Как работает турбина на дизельном двигателе видео – АвтоТоп

Турбированный дизельный двигатель: устройство турбины, принцип её работы. Недостатки и правила эксплуатации дизельного мотора с турбонаддувом.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Итак, идея «пустить в дело» энергию отработанных выхлопных газов появилась уже вскоре после изобретения и успешных опытов применения двигателей внутреннего сгорания. Немецкие инженеры и первопроходцы автомобиле- и тракторостроения, во главе с Дизелем и Даймлером, провели первые опыты по повышению мощности двигателя и снижению расхода топлива с помощью нагнетания сжатого воздуха от выхлопов.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува

Готдиб Даймлер выпускал вот такие автомобили, а уже задумывался о внедрении системы турбонаддува

Но первым, кто построил первый эффективно работающий турбокомпрессор, стали не они, а другой инженер – Альфред Бюхи. В 1911 году он получил патент на своё изобретение. Первые турбины были таковы, что использовать их было возможно и целесообразно только на крупных двигателях (например, судовых).

Далее турбокомпрессоры начали использоваться в авиационной промышленности. Начиная с 30-х годов ХХ века, в Соединённых Штатах регулярно запускались в «серию» военные самолёты (как истребители, так и бомбардировщики), бензиновые двигатели которых были оснащены турбонагнетателями. А первая в истории грузовая автомашина с турбированным дизельным мотором была сделана в 1938 году.

В 60-е годы корпорация «Дженерал Моторс» выпустила первые легковые «Шевроле» и «Олдсмобили» с бензиновыми карбюраторными двигателями, оснащёнными турбонаддувом. Надежность тех турбин была невелика, и они быстро исчезли с рынка.

Об истории изобретения и внедрения турбонаддува 01

Oldsmobile Jetfire 1962 года – первый серийный автомобиль с турбонаддувом

Мода на турбированные моторы вернулась  на рубеже 70-х/80-х, когда турбонаддув начали широко использовать в создании спортивных и гоночных автомобилей. Приставка «турбо» стала чрезвычайно популярной и превратилась в своеобразный лейбл. В голливудских фильмах тех лет супергерои нажимали на панелях своих суперкаров «магические» кнопки «турбо», и машина уносилась вдаль. В реальной же действительности турбокомпрессоры тех лет ощутимо «тормозили», выдавая существенную задержку реакции. И, кстати, не только не способствовали экономии топлива, а наоборот, увеличивали его расход.

Первые действительно успешные попытки внедрения турбонаддува в производство автомобильных двигателей серийного производства осуществили в начале 80-х годов «SAAB» и «Mercedes». Этим передовым опытом не замедлили воспользоваться и другие мировые машиностроительные компании.

В Советском Союзе разработка и внедрение в «серию» турбированных двигателей была связана, прежде всего, с развитием производства тяжёлых промышленных и сельскохозяйственных тракторов –

«ЧТЗ»

, «Кировец»; суперсамосвалов «БелАЗ» и т.п. мощной техники.

Почему в итоге турбины получили распространение именно на дизельных, а не бензиновых двигателях? Потому что дизельные моторы имеют гораздо большую степень сжатия воздуха, а их выхлопные газы – более низкую температуру. Соответственно, требования к жаропрочности турбины гораздо меньше, а её стоимость и эффективность использования – гораздо больше.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Мотор, на который установлен турбонаддув, называется турбодизелем.

  • Принцип работы турбины на дизельном двигателе
  • Устройство турбины дизельного двигателя
  • Как работает турбина на дизельном двигателе
  • Как работает турбонаддув
  • Минусы использования турбокомпрессора
  • Турбированный мотор: правила эксплуатации
  • Как работает турбина: видео
  • Что такое турбо-яма?
  • Функция турбины, настройка
  • Использование двух турбокомпрессоров и других турбо деталей
  • Схема турбины с изменяемой геометрией (VNT)
  • Система смазки
  • Типы турбин
  • Паровая турбина
  • Источники:

Принцип работы турбины на дизельном двигателе - изображение 1

Устройство системы турбонаддува

Система турбонаддува состоит из двух частей: из турбины и турбокомпрессора. Турбина служит для преобразования энергии отработанных газов, а компрессор – непосредственно для подачи многократно сжатого атмосферного воздуха в рабочие полости цилиндров. Главные детали системы – два лопастных колеса, турбинное и компрессорное (так называемые «крыльчатки»). Турбокомпрессор представляет собой технологичный насос для воздуха, приводимый в действие вращением ротора турбины. Единственная его задача – нагнетание сжатого воздуха в цилиндры под давлением.

Чем больше воздуха поступит в камеру сгорания, тем большее количество солярки дизель сможет сжечь за конкретную единицу времени. Результат – существенное увеличение мощности мотора, без необходимости наращивания объёма его цилиндров.

Составные части устройства турбонаддува:

  • корпус компрессора;
  • компрессорное колесо;
  • вал ротора, или ось;
  • корпус турбины;
  • турбинное колесо;
  • корпус подшипников.

Основа системы турбонаддува – это ротор, закреплённый на специальной оси и заключённый в особый жаропрочный корпус. Беспрерывный контакт всех составных частей турбины с чрезвычайно раскалёнными газами определяет необходимость создания как ротора, так и корпуса турбины из специальных жаропрочных металлосплавов.

Устройство системы турбонаддува

Крыльчатка и ось турбины вращаются с очень высокой частотой и в противоположных направлениях. Это обеспечивает плотный прижим одного элемента к другому. Поток отработанных газов проникает вначале в выпускной коллектор, откуда попадает в специальный канал, что расположен в корпусе турбо-нагнетателя. Форма его корпуса напоминает панцирь улитки. После прохождения этой «улитки» отработанные газы с разгоном подаются на ротор. Так и обеспечивается поступательное вращение турбины.

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Ось турбонагнетателя закреплена на специальных подшипниках скольжения; смазка осуществляется подачей масла из системы смазки моторного отсека. Уплотнительные кольца и прокладки препятствуют утечкам масла, а также прорывам воздуха и отработанных газов, а также их смешиванию. Конечно, полностью исключить попадание выхлопа в сжатый атмосферный воздух не удаётся, но в этом и нет большой необходимости…

Особенности турбины на дизельном двигателе

Современные турбированные моторы, независимо от производителя и модели, имеют похожий принцип строения. Они характеризуются компактными размерами и простотой установки.

Большинство турбин выполнено в виде улитки. Ее каналы, предназначенные для выведения воздуха, на выходе сужены. Благодаря этому усиливается давление газов внутри и увеличивается скорость вращения турбины, а мощность мотора увеличивается.

Для производства корпусов двигателей применяются разные материалы – чугун либо алюминиевый сплав.

Фото 2 - как проверить турбину на дизельном двигателе

Мы поставляем турбины для следующей техники:

КамАЗ 53605, 5308,  4308, 43253, 65115, 43255

МАЗ 4371W2 “Зубренок”, 5516W4-420-000, 5551W3-425-000, 5337W3-440-000

AVIA D60, D75, D80, D85, D90, D100, D110, D120

IVECO EuroCargo Tector

DAF CF65, LF45, LF55

Higer KLQ6885Q; KLQ6891GA

КАВЗ 4235, 4238

ПАЗ 3203, 3204

ЛиАЗ 5256.53

ZhohgTong LCK6105GM, LCK6798H, LCK6898H, LCK6935H 

Solbus Solcity SWN11

ЛиАЗ 5256.53, 5256.53-01

НЕФАЗ 5299

Волжанин «Ритмикс AVIA»

Youtong ZK 6118 HGA, ZK6129H, ZK 6737 D, ZK 6852 HП, ZK6899HA

Higer KLQ 6826 Q, KLQ 6891 GA, KLQ 6928 Q, KLQ 6109GL, KLQ 6119TQ​ 

ZhohgTong LCK6126HG

МАРЗ 4251

вилочные погрузчики Hyster H16.00XMS-12, H16.00XM-12, H18.00XMS-12, H18.00XMS-12, Maximal, Hangcha CPCD80, CPCD100, CPCD140, CPCD160

экскаваторы Komatsu

Golden Dragon

ShenLong

Dong Feng

Yutong ZK6119HA

комбайны Acros 560,

бульдозеры, экскаваторы DRESSTA 534C; DRESSTA TD-15M Extra, TD-20M Extra, ROBEX 320 LC-7, Samsung, JCB, Buhler Versatile 250; Versatile 280

НЕФАЗ,

КАВЗ 4235 Аврора,

ПАЗ 3237,

КАВЗ 4238 Аврора,

YUTONG Ютонг ZK-6737D,

Камаз 4308,

КамАЗ 43253,

КамАЗ 43255;  

CASE 821E,

катков Dynapac CA300D, CA500D, CA600D, CA610D

ПАЗ-3203,

ПАЗ-3204,

ПАЗ-32054-03,

ПАЗ-3237,

ПАЗ-320402-03

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.

Что такое турбо-яма?

Крыльчатка турбокомпрессора способна развивать до двухсот тысяч оборотов в минуту, благодаря чему данное устройство отличается большой инерционностью или, говоря иначе, имеет «турбо-яму», которая проявляется при резком нажатии на педаль газа. В этот момент крыльчатка медленно приводится в движение, и приходится некоторое время ждать, чтобы автомобиль начал набирать скорость.

Этот эффект имеет продолжительность всего несколько секунд, но, тем не менее, он не доставляет особого удовольствия при разгоне машины. На сегодняшний день производители смогли устранить эффект «турбо-ямы» путем установки двух перепускных клапанов. Один предназначен для выработанных газов, задача второго состоит в том, чтобы перепускать избыток воздуха в трубопровод турбокомпрессора из впускного коллектора.

Благодаря этой системе обороты крыльчатки при сбросе газа уменьшаются в замедленном темпе, в то время как при резком нажатии на педаль акселератора происходит поступление воздушной массы в двигатель в полном объеме.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Не один десяток лет потребовался инженерам, чтобы создать действительно эффективно работающий турбокомпрессор. Ведь это только в теории всё выглядит гладко: от преобразования энергии отработанных газов можно «вернуть» утерянный процент КПД и значительно увеличить мощность двигателя (например, со ста до ста шестидесяти лошадиных сил). Но на практике подобного почему-то не получалось.

Кроме того, при резком нажатии на акселератор приходилось ждать увеличения оборотов мотора. Оно происходило только через некоторую паузу. Рост давления выхлопных газов, раскрутка турбины и загонку сжатого воздуха происходили не сразу, а постепенно. Данное явление, именуемое «turbolag» («турбояма») никак не удавалось укротить. А справиться с ним получилось, применив два дополнительных клапана: один – для перепускания излишнего воздуха в компрессор через трубопровод из двигательного коллектора. А другой клапан – для отработанных газов. Да и в целом, современные турбины с изменяемой геометрией лопаток даже своей формой уже значительно отличаются от классических турбин второй половины ХХ века.

Необходимые дополнения в состав системы турбонаддува: клапаны, интеркулер

Дизельный турбокомпрессор «Бош»

Другая проблема, которую пришлось решать при развитии технологий дизельных турбин, состояла в избыточной детонации. Детонация эта возникала из-за резкого увеличения температуры в рабочих полостях цилиндров при нагнетании туда дополнительных масс сжатого воздуха, особенно на завершающей стадии такта. Решать данную проблему в системе призван промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер).

Интеркулер – это не что иное, как радиатор для охлаждения наддувочного воздуха. Кроме снижения детонации, он снижает температуру воздуха ещё и для того, чтоб не снижать его плотность. А это неизбежно во время процесса нагрева от сжатия, и от этого эффективность всей системы в значительной степени падает.

Кроме того, современная система турбонаддува двигателя не обходится без:

  • регулировочного клапана (wastegate). Он служит для поддержания оптимального давления в системе, и для его сброса , при необходимости, в приёмную трубу;
  • перепускного клапана (bypass-valve). Его предназначение – отвод наддувочного воздуха назад во впускные патрубки до турбины, если нужно снизить мощность и дроссельная заслонка закрывается;
  • и/или «стравливающего» клапана (blow-off-valve). Который стравливает наддувочный воздух в атмосферу в том случае, если дроссель закрывается и датчик массового расхода воздуха отсутствует;
  • выпускного коллектора, совместимого с турбокомпрессором;
  • герметичных патрубков: воздушных для подачи воздуха во впуск, и масляных – для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Экспресс-доставка турбин Холсет в города: 

Экспресс-доставка в города: 

A: Абакан, Альметьевск, Ангарск, Арзамас, Армавир, Артём, Архангельск, Астрахань, Ачинск, 

Б: Балаково, Балашиха, Барнаул, Батайск, Белгород, Березники, Бийск, Благовещенск, Братск, Брянск, 

В: Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Волжский, Вологда, Воронеж, 

Г: Грозный

Д: Дербент, Дзержинск, Димитровград, Домодедово, 

Е: Екатеринбург, Елец, Ессентуки, 

Ж: Железнодорожный, Жуковский, 

З: Златоуст,

И: Иваново,Ижевск, Иркутск, Йошкар-Ола, 

К: Казань, Калининград, Калуга, Каменск-Уральский, Камышин, Каспийск, Кемерово, Киров, Кисловодск, Ковров, Коломна, Комсомольск-на-Амуре, Копейск, Королёв, Кострома, Красногорск, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Кызыл, 

Л: Ленинск-Кузнецкий, Липецк, Люберцы, 

М: Магнитогорск, Майкоп, Махачкала, Междуреченск, Миасс, Мурманск, Муром, Мытищи, 

Н: Набережные Челны, Нальчик, Находка, Невинномысск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Нижневартовск, Нижнекамск, Нижний Новгород, Нижний Тагил, Новокузнецк, Новокуйбышевск, Новомосковск, Новороссийск, Новосибирск, Новочебоксарск, Новочеркасск, Новошахтинск, Новый Уренгой, Ногинск, Норильск, Ноябрьск, 

О: Обнинск, Одинцово, Октябрьский, Омск, Орёл, Оренбург, Орехово-Зуево, Орск, 

П: Пенза, Первоуральск, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Подольск, Прокопьевск, Псков, Пушкино, Пятигорск, 

Р: Ростов-на-Дону, Рубцовск, Рыбинск, Рязань,

С: Салават, Самара, Санкт-Петербург, Саранск, Сарапул, Саратов, Северодвинск, Северск, Сергиев Посад, Серпухов, Смоленск, Сочи, Ставрополь, Старый Оскол, Стерлитамак, Сургут, Сызрань, Сыктывкар, 

Т: Таганрог, Тамбов, Тверь, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, 

У: Улан-Удэ, Ульяновск, Уссурийск, Уфа, 

Х: Хабаровск, Хасавюрт, Химки, 

Ч: Чебоксары, Челябинск, Череповец, Черкесск, 
Чита, 

Ш: Шахты, 

Щ: Щёлково, 

Э: Электросталь, Элиста, Энгельс, 

Ю: Южно-Сахалинск, 

Я: Якутск, Ярославль

Черный дым из выхлопной и малая мощность. Что делать?

Основная проблема заключается в несанкционированном поступлении воздуха в выпускной или впускной коллектор. Итак, как проверить турбину дизельного двигателя своими руками? Для начала запускаем мотор и прислушиваемся к его звуку работы. Так можно определить конкретное место поломки. Часто проблема заключается в лишнем «подсосе» воздуха или загрязненном воздушном фильтре.

1915244.jpg

Система смазки

Это неотъемлемая составляющая любой турбины. Принцип работы системы смазки простой. Масло подается между подшипником и корпусом компрессора через множество каналов под давлением. Также она охлаждает нагретые детали компрессора. На некоторых двигателях турбина сопряжена с общей системой охлаждения. Благодаря этому достигается лучшее охлаждение.

Недостатки - фото 34

Паровая турбина

Принцип работы ее немного иной. Пар, который образуется в котле, под давлением попадает на крыльчатку турбины. Последняя совершает обороты, тем самым, вырабатывая механическую энергию. Обычно такая турбина соединена с генератором и применяется на электростанциях. Благодаря механической энергии, генератор производит электричество. Мощность таких агрегатов может достигать 1000 МВт.

Вспомогательные элементы - фото 36

Однако данный показатель существенно зависит от перепада давления пара на входе и выходе. Также подобные турбины применяются для привода питательного насоса, на кораблях и судах с ядерной установкой. Что касается военных кораблей, здесь применяется газовая турбина. Принцип работы ее заключается в следующем. Газ поступает через сопловой аппарат компрессора в область низкого давления. При этом он расширяется и ускоряется. Затем поток газа двигает лопатки турбины. Последние передают усилия на вал через диски. Таким образом создается полезный крутящий момент.

Источники:

  • Мой Внедорожник.ру
  • DRIVE2
  • http://seite1.ru/
  • АвтоНоватор
  • FB.ru
  • SYL.ru
Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 3 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Почему турбина на дизеле практически вечная?

Если сравнить турбину на бензиновом двигателе и взять средний пробег 90000-120000 км. и обычную турбину с дизельного мотора с пробегом 250000 км.а то и более.Работа турбины на бензине и на дизеле практически идентична. У турбины есть горячая часть и холодная.Горячая часть работает на энергии выхлопных газов которые идут с выпускного коллектора и раскручивает эту часть турбины. Она валом соединена с холодным компрессорным колесом которое раскручивается до высоких оборотов и нагнетает воздух в цилиндры двигателя. Берёт воздух с окружающей среды. За счёт этого воздушно топливной смеси у нас становится больше и растёт мощность двигателя.

Так почему дизельные турбины ходят дольше?

  • Это температура выхлопа.
    У бензина она составляет 800-900 градусов Цельсия , а у дизеля 500-600 градусов Цельсия. (Это в среднем.) Потому что КПД дизельного двигателя намного больше и энергия от сгоревшей смеси идет в работу, а у бензинового идёт на нагрев. Чем выше температура выхлопных газов тем сильнее разогревается турбина и масло которое смазывает подшипники ( втулки) может пригорать как в каналах так и в подшипниках. Поэтому смазка турбины будет происходить намного хуже и турбина может полностью за коксоваться и масло перестанет поступать. Масло не только смазывает но и отводит излишнюю температуру. Так как у бензинового движка температура выхлопа выше, значит турбина выходит из строя раньше срока. А на дизеле температура выхлопа ниже и турбина чувствует себя лучше.
  • Обороты двигателя.
    У бензина мотор работает в среднем 4000-6000 об. мин. А дизель в среднем 1500-2000 об. мин. Соответственно когда идёт выхлоп у бензинового двигателя то выхлопных газов проходит через турбину больше и турбина раскручивается быстрее. У дизеля обороты меньше и выхлоп не такой интенсивный и турбина раскручивается не так быстро как на бензине. Меньше оборотов больше ресурс турбины.У бензинового агрегата турбина развивает 100000-150000 об. мин. А дизеля показатели намного меньше. На бензине ставят клапана для сброса давления чтобы турбину не разорвало. На дизеле они тоже есть но дизель работает на меньших оборотах.
  • Масло.
    База у бензинового масла и у дизельного практически одинаковая. Но дизель работает на тяжёлом топливе и при сгорании образуется много серы. Сера твёрдое вещество и при оседании на деталях выступает в роли абразива. Поэтому в дизельное масло добавляют соответствующие мощные присадки для удаления серы и возможность держать в себе не давая оседать на трущихся деталях. А у бензинового масла таких присадок нет. Значит дизельное масло лучше смазывает турбину отводит окисления,серу и не пригорает, отводит тепло.
  • Интервалы замены масла.
    У дизельных моторов масло нужно менять чаще. Примерно 5000-7000 км. На бензине 8000-10000 км. Значит на дизеле масло чище и намного лучше смазывает турбину и поэтому турбина работает дольше на дизеле.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...