Турбокомпрессор дизеля: Турбокомпрессор: сердце системы наддува воздуха

Турбокомпрессор: сердце системы наддува воздуха

12.07.2017 #Турбокомпрессор

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.

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.

Типовая схема системы агрегатного наддува воздуха ДВС

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.

Разрез турбокомпрессора

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

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

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22.06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.

06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Барабан тормозной ГАЗ: управляемость и безопасность горьковских автомобилей

08.06.2022 | Статьи о запасных частях

Тормозные системы большинства ранних и актуальных моделей автомобилей ГАЗ оснащаются колесными механизмами барабанного типа. Все о тормозных барабанах ГАЗ, их существующих типах, конструктивных особенностях и характеристиках, а также о выборе, замене и обслуживании данных деталей — читайте в статье.

#Палец поршневой

Палец поршневой: прочная связь поршня и шатуна

02.02.2022 | Статьи о запасных частях

В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания присутствует деталь, соединяющая поршень с верхней головкой шатуна — поршневой палец. Все о поршневых пальцах, их конструктивных особенностях и способах установки, а также о верном подборе и замене пальцев различных типов подробно рассказано в статье.

Вернуться к списку статей

Турбокомпрессор дизеля Д-245

На дизеле установлен турбокомпрессор, использующий энергию выхлопных газов для наддува воздуха в цилиндры дизеля

Турбокомпрессор состоит из центробежного одноступенчатого компрессора и радиальной центростремительной турбины.

Принцип работы турбокомпрессора заключается в том, что выхлопные газы из цилиндров под давлением поступают через выхлопной коллектор в камеры газовой турбины.

Расширяясь, газы вращают колесо центробежного турбокомпрессора.

Центробежный турбокомпрессор через воздухоочиститель всасывает воздух, сжимает его и подает под давлением в цилиндры дизеля.

Подшипник турбокомпрессора смазывается маслом, поступающим по трубопроводу от центробежного масляного фильтра.

Из турбокомпрессора масло по маслоотводящей трубке сливается в картер дизеля.

Колесо турбины 7 отлито из жаропрочного никелевого сплава и приварено к валу ротора.

Колесо компрессора 12 отлито из алюминиевого сплава и закреплено на валу ротора с помощью специальной гайки 13.

В турбокомпрессоре предусмотрены контактные газомасляные уплотнения с пружинными кольцами 11.

Со стороны турбины уплотнительные кольца установлены в канавке втулки 6, напрессованной на вал ротора.

Со стороны компрессора уплотнительные кольца установлены в канавке втулки 14.

Для повышения эффективности масляного уплотнения со стороны компрессора зона уплотнительного кольца отделена от зоны активного выброса масла из подшипника маслоотражателем 16, образующим дополнительный лабиринт.

Избыточное давление воздуха за компрессором на номинальном режиме работы дизеля должно быть в пределах 0,08-0,14 МПа.

В процессе эксплуатации турбокомпрессор специального технического обслуживания не требует.

Турбокомпрессор не разрешается разбирать и ремонтировать.

Состояние турбокомпрессора следует проверять по времени выбега ротора при остановке дизеля, для этого после 3-5 мин работы на режиме минимальной частоты вращения холостого хода дизель выводят на режим максимальной частоты вращения, после чего выключить подачу топлива.

Вращение ротора турбокомпрессора после остановки дизеля должно прослушиваться не менее 5 с.

Ровный, постоянного уровня звук с постепенным затуханием свидетельствует о нормальном состоянии турбокомпрессора.

Одной из причин уменьшения мощности дизеля и повышенного дымления может быть снижение давления наддува из-за загрязнения проточной части компрессора, определить которое можно по тугому вращению ротора.

Если ротор вращается туго, то необходимо произвести частичную разборку турбокомпрессора и промывку компрессорной части.

Перед разборкой надо тщательно очистить наружные поверхности турбокомпрессора от грязи и пыли.

Во избежание повреждения лопаток при разборке и сборке турбокомпрессора нельзя ставить средний корпус в сборе с ротором на колесо турбины компрессора, для этой цели необходимо применять специальную подставку.

Частично разборку, промывку и сборку следует производить в следующем порядке:

• — отвернуть болты, крепящие корпус 2 компрессора к среднему корпусу 5, и отсоединить корпус компрессора от среднего корпуса;
• — корпус компрессора, поверхность колеса и среднего корпуса промыть чистым дизельным топливом
• — подсоединить корпус компрессора к среднему корпусу, поставив между фланцами паронитовую прокладку.

При установке корпуса компрессора следует обратить внимание на правильную ориентировку выходного патрубка компрессора относительно фланца корпуса турбины;

• — залить в масляный канал среднего корпуса 10-15г чистого моторного масла и, нажимая пальцами на торцы ротора поочередно с обеих сторон, провернуть несколько раз ротор для проверки плавности вращения и отсутствия заедания.

Турбодизель: Сборка турбокомпрессора дизельного двигателя

Турбокомпрессор увеличивает компрессию двигателя, нагнетая дополнительный воздух в камеру сгорания. Большая масса воздуха позволяет сжечь больше впрыскиваемого топлива. Это имеет два эффекта: повышение эффективности двигателя и увеличение воздушной массы. Это улучшает выходной крутящий момент. Дизельные двигатели идеально подходят для турбонаддува, поскольку их выходной крутящий момент регулируется принудительным потоком воздушно-топливной смеси.

Как работает турбокомпрессор?

Турбокомпрессоры работают аналогично поршневым двигателям. Турбина, работающая от выхлопных газов, вращает воздушный компрессор, который, в свою очередь, увеличивает приток воздуха к цилиндрам и сжигает дополнительное топливо в секунду. Это не только повышает эффективность сгорания, но и обеспечивает дополнительную мощность. Оптимизированный процесс сжигания топлива гарантирует, что при сгорании топлива извлекается максимально возможное количество энергии.

Предел мощности двигателя определяется количеством топлива, которое может быть сожжено в двигателе, но количество сожженного топлива зависит от количества воздуха, которое может быть нагнетено в двигатель. В обычном двигателе ограничивающим фактором является воздух: требуется соотношение воздуха к топливу 14,7:1, чтобы обеспечить достаточное количество кислорода для эффективного воспламенения и сжигания топлива. Турбокомпрессоры обеспечивают двигатель дополнительным кислородом, что приводит к повышению производительности.

По мере развития технологий турбокомпрессоры эволюционировали и включают следующее:

• Турбокомпрессоры с перепускным клапаном
• Турбокомпрессоры турбокомпаундирования
• Двухступенчатые турбокомпрессоры
• Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией
• Турбокомпрессоры с электронным управлением
• Активация, Датчик Турбокомпрессора
• Турбокомпрессоры высокого давления

Многие из этих новых технологий могут увеличить мощность двигателя на целых 50% и повысить общий тепловой КПД двигателя с 42% до 46%. Из топлива извлекается больше энергии, создавая более мощный двигатель, который дешевле в эксплуатации и соответствует стандартам EPA.

Каковы преимущества турбокомпрессоров в дизельных двигателях?

Турбокомпрессоры имеют ряд преимуществ, в том числе:

• Топливная эффективность: Дизель на 33% экономичнее бензина, а турбокомпрессоры еще больше повышают топливную экономичность дизельного топлива.
• Улучшенная производительность: Увеличивая мощность, они снижают выбросы и улучшают компенсацию высоты. Турбонаддув двигателя увеличивает выходную мощность при заданном весе двигателя.
• Более высокий выходной крутящий момент: Дополнительный воздух, поступающий в цилиндр, увеличивает плотность и давление воздуха, поэтому впрыскивается больше топлива, создавая больший крутящий момент, что создает большую мощность. Крутящий момент на низких скоростях также улучшен.
• Улучшенные возможности буксировки: Двигатель обладает большей тяговой способностью, чем обычные дизельные и бензиновые двигатели. Это делает двигатель с турбонаддувом лучшим выбором для сельскохозяйственной техники и транспортных средств, которые должны выдерживать большие нагрузки и работать в условиях бездорожья.
• Более экологичный: Турбокомпрессор позволяет производителям автомобилей уменьшить размеры двигателя, сохраняя при этом мощность и производительность. Меньшие двигатели выделяют более низкие уровни выбросов парниковых газов.

Что вам предлагает Central Diesel?

Central Diesel специализируется на впрыске топлива, дизельных двигателях и турбонагнетателях. Наши экономичные услуги по ремонту турбокомпрессоров включают в себя полную заводскую замену, замену картриджей, а также ремонт и замену корпуса. Когда ремонт выполняется в соответствии с заводскими спецификациями, наша стандартная 14-месячная гарантия предусматривает неограниченный пробег или количество часов при условии, что владелец эксплуатирует и обслуживает устройство в соответствии с заводскими спецификациями. Мы не взимаем плату за оценки.

Миссия Central Diesel — быть качественным поставщиком дизельных двигателей, запасных частей и услуг, обеспечивающих непревзойденную производительность для наших клиентов. Мы ценим 100% удовлетворенность клиентов.

Свяжитесь с нами, чтобы задать вопросы или запросить расценки.

Просмотрите PDF-файл, чтобы узнать больше о турбокомпрессорах и будущих требованиях к выбросам, а также о экономичных вариантах ремонта турбокомпрессоров Central Diesel:

Турбокомпрессоры следующего поколения (PDF — 640 КБ)

Вернуться к началу

Модернизация турбонагнетателя и запасные части

Что такое турбонагнетатель?

Турбонагнетатель — это устройство, устанавливаемое на двигатель трактора или грузовика и помогающее повысить общую эффективность и производительность. Части турбонагнетателя используются для увеличения общей мощности вашего автомобиля. Турбокомпрессоры также могут помочь повысить общую эффективность использования топлива. Например, можно повысить общую эффективность использования топлива, уменьшив размер двигателя и установив турбонагнетатель. Основными преимуществами установки турбокомпрессора является увеличение производительности и мощности.

Сколько стоит турбонагнетатель?

Hart’s Diesel & Machine предлагает множество различных вариантов турбонагнетателя. Независимо от того, хотите ли вы обновить или хотите установить турбокомпрессор впервые, у нас есть множество вариантов турбокомпрессора, из которых можно выбрать. Наши турбокомпрессоры могут стоить от 5900 до 6800 долларов. В зависимости от того, что вы ищете, мы можем помочь вам с любыми вопросами, касающимися наших запчастей для турбонагнетателей.

Hart’s Diesel Turbo Charger Pricing

2.75 3LM Turbo Charger — $5,200

3×3 Super Farm Turbo Charger — $5,900

3×3 Hot Farm Turbo Charger — $5,900

3×4 Slotted or Slick Turbo Charger (Tractor or Truck) — $5,900

3.6 Турбокомпрессор для грузовиков — 6800 долл. США

4.1 Турбокомпрессор — 6800 долл. США

Турбокомпрессор Light Pro — 6800 долл. США

2.6 Турбокомпрессор Slick — 5900 долл. США

Турбокомпрессор Air Slide / Horn — 1200 долл. США

3 9000 Что у вас самое популярное?

Нашим самым популярным турбокомпрессором в Hart’s Diesel должен быть наш турбокомпрессор 3×3 Super Farm Turbo Charger или наш турбокомпрессор 3×3 Hot Farm Turbo Charger. Помимо турбонагнетателя 3×3 Super Farm и турбонагнетателя 3×3 Hot Farm, все наши турбонагнетатели — отличный выбор для повышения производительности. У нас есть то, что удовлетворит ваши потребности! Все наши турбины отличаются высочайшим качеством и производительностью, вы не останетесь недовольны своей покупкой!

Преимущества приобретения дизельного турбонагнетателя Hart’s

Все наши турбонагнетатели изготавливаются на заводе Hart’s Diesel. Это позволяет нам тестировать каждый из наших продуктов с турбонаддувом с помощью Dyno-тестирования. Наш тест Dyno — это устройство, которое мы используем для измерения мощности наших турбонагнетателей. Знание того, что мы тестируем нашу продукцию перед ее продажей, дает вам, покупателю, облегчение при покупке турбокомпрессоров Hart’s Diesel. Покупка турбонагнетателей у Hart’s Diesel также дает преимущество индивидуальной настройки и долговечности благодаря нашей собственной сборке и испытаниям Dyno.

Не только преимущества продукта, но и преимущества клиента. В Hart’s Diesel нашим главным приоритетом является удовлетворение ваших потребностей как клиента. Если вам нужны дополнительные пояснения по техническим характеристикам наших турбонагнетателей или совет по вашему грузовому автомобилю, мы хотим быть теми, кто ответит на все ваши вопросы. Ваше счастье является нашим приоритетом номер один, когда вы являетесь клиентом Hart’s Diesel.

Ремонт и восстановление турбонагнетателей

Помимо предложения нашим клиентам возможности приобрести наши встроенные турбонагнетатели, мы также предлагаем нашим клиентам возможность ремонта и восстановления турбонагнетателя. Большинство наших клиентов пользуются услугой ремонта и восстановления турбонагнетателей, потому что они хотят убедиться, что их продукт работает на 100% до начала сезона протяжки.