Давление наддува для дизельных двигателей

Наддув

Наддув — принудительное повышение давления воздуха выше текущего уровня атмосферного в системе впуска двигателя внутреннего сгорания, приводящее к увеличению плотности и массы воздуха в камере сгорания перед тактом рабочего хода, что, согласно правилу стехиометрической горючей смеси для конкретного типа мотора, позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить крутящий момент (и мощность, соответственно) при сравнимой частоте вращения. В широком смысле, повышение удельной/литровой мощности ДВС при текущем уровне атмосферного давления и есть основная цель наддува. Буквальным следствием этой технической особенности стало одно из ранних применений наддува для компенсации высотного падения мощности в авиационных маршевых ДВС.

Также, наддув есть любого рода создание повышенного давления в принципе. Существуют понятия наддува кабин высотных и космических летательных аппаратов для создания подходящих для людей условий, наддува баков гидросистем для предотвращения вспенивания рабочей жидкости и т. д.

Возможен агрегатный наддув и безагрегатный наддув.

РАЗВИТИЕ СИСТЕМ ТУРБОНАДДУВА ДИЗЕЛЕЙ ДО 2000 ГОДА

Рассмотрим особенности развития систем турбонаддува дизелей с рабочим объемом 1,9 л фирмы Volkswagen, применяемых на автомобилях Golf, по мере развития Европейских экологических стандартов от Евро 0 до Евро 3.

Рисунок 1. ВСХ по абсолютному давлению наддува pk дизелей с рабочим объемом 1,9 л фирмы Volkswagen [2]

На рис. 1 приведены внешние скоростные характеристики (ВСХ) по абсолютному давлению наддува дизелей с системами одноступенчатого турбонаддува с регулируемыми турбокомпрессорами:

— с клапаном перепуска части ОГ, минуя турбину (ВСХ 1, 2);

— с регулируемым сопловым аппаратом турбины (ВСХ 3-5).

Анализ ВСХ 1 — 5 показывает, что данные турбокомпрессоры обеспечивают:

— максимальное повышение давления наддува в диапазоне частот вращения коленчатого вала от 1000 до 2000 мин-1;

— поддержание максимального давления наддува рk.max в диапазоне частот вращения коленчатого вала от 2000 до 4000 мин-1;

— увеличение максимального давления наддува рk.max от 1,8 до 2,5 Бар по мере перехода от Евро 0 к Евро 3, при этом литровая мощность дизелей возрастает от 34,7 до 57,9 кВт/л.

При уровне форсирования дизелей фирмы Volkswagen более 42 кВт/л в системах одноступенчатого турбонаддува потребовалось применение турбокомпрессора с регулируемым сопловым аппаратом турбины для выполнения требований экологических стандартов Евро 2, 3.

Дальнейшее развитие экологических стандартов привело к совершенствованию одноступенчатых систем турбонаддува и разработке двухступенчатых систем наддува для дизелей Евро 4 — 6 с сохранением вышеотмеченных тенденций.

Способ проверки давления наддува.

Необходимое оборудование:

1. Манометр
2. Шланги
3. Переходники

Предварительные операции:

1. Воспользуйтесь данными/инструкциями по эксплуатации изготовителя вашего автомобиля и определите по ним диапазон изменения максимального давления наддува.
2. На большинстве двигателей давление наддува можно взять прямо с впускного коллектора(выводы на впускном коллекторе закрытые специальными заглушками).
3. Подсоедините один конец шланга к впускному коллектору. Убедитесь в том, что он подключен после дроссельной заслонки.
4. Аккуратно проведите шланг в подкапотном пространстве так, чтобы он не касался подвижных деталей в двигателе и не создавал препятствий их движению. Другой конец шланга выведите в салон.
5. Подсоедините в салоне манометр к шлангу.

Проверка наддува:

1. Запустите двигатель и дождитесь, пока температура охлаждающей жидкости достигнет рабочего диапазона температур.
2. Найдите длинный ровный участок дороги, выберите 3 или 4 передачу в КП и разгоните двигатель до 3000 об/мин.
3. Нажимайте на педаль газа, при этом поддерживайте обороты двигателя около 3000 об/мин, для этого используйте педаль тормоза.
4. Когда педаль газа будет выжата до конца, проверьте показания манометра(давление наддува).
5. Если давление наддува требует регулировки, обратитесь за рекомендациями по его регулировке к изготовителю вашего автомобиля.

Замечания:

1. Если во время проверки наддува, двигатель будет постукивать или детонировать, то необходимо прекратить испытания.
2. Во время данного испытания тормоза очень сильно нагреваются, поэтому необходимо как можно быстрее его произвести(лучше всего в течении 5 сек. для предотвращения перегрева и выхода из строя тормозов).

Замерить давление наддува турбокомпрессора очень легко. Надо всего лишь заехать в магазин и купить несколько предметов:

1) Манометр (желательно, что бы манометр показывал давление от -1 до 2.0 бар.)

2) Трубку около 2м. длиной (самое лучшее чтоб диаметр пластиковой трубки был 3мм диаметром)

3) Тройник диаметром 3мм.

4) Три резиновых или силиконовых трубки с внутренним диаметром 2.5-2.8мм

5) Игла от медицинского шприца (игла нужна только для нового поколения дизелей)

Надо не забыть, что давление измеряют когда транспортное средство идет под нагрузкой, а не газуя при стоячей машине (некоторые механики подключают манометр в систему давления, нажимают на газ и смотрят показания давления). Этот способ измерения может быть как правильным, так и не правильным. Как это понять?

Если у вас в автомобиле установлен турбокомпрессор нового поколения, то рабочее давление он может создать и без нагрузки двигателя, но это не означает, что турбокомпрессор не будет превышать номинального давления под нагрузкой. Так что лучше всего измерять давление турбокомпрессора при езде (под нагрузкой) нажав педаль газа. Если хотите реально проверить давление грузовика, то лучше ехать с грузом или с нажатым тормозом, что бы имитировать нагрузку.

Куда подключать манометр?

Манометр подключается в систему впускного коллектора.

Его можно подключит к любой трубке, которая выходит из впускного коллектора. Манометр подключается через тройник.

На некоторых дизелях нового поколения нет никаких трубок, куда можно подключиться. Тогда используется игла. Надо отпустить любой хомут с патрубков системы давления и вставить иглу между патрубками, так что бы острый конец иглы был в системе давления, закрутить хомут, но не перестараться, а то может перегнуть иглу и ваше показание будет равно 0. К игле подключить манометр и ехать.

Виды клапанов

Электромагнитный клапан управления турбиной представляет собой электромеханическое устройство, которое открывает или закрывает проходные сечения. Используется для регулировки потока воздуха. Электромагнитный буст-контроллер характеризуется рабочим давлением, рабочей средой, температурой работы, температурой окружающей среды, ресурсом и опцией клапанов.

Байпасный (внешний) клапан зачастую встраивается в мощных автомобилях (от 400 л.с.), для установки понадобится перекрестная труба или же изменение части коллектора.

Внутренний клапан используется во многих автомобилях с дизельным турбодвигателем. Чтобы достичь нужного давления, заслонка данного механизма приоткрывает поступление отработанных газов, а для набора таких газов закрывается.

Клапан регулировки наддува, пример – видео:

Не все так просто

Несмотря на воображаемую простоту самой идеи и конструкции газонаддува, создание работоспособных агрегатов турбонаддува вместе с устройствами регуляции на практике оказалось задачей непростой. Для ее решения были нужны глубокие теоретические и прикладные исследования, а также создание высокотехнологических производственных процессов. Это было связано с тем, что вал турбокомпрессора вращается с частотой свыше 100 000 мин-1. При этом температура крыльчатки турбины, которая взаимодействует с отработанными газами, близкая к 1000 °С, тогда как со стороны короткого вала, в зоне крыльчатки компрессора, она в пять раз меньше. Понятно, что даже обеспечение кратковременной работы такого устройства — проблема.

И все же проблемы турбонаддува на двигателях постепенно развязывались. Применять турбонаддув на серийных автомобильных двигателях начала немецкая компания BMW, выпустив в 1973 году модель BMW 2002 turbo. Учуяв выгодную технологию по стопам BMW пошли Porshe (911-я 1974 года) и Saab (Saab-99 1978 годы). А вскоре – и весь мир..

Установленные на них турбокомпрессоры обеспечивают при впускании небольшое (от 0,25 до 0,55 кгс/см2) избыточное давление. Благодаря этому крутящий момент двигателя достигает максимума уже при частоте вращения коленчатого вала 1600 — 1800 мин-1. Кроме того, они отличаются рекордной экономичностью и отвечают последним экологическим стандартам.

Прогресс турботехники привел к тому, что в настоящее время часть даже легковых автомобилей с турбонаддувними двигателями составляет приблизительно половину общего числа автомобилей в возрасте до 5 лет и продолжает увеличиваться. Из них порядка 20 % — бензиновые автомобили, другие — дизельные. Такое соотношение не случайно. Дизели существенно лучше приспособленные к наддуву вообще и к турбонаддуву в частности.

Порядок проверки

Если нет возможности проверить турбинное устройство в автосервисе, то это можно сделать самостоятельно, не покидая гаража.
Для начала проводится визуальный осмотр устройства. Изучается цвет дыма. Беловатые выхлопы говорят о том, что воздуховоды забиты, либо сливной масляный провод засорен. Если дым напоминает копоть, то подтверждает утечку масла. Сизость дымка говорит о том, что течет масло. После попадания в камеру, оно придает дыму сизоватость. Чтобы убедиться в своей правоте, необходимо снять фильтр очистки воздуха. Если он чист – причину искать следует в другом.

Теперь двигатель следует прогреть и приступить к очередному проверочному этапу, и пригласить на помощь напарника. Ищем патрубок, идущий от турбины к впускному коллектору. Пережав патрубок, даем команду давить на газ несколько секунд. По второй команде педаль резко отпускается. Рука, лежащая на патрубке, будет ощущать, как он расширяется. Это свидетельствует о том, что воздушное давление велико. Если такого не происходит – турбина вышла из строя.
Проще всего, если есть датчик давления турбины. По его работе быстро определяется пригодность турбинного устройства.
Необходимо помнить, что турбина считается довольно чувствительной частью мотора, и способна утратить работоспособность по малейшим причинам. Но продлить ее срок эксплуатации возможно, организовав за двигателем минимальный уход.

Турбированный мотор: правила эксплуатации

Чтобы дизельная турбина работала с максимальным КПД и как можно дольше не выходила из строя, нужно придерживаться определенных правил в процессе эксплуатации автомобиля:

• придерживаться графика замены масла, что позволит не допустить засорения маслопровода абразивами;
• использовать качественное моторное масло, соответствующее по характеристикам в паспорте двигателя;
• не трогаться сразу после включения мотора – движок должен быть прогрет;
• сразу после прекращения движения не выключать двигатель, дав ему хотя бы 10 секунд поработать на холостых оборотах.