 8000 футов составляет всего 75% от его мощности на уровне моря.


    Как работает турбокомпрессор?

    Отработанные выхлопные газы двигателя используются для привода турбинного колеса, которое соединено валом с колесом компрессора. Компрессор или воздушное колесо всасывает воздух через воздушные фильтры и направляет его в двигатель.

    По мере того, как отработанные газы выпускаются из двигателя, они направляются в турбину или горячее колесо турбонагнетателя и, таким образом, завершают цикл.


    1. Захват

    Горячие газы, образующиеся при сгорании, не выходят через выхлопную трубу, а направляются в турбонагнетатель. Цилиндры внутри двигателя внутреннего сгорания срабатывают последовательно (не все сразу), поэтому выхлопные газы выходят из камеры сгорания нерегулярными импульсами.

    Обычные турбокомпрессоры с одной спиралью направляют эти нерегулярные импульсы выхлопных газов в турбину таким образом, что они сталкиваются и мешают друг другу, уменьшая силу потока.В отличие от этого, турбонагнетатель с двойной спиралью собирает выхлопные газы из пар цилиндров в чередующейся последовательности.

    2. Отжим

    Выхлоп ударяет по лопаткам турбины, вращая их со скоростью до 150 000 об / мин. Чередующиеся импульсы выхлопа помогают устранить турбо-лаг.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *