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

Характеристики турбокомпрессора с двигателем

Турбокомпрессоры HOLSET

Человечество давно заметило – ​любое топливо лучше всего горит на ветру. Столетиями кузнецы использовали принудительную подачу воздуха в плавильную печь и горн. А с появлением двигателей внутреннего сгорания уже в начале ХХ века начались эксперименты с наддувом по повышению мощности атмосферных моторов. Авиация, судостроение, промышленные двигатели гигантского объема – ​где только не использовался потом турбонаддув, а в автомобилях всплеск интереса к «наддутым» моторам появился после окончания Второй Мировой войны.
Современный ДВС не может быть атмосферным, без наддува. Не важно, какой это двигатель – ​бензиновый, газовый или дизельный, автомобильный или тепловозный. Иначе не добиться роста индикаторного КПД двигателя – ​улучшения его экономичности и увеличения мощности. В старых учебниках по теории двигателей, изданных лет 30-40 назад солидными советскими издательствами, говорилось о том, что турбонаддув обеспечивает увеличение мощности на 15-25 %, по отношению к мотору без наддува. Время показало, что в тот момент потенциал турбин явно недооценивали. Для российских перевозчиков показательны два примера: атмосферный дизель КАМАЗ‑740 при рабочем объеме 10,85 л развивал 210 л.с и 637 Н.м, ЯМЗ‑238 14,86 литра, 240 л.с./882 Н.м. Сегодня серийные длинноходные двигатели КАМАЗ‑740 60-й и 70-й серии, при объеме 11,76 литра имеют мощность 400 л.с./1766 Н.м. Ярославская «восьмерка» ЯМЗ‑6586 осталась при том же объеме, но мощность выросла до 420 л.с./1766 Н.м. У этих моторов есть и более мощные версии, к примеру, у ЯМЗ – ​500 сил и 1900 Н.м. Причем с двумя клапанами на цилиндр! То есть достигнут практически двукратный прирост мощности только за счет подачи воздуха в цилиндры под давлением, фаз газораспределения и настройки топливной аппаратуры. Та же самая история была с моторами по всему миру. У Scania в 1969 году появилась 14-литровая «восьмерка» с турбонаддувом DS 14 мощностью 335-385 л.с., а сейчас 16-литровый V‑8 развивает 730 л.с. У Volkswagen дизелизация начиналась с 50-сильных атмосферных «четверок» объемом 1600 см3, позже 1,7 л, а сейчас с двухлитровых моторов снимают 170 л.с. И это мы говорим о серийных моторах, а у спортивных или специальных версий мощность выше по сравнению с «атмосферниками» в 2,5-3 раза. Да, с турбонаддувом мотор получается сложнее и дороже за счет применения не только самого ТКР, но и из-за применения теплообменника наддувочного воздуха, серьезных изменений в системе смазки, применения специальных масел. Однако другого технического решения – ​нет.

Отлаженная конструкция

Производителей турбокомпрессоров много, но не каждому удается десятилетиями выпускать высококачественную продукцию, быть на острие технического прогресса, поставлять турбины не только на конвейеры ведущих автопроизводителей, но и полноценно обеспечивать вторичный рынок. Компания HOLSET – ​один из таких мировых лидеров.
В 1952 году в Великобритании, в городе Хаддерсфильд была создана частная компания HOLSET, выбравшая для себя как специализацию разработку и производство турбокомпрессоров для различных ДВС. Через 20 лет эта успешная производственная и инжиниринговая фирма влилась в состав транснациональной компании Cummins Inc. что позволило ей выйти на новые рынки по всему миру и завоевать лидирующие позиции в производстве турбокомпрессоров. Была создана широкая сеть инженерных, производственных и сервисных центров по всему миру. В 2006 году произошел ребрендинг и HOLSET получила название Cummins Turbo Technologies. Однако логотип HOLSET по-прежнему можно встретить на отливке турбокомпрессоров для двигателей рабочим объемом от 2,8 до 120 (ста двадцати!) л: от моторов для LCV, средних и тяжелых грузовиков, любых автобусов и строительной техники до промышленных дизелей и газовых двигателей. Продукцию HOLSET десятилетиями успешно используют практически все европейские, американские и азиатские моторостроители, но по условиям контракта не все об этом говорят.
Создавая новые дизельные и газовые двигатели конструкторы рассчитывают на применение именно турбин HOLSET. В конце 90-х компанией были разработаны и запущены
в производство первые ТКР VGT – ​с электронной регулировкой направляющего аппарата. Такие турбины не только обеспечивали более пологую характеристику протекания крутящего момента, но еще и способствовали уменьшению вредных выбросов в атмосферу. А через несколько лет такие турбокомпрессоры внесли свой вклад в обеспечение перехода по всему миру двигателей с экологических норм Евро‑3 на Евро‑4 и далее. На тяжелых грузовиках одними из первых высокотехнологичные турбины HOLSET в начале 2000-х годов начали применять моторостроители IVECO и Scania, причем – ​не скрывая этого.
Наиболее эффективны современные системы двухступенчатого турбонаддува, которые позволяют резко увеличить литровую мощность моторов. Сдвоенные турбины для такой схемы турбонаддува тоже давно разработаны и выпускаются CumminsTurboTechnologies. Сдвоенную турбину серийно применяли уже в конце 2000-х на 220-сильных «четверках» D 0834 для создания среднетоннажных грузовиков MANTGL полной массой 11990 кг – ​эти моторы ставили вместо более тяжелых шестицилиндровых дизелей D 0836 той же мощности. Сейчас MAN все настойчивее применяет двухступенчатый турбонаддув на своих «больших» дизелях. Наиболее мощные версии «четверки» Volkswagen объемом 2 л оснащены тоже двухступенчатым турбонаддувом. Самый современный мотор из Набережных Челнов, 12-литровый КАМАЗ‑910 в спортивной версии с двухступенчатой турбиной HOLSET развивает максимальную мощность не 500-550 л.с., а около 700 л.с.
Еще одна система, связанная с применением турбокомпрессора – ​так называемый турбокомпаунд. В ней используется энергия отработавших газов, которая позволяет дополнительной турбиной, через понижающий редуктор, «подкручивать» коленвал. У 12-литрового дизельного мотора турбокомпаунд дает «дармовую» прибавку мощности где-то на 50 л.с., увеличивается и крутящий момент. Если мощность оставлять той же, как и с обычным ТКР, то у двигателистов появляется возможность добиться более чистых экологических настроек. Такая турбина с редуктором – ​тоже одна из разработок HOLSET середины 90-х: ее применяли на американских грузовиках, а также соотечественники-конкуренты Scania и Volvo. В середине 2000-х годов обе шведских компании опять вернулись к теме применения турбокомпаунда. В 2008 году Scania применяла хитрую турбину на моторах DC 12, увеличив мощность с 420 до 470 л.с., примерно в этот же период у Volvo аналогичный 12-литровый двигатель D 12D развивал уже 500 л.с. Премьера самой новой разработки применения турбокомпаунда у Volvo Trucks должна состоятся этим летом. Mercedes-Benz отказался от своих дизелей V6 ОМ501 и V8 ОМ502 ради рядный «шестерок» именно из-за перспективы применения турбокомпаунда… С турбокомпаундом связывают перспективы реализации еще более высоких норм токсичности, чем Евро‑6… И в большинстве случаев, все это – ​продукция HOLSET!
В России турбины HOLSET идут на сборочные конвейеры моторного завода КАМАЗ – ​не только на его классические V-образные «восьмерки», их планируют ставить и на новый перспективный двигатель КАМАЗ‑910. Турбокомпрессоры Cummins Turbo Technologies также идут на комплектацию двигателей Cummins 4ISBe/6ISBe и Cummins ISL, изготавливаемые в Набережных Челнах на совместном предприятии «Камминз КАМА». Продукцию компании используют на дизелях для автомобилей «Группы ГАЗ» – ​на Ярославском моторном заводе, в частности, на рядных четырехцилиндровых моторах современного семейства ЯМЗ‑534.В Нижнем Новгороде турбины HOLSET стоят ​на «ГАЗелях» с двигателями Cummins ISF 2.8 Евро-4, как моделей «Бизнес», так и «ГАЗель-Next».

Система газотурбинного наддува двигателя КАМАЗ Евро-1

модели 740.11, 740.13, 740.14

Система газотурбинного наддува

Система газотурбинного наддува, за счет использования части энергии отработавших газов, обеспечивает подачу предварительно сжатого воздуха в цилиндры двигателя.

Читать еще:  Грм двигателя схема тойота

Наддув позволяет увеличить плотность воздуха, поступающего в цилиндры, в том же рабочем объеме сжечь большее количество топлива и, как следствие, повысить литровую мощность двигателя.

Система газотурбинного наддува двигателя состоит из двух взаимозаменяемых турбокомпрессоров, выпускных и впускных коллекторов и патрубков (см. рисунок).

Турбокомпрессоры устанавливаются на выпускных патрубках по одному на каждый ряд цилиндров. Выпускные коллекторы и патрубки изготовлены из высокопрочного чугуна ВЧ50. Уплотнение газовых стыков между установочными фланцами турбины турбокомпрессоров, выпускных патрубков и коллекторов осуществляется прокладками из жаростойкой стали. Прокладки являются деталями одноразового использования и при переборках системы подлежат замене. Газовый стык между выпускным коллектором и головкой цилиндра уплотняется прокладкой из асбо-стального листа, окантованного металлической плакированной лентой.

Выпускные коллекторы выполняются цельнолитыми, крепятся к головкам цилиндров болтами и контрятся замковыми шайбами. Для компенсации угловых перемещений головки болта крепления выпускного коллектора, возникающих при нагреве, под головку болта устанавливается специальная сферическая шайба.

Впускные коллекторы и патрубки выполняются литыми из алюминиевого сплава АК9ч и соединяются между собой при помощи болтов. Стыки между коллекторами и патрубками уплотняются паронитовыми прокладками. Для выравнивания давления между двумя рядами цилиндров впускные коллекторы соединяются объединительным патрубком.

Система турбонаддува двигателя должна быть герметична. При нарушении герметичности выпускного тракта снижается частота вращения ротора турбокомпрессора, а следовательно уменьшается количества воздуха, нагнетаемого в цилиндры, что приводит к увеличению тепло-напряженности деталей, снижению мощности и ресурса двигателя. Негерметичность впускного тракта приводит также к вышеперечисленным недостаткам и “пылевому” износу цилиндро-поршневой группы, следовательно преждевременному выходу двигателя из строя.

Смазка подшипников турбокомпрессоров осуществляется от системы смазки двигателя через фторопластовые трубки с металлической оплеткой. Слив масла из турбокомпрессоров осуществляется через стальные трубки в картер двигателя. Трубки слива между собой соединяются резиновым рукавом, который стягивается хомутами.

Воздух в центробежный компрессор поступает из воздухоочистителя, сжимается и подается под давлением во впускной патрубок двигателя. Выпускной патрубок компрессора и впускной патрубок коллектора между собой соединяются теплостойким резиновым рукавом, который стягивается хомутами.

На двигателях устанавливается турбокомпрессор ТКР7Н-1. ТКР7С-9 [рис. Турбокомпрессор ТКР 7С, Турбокомпрессор ТКР 7Н) или его зарубежный аналог S2B/7624TAE/1.00 D9 фирмы «Schwitzer». Применяемость турбокомпрессоров на конкретных моделях двигателей приведена в таблице 2. Технические характеристики турбокомпрессоров ТКР7С-9, ТКР7Н-1 приведены в табл. 3.

Турбокомпрессоры ТКР7С-9 и ТКР7Н-1 являются модификациями базовых моделей турбокомпрессоров ТКР7С и ТКР7Н соответственно. В тексте и рисунках приведены описания и изображения базовых моделей, которые являются общими для всех модификаций ТКР.

Турбокомпрессор ТКР7С-9

Турбокомпрессор ТКР7С-9 состоит из центростремительной турбины и центробежного компрессора, соединенных между собой подшипниковым узлом. Турбина с двух-заходным корпусом 7 из высокопрочного чугуна ВЧ40 преобразовывает энергию выхлопных газов в кинетическую энергию вращения ротора турбокомпрессора, которая затем в компрессорной ступени превращается в работу сжатия воздуха.

Ротор турбокомпрессора ТКР7С состоит из колеса турбины 9 с валом 10, колеса компрессора 20, маслоотражателя 16 и втулки 15, закрепленных на валу гайкой 19. Колесо турбины отливается из жаропрочного сплава по выплавляемым моделям и сваривается с валом из стали трением. Колесо компрессора с загнутыми по направлению вращения назад лопатками выполняется из алюминиевого сплава и после механической обработки динамически балансируется до величины 0,4 г.мм. Подшипниковые цапфы вала ротора закаливаются ТВЧ на глубину 1-1,5 мм до твердости 52-57 HRC. После механической обработки ротор динамически балансируется до величины 0.5 г.мм.

Втулка, маслоотражатель, колесо компрессора устанавливаются на вал ротора и затягиваются гайкой крутящим моментом 7,8-9,8 Н.м (0,8-1 кгс.м). После сборки ротор дополнительно не балансируется, лишь проверяется радиальное биение цапф вала. При значении радиального биения не более 0.03 мм на детали ротора наносятся метки в одной плоскости и ротор допускается на сборку турбокомпрессора. При установке ротора на корпус подшипников необходимо совместить метки на деталях ротора.

Ротор вращается в подшипниках 5, представляющих собой плавающие вращающиеся втулки. Осевые перемещения ротора ограничиваются упорным подшипником 4, защемленным между корпусом подшипников 3 и крышкой 2. Подшипники выполняются из бронзы БрО10С10.

Корпус подшипников турбокомпрессора с целью уменьшения теплопередачи от турбины к компрессору выполнен составным из чугунного корпуса ВЧ50 и крышки из алюминиевого сплава. Для уменьшения теплопередачи между корпусом турбины и корпусом подшипников устанавливается экран 11 из жаростойкой стали.

В корпусе подшипников устанавливается масло-сбрасывающий экран 14, который вместе с упругими разрезными кольцами 8 предотвращает утечку масла из полости корпуса.

Для устранения утечек воздуха в соединении “корпус компрессора – корпус подшипников” устанавливается резиновое уплотнительное кольцо 21.

Корпусы турбины и компрессора крепятся к корпусу подшипников с помощью болтов 12, 17 и планок 13, 18. Такая конструкция позволяет устанавливать их под любым углом друг к другу, что в свою очередь облегчает установку ТКР на двигатель.

Турбокомпрессор ТКР7Н

В отличие от турбокомпрессора ТКР7С, в конструкции турбокомпрессора ТКР7Н применяется изобарный однозаходный корпус турбины и в качестве подшипника бронзовая моно-втулка качающегося типа. Ротор турбокомпрессора состоит из колеса турбины с валом 16, колеса компрессора 8 и маслоотражателя 7, закрепленных на валу гайкой 6. Ротор вращается в подшипнике 1, удерживающемся от осевого и радиального перемещений фиксатором 12, который с переходником 13 является одновременно и масло-подводящим каналом.

Турбокомпрессор ТКР7Н
1- подшипник; 2 экран; 3- корпус компрессора; 4 – диффузор; 5, 18- уплотнительные кольца; 6- гайка; 7- маслоотражатель; 8 – колесо компрессора; 9- маслосбрасывающий экран; 10 – крышка; 11 – корпус подшипника; 12- фиксатор; 13- переходник; 14 – прокладка; 15 – экран турбины; 16- колесо турбины; 17 – корпус турбины.

В корпусе подшипника 11 устанавливаются стальные крышки 10 и маслосбрасывающий экран 9, который вместе с упругими разрезными кольцами 5 предотвращает течь масла из полости корпуса подшипника.

Для уменьшения теплопередачи от корпуса турбины к корпусу подшипника между ними установлен чугунный экран 15 и две стальные прокладки 14 или чугунный экран 15 и окантованная асбо-стальная прокладка 14.

Ввиду того, что ротор турбокомпрессора балансируется с высокой точностью, полная разборка и обслуживание агрегата должны осуществляться на специализированных предприятиях, имеющих необходимое оборудование, инструменты и приборы.

Рекомендуемые режимы работы двигателя с турбонаддувом

Во избежание подсоса масла из турбокомпрессоров и попадания его в цилиндры двигателя, на проточные части компрессора и турбины, не рекомендуется длительная, более 10 минут, работа двигателя на режиме холостого хода с частотой вращения коленчатого вала менее 700 об/мин . Это приводит к закоксовыванию поршневых колец, загрязненности проточной части компрессора и нагарообразованию на проточной части турбины.

При вынужденной работе двигателя на оборотах холостого хода (прогрев, накачка воздуха в баллоны тормозной системы и т.п.) необходимо поддерживать частоту вращения коленчатого вала не менее1000-1200 об/мин.

Перед остановкой двигателя после его работы под нагрузкой, необходимо установить режим холостого хода длительностью не менее 3-х минут во избежание перегрева подшипника турбокомпрессора и закоксовывания ротора. Резкая остановка двигателя после работы под нагрузкой запрещается.

Читать еще:  Cdi двигатель громко работает

Потеря мощности, дымление, высокий расход топлива, перегрев двигателя, высокая температура выхлопных газов, утечки масла из турбокомпрессора – это симптомы неполадок в работе систем, связанных с турбонаддувом.

Однако, всё это часто несправедливо относят к неисправности турбокомпрессора, так как дефекты других деталей двигателя приводят к аналогичным симптомам. Так как турбокомпрессор самонастраивающийся агрегат двигателя, только механические неисправности или загромождение воздушных и газовых каналов из-за грязи и посторонних предметов ухудшают его работу.

До замены турбокомпрессора определите вашу проблему, руководствуясь приведенной таблицей 4. Перед остановкой двигателя после его работы под нагрузкой, необходимо установить режим холостого хода длительностью не менее 3-х минут во избежание перегрева подшипника турбокомпрессора и закоксовывания ротора. Резкая остановка двигателя после работы под нагрузкой запрещается.

Турбокомпрессор ТКР 7 (700) (01;02)

Турбокомпрессор ТКР 7 характеризуется особым уровнем прочности, выносливости, жаро- и холодостойкости. Он устанавливается на дизельные двигатели, преимущественно, на Д-240, Д-260 и различные их модификации.

Цена: 10 000 руб.

Турбокомпрессор

Двигатель

Транспортное средство

Вес

Модификация

№ чертежа

К3000, МТЗ 1523,АМКОДОР

ТКР 7 — технические характеристики

Подача турбокомпрессора, кг/с0,27±0,005
Диаметр колеса компрессора, мм81,2
Диаметр колеса турбины, мм64,5
Частота вращения вала ротора, об/мин100000
КПД компрессора, не менее0,75
КПД турбины, не менее0,70
Габаритные размеры, мм212X173X212

Данное устройство помогает машине достичь принципиально нового уровня мощности и производительности. ТРК увеличивает эффективность дизеля за счет преумножения объема воздуха, перерабатываемого в цилиндрах. Таким образом любой, кто желает повысить продуктивность своей техники, может сделать это с помощью турбины, при этом не теряя в средствах – турбокомпрессор экономит топливо.

Основной проблемой, возникающей при эксплуатации ТКР 7, является загрязнение системы. Турбина будет служить вам долго и избежит подобного исхода, если вы будете уделять ей должное внимание. Вовремя меняйте масло, точно в сроки, установленные производителями, регулярно проверяйте уровень жидкости, при необходимости тут же доливайте ее, производите замену очистительных фильтров, ведь они, как барьер, будут предохранять турбину (а, следственно, и двигатель) от загрязнений.

Установка турбокомпрессора ТКР 7

  • Внимательно выбирайте турбину, к каждому типу техники подходит что-то определенное;
  • Снимите с изделия пластиковые заглушки и чехлы;
  • Не пробуйте изменить конструкцию системы ТКР 7, «подогнать» ее под свое удобство;
  • Устанавливать турбину нужно строго держа ее оси фланцев в вертикальном положении;
  • Подсоедините турбокомпрессор к выпускному коллектору дизельного двигателя;
  • Залейте достаточное количество масла, указанное в инструкции;
  • Перед запуском проверьте – все ли чисто, нет ли помех и инородных объектов в системе;
  • Протестируйте турбину ТКР 7 на вопрос герметичности, она не должна пропускать воздух;
  • В первый запуск турбина должна работать на 1000 оборотов в минуту примерно пол часа.

Вы можете быть уверены в своих знаниях и возможностях, но лучше не пытаться проводить эту процедуру самостоятельно, если вы не относите себя к разряду профессионалов. Мастера смогут сразу же увидеть возможные неполадки в системе и устранить их, обратившись в сервис, вы сделаете дальнейшее функционирование турбины не только долговечным, но и безопасным.

«ЧЕЛТРАКСНАБ» реализует продажу ТКР 7. Выбирая в качестве поставщиков нас, вы гарантируете своей технике долгую и комфортную жизнь. Поставки осуществляются во все города России и страны ближнего зарубежья в сжатые сроки. При оптовых закупах предоставляется скидка.

В разделе «Турбокомпрессоры» Вас может заинтересовать следующая продукция:

Турбокомпрессор: сердце системы наддува воздуха

Для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания широкое применение находят специальные агрегаты — турбокомпрессоры. О том, что такое турбокомпрессор, каких типов бывают эти агрегаты, как они устроены и на каких принципах основана их работа, а также об их обслуживании и ремонте читайте в статье.

Что такое турбокомпрессор?

Турбокомпрессор — основной компонент системы агрегатного наддува двигателей внутреннего сгорания, агрегат для повышения давления во впускном тракте двигателя за счет энергии отработавших газов.

Турбокомпрессор применяется для повышения мощности двигателя внутреннего сгорания без коренного вмешательства в его конструкцию. Данный агрегат повышает давление во впускном тракте двигателя, обеспечивая подачу в камеры сгорания увеличенного количества топливно-воздушной смеси. В этом случае сгорание происходит при более высокой температуре с образованием большего объема газов, что приводит к повышению давления на поршень и, как следствие, к росту крутящего момента и мощностных характеристик двигателя.

Применение турбокомпрессора позволяет увеличить мощность двигателя на 20-50% с минимальным увеличением его стоимости (а при более значительных доработках рост мощности может достигать 100-120%). Благодаря своей простоте, надежности и эффективности системы наддува на основе турбокомпрессоров находят самое широкое применение на всех типах транспортных средств с ДВС.

Типы и характеристики турбокомпрессоров

Сегодня существует большое разнообразие турбокомпрессоров, но их можно разделить на группы по назначению и применимости, типу используемой турбины и дополнительному функционалу.

По назначению турбокомпрессоры можно разделить на несколько типов:

  • Для одноступенчатых систем наддува — один турбокомпрессор на двигатель, либо два и более агрегатов, работающих на несколько цилиндров;
  • Для последовательных и последовательно-параллельных систем надува (различные варианты Twin Turbo) — два одинаковых или разных по характеристикам агрегата, работающих на общую группу цилиндров;
  • Для двухступенчатых систем наддува — два турбокомпрессора с различными характеристиками, которые работают в паре (последовательно друг за другом) на одну группу цилиндров.

Наиболее широкое применение находят одноступенчатые системы наддува, построенные на основе одного турбокомпрессора. Однако такой системе может присутствовать два или четыре одинаковых агрегата — например, в V-образных двигателях используются отдельные турбокомпрессоры на каждый ряд цилиндров, в многоцилиндровых моторах (более 8) могут применяться четыре турбокомпрессора, каждый из которых работает на 2, 4 или более цилиндров. Меньшее распространение получили двухступенчатые системы наддува и различные вариации Twin-Turbo, в них используется два турбокомпрессора с различными характеристиками, которые могут работать только в паре.

По применимости турбокомпрессоры можно условно разделить на несколько групп:

  • По типу двигателя — для бензиновых, дизельных и газовых силовых агрегатов;
  • По объему и мощности двигателя — для силовых агрегатов малой, средней и большой мощности; для высокооборотистых двигателей, и т.д.

Турбокомпрессоры могут оснащаться турбиной одного из двух типов:

  • Радиальной (радиально-осевой, центростремительной) — поток отработавших газов подается на периферию крыльчатки турбины, движется к ее центру и выводится в осевом направлении;
  • Осевой — поток отработавших газов подается вдоль оси (к центру) крыльчатки турбины и выводится с ее периферии.

Сегодня применяются обе схемы, но на двигателях небольшого объема чаще можно встретить турбокомпрессоры с радиально-осевой турбиной, а на мощных силовых агрегатах предпочтение отдается осевым турбинам (хотя это и не является правилом). Независимо от типа турбины, все турбокомпрессоры оснащаются центробежным компрессором — в нем воздух подается к центру крыльчатки и отводится от ее периферии.

Современные турбокомпрессоры могут иметь различный функционал:

  • Двойной вход — турбина имеет два входа, на каждый из них поступают отработавшие газы от одной группы цилиндров, такое решение снижает перепады давления в системе и улучшает стабильность наддува;
  • Изменяемая геометрия — турбина имеет подвижные лопасти или скользящее кольцо, посредством которых можно изменять поток отработавших газов на рабочее колесо, это позволяет изменять характеристики турбокомпрессора в зависимости от режима работы двигателя.
Читать еще:  Газ тигр тюнинг двигателя

Наконец, турбокомпрессоры отличаются основными эксплуатационными характеристиками и возможностями. Из основных характеристик этих агрегатов следует выделить:

  • Степень повышения давления — отношение давления воздуха на выходе компрессора к давлению воздуха на входе, лежит в пределах 1,5-3;
  • Подача компрессора (расход воздуха через компрессор) — масса воздуха, проходящая через компрессор за единицу времени (секунду), лежит в пределах 0,5-2 кг/с;
  • Рабочий диапазон оборотов — лежит в пределах от нескольких сотен (для мощных тепловозных, промышленных и иных дизелей) до десятков тысяч (для современных форсированных двигателей) оборотов в секунду. Максимальная скорость ограничена прочностью рабочих колес турбины и компрессора, при слишком высокой скорости вращения за счет центробежных сил колесо может разрушиться. В современных турбокомпрессорах периферийные точки колес могут вращаться со скоростями 500-600 и более м/с, то есть — в 1,5-2 раза быстрее скорости звука, это и обуславливает возникновение характерного свиста турбины;
  • Рабочая/максимальная температура отработавших газов на входе в турбину — лежит в пределах 650-700°С, в отдельных случаях достигает 1000°С;
  • КПД турбины/компрессора — обычно составляет 0,7-0,8, в одном агрегате КПД турбины обычно меньше КПД компрессора.

Также агрегаты отличаются размерами, типом монтажа, необходимостью применять вспомогательные компоненты и т.д.

Конструкция турбокомпрессора

В общем случае турбокомпрессор состоит из трех основных узлов:

  1. Турбина;
  2. Компрессор;
  3. Корпус подшипников (центральный корпус).

Турбина — агрегат, преобразующий кинетическую энергию отработавших газов в механическую энергию (в крутящий момент колеса), которая обеспечивает работу компрессора. Компрессор — агрегат для нагнетания воздуха. Корпус подшипников связывает оба агрегата в единую конструкцию, а расположенный в нем вал ротора обеспечивает передачу крутящего момента от колеса турбины на колесо компрессора.

Турбина и компрессор имеют схожую конструкцию. Основой каждого из этих агрегатов выступает корпус-улитка, в периферийной и центральной части которого расположены патрубки для соединения с системой наддува. У компрессора впускной патрубок всегда находится в центре, выпускной (нагнетательный) — на периферии. Такое же расположение патрубков у осевых турбин, у радиально-осевых турбин расположение патрубков обратное (на периферии — впускной, в центре — выпускной).

Внутри корпуса располагается колесо с лопатками специальной формы. Оба колеса — турбинное и компрессорное — удерживаются общим валом, который проходит через корпус подшипников. Колеса — цельнолитые или составные, форма лопаток турбинного колеса обеспечивает максимально эффективное использование энергии отработавших газов, форма лопаток компрессорного колеса обеспечивает максимальный центробежный эффект. В современных турбинах высокого класса могут использоваться составные колеса с керамическими лопатками, которые имеют низкую массу и обладают лучшими характеристиками. Размер колес турбокомпрессоров автомобильных двигателей — 50-180 мм, мощных тепловозных, промышленных и иных дизелей — 220-500 и более мм.

Оба корпуса монтируются на корпус подшипников с помощью болтов через уплотнения. Здесь располагаются подшипники скольжения (реже — подшипники качения специальной конструкции) и уплотнительные кольца. Также в центральном корпусе выполняются масляные каналы для смазки подшипников и вала, а в некоторых турбокомпрессорах и полости водяной рубашки охлаждения. При монтаже агрегат соединяется с системами смазки и охлаждения двигателя.

В конструкции турбокомпрессора могут быть предусмотрены и различные вспомогательные компоненты, в том числе детали системы рециркуляции отработавших газов, масляные клапаны, элементы для улучшения смазки деталей и их охлаждения, регулировочные клапаны и т.д.

Детали турбокомпрессора изготавливаются из специальных марок стали, для колеса турбины применяются жаропрочные стали. Материалы тщательно подбираются по коэффициенту температурного расширения, что обеспечивает надежность конструкции на различных режимах работы.

Турбокомпрессор включается в систему наддува воздуха, в которую также входят впускной и выпускной коллекторы, а в более сложных системах — интеркулер (радиатор охлаждения наддувного воздуха), различные клапаны, датчики, заслонки и трубопроводы.

Принцип работы турбокомпрессора

Функционирование турбокомпрессора сводится к простым принципам. Турбина агрегата внедряется в выпускную систему двигателя, компрессор — во впускной тракт. Во время работы мотора выхлопные газы поступают в турбину, ударяются о лопатки колеса, отдавая ему часть своей кинетической энергии и заставляя ее вращаться. Крутящий момент от турбины посредством вала напрямую передается на колеса компрессора. При вращении колесо компрессора отбрасывает воздух на периферию, повышая его давление — этот воздух подается во впускной коллектор.

Одиночный турбокомпрессор имеет ряд недостатков, основной из которых — турбозадержка или турбояма. Колеса агрегата имеют массу и некоторую инерцию, поэтому не могут мгновенно раскручиваться при повышении оборотов силового агрегата. Поэтому при резком нажатии на педаль газа турбированный двигатель разгоняется не сразу — возникает короткая пауза, провал мощности. Решением этой проблемы служат специальные системы управления турбиной, турбокомпрессоры с изменяемой геометрией, последовательно-параллельные и двухступенчатые системы наддува, и другие.

Вопросы обслуживания и ремонта турбокомпрессоров

Турбокомпрессор нуждается в минимальном техническом обслуживании. Главное — вовремя производить замену масла и масляного фильтра двигателя. Если мотор еще может какое-то время работать на старом масле, то для турбокомпрессора оно может стать смертельно опасным — даже незначительное ухудшение качества смазочного материала на высоких нагрузках может привести к заклиниванию и разрушению агрегата. Также рекомендуется периодически очищать детали турбины от нагара, что требует ее разбора, однако эту работу следует выполнять только с применением специального инструмента и оборудования.

Неисправный турбокомпрессор в большинстве случаев проще заменить, чем ремонтировать. Для замены необходимо использовать агрегат того же типа и модели, что был установлен на двигателе ранее. Монтаж турбокомпрессора с иными характеристиками может нарушить работу силового агрегата. Подбор, монтаж и настройку агрегата лучше доверять специалистам — это гарантирует правильное выполнение работ и нормальную работу двигателя. При правильной замене турбокомпрессора двигатель снова обретет высокую мощность и сможет решать самые сложные задачи.

Другие статьи

Винты, болты и гайки, разложенные по столу или в пластиковой емкости, легко теряются и повреждаются. Эту проблему при временном хранении метизов решают магнитные поддоны. Все о данных приспособлениях, их типах, конструкции и устройстве, а также о выборе и применении поддонов — читайте в этой статье.

В подвесках грузовых автомобилей, автобусов и другой техники предусмотрены элементы, компенсирующие реактивный момент — реактивные штанги. Соединение штанг с балками мостов и рамой осуществляется с помощью пальцев — об этих деталях, их типах и конструкции, а также о замене пальцев читайте в статье.

Многие модели автомобилей МАЗ оснащаются приводом выключения сцепления с пневматическим усилителем, важную роль в работе которого играет клапан включения привода. Все о клапанах включения привода сцепления МАЗ, их типах и конструкции, а также о подборе, замене и ТО данной детали — узнайте из статьи.

При ремонте поршневой группы двигателя возникают сложности с установкой поршней — выступающие из канавок кольца не позволяют поршню свободно войти в блок. Для решения этой проблемы используются оправки поршневых колец — о данных приспособлениях, их типах, конструкции и применении узнайте из статьи.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector