Давление наддува турбины дизельного двигателя

Panda34 › Блог › Всё про наддув. Избыточное давление. (Часть 1)

У shtirlitz74 нашел интересную ссылку про турбины популярно. Решил, что надо сохранить статью, чтобы не потерять.

Всё про современные системы наддува
Наддув — самый доступный и простой способ увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания. Теория проста: чтобы выросла отдача, нужно сжечь как можно больше топлива. Но для его горения необходим ещё и воздух. И если «налить» в цилиндры сколько угодно топлива проще простого (качай себе и качай мощным насосом), то с воздухом дело обстоит сложнее — для него тоже нужен своеобразный насос. И роль такого агрегата в двигателях играют нагнетатели. Вне зависимости от его типа, оснащённый наддувом двигатель обладает большей мощностью и крутящим моментом, чем аналогичный атмосферник. Почему это возможно, какие существуют конструкции и какие побочные эффекты имеет наддув? Рассказываем в нашей справке по современным системам.

История наддува
Впервые техническая идея загнать в автомобильный двигатель больше воздуха с помощью энергии вращения коленвала пришла в голову Готтлибу Даймлеру в 1885 году, а в 1905 году швейцарец Альфред Бюхи получил патент на аналогичную систему, работающую уже от энергии выхлопных газов. Но до реализации этих решений в автомобилях прошло некоторое время — первый серийный легковой автомобиль «наддули» с помощью приводного нагнетателя в 1921 году — им стал Mercedes-Benz. Турбонагнетатели же стали получать распространение в авиационных двигателях 1920-х годов, так как там было особенно важно справляться с потерей мощности по мере набора высоты, где плотность воздуха становится меньше. Вскоре газовые нагнетатели нашли своё применение и в грузоперевозках — прибавка в крутящем моменте оказалась для дизелей судов и локомотивов очень кстати. Первой легковушкой с турбонагнетателем под капотом стало купе-хардтоп Oldsmobile Jetfire с 215-сильным V8.

Точно такой же мотор Oldsmobile без турбины выдавал в то время 155-195 сил в зависимости от степени форсировки. Но важнее другое: тяга даже 195-сильного атмосферника ограничивалась 300 Н·м, тогда как турбокупе выдавало все 410. Если у атмосферных моторов существует практически прямая зависимость между объёмом камеры сгорания и максимальным крутящим моментом, то наддувные агрегаты такого недостатка лишены — по-разному конфигурируя систему, инженеры могут добиваться очень впечатляющей прибавки тяги при неизменном объёме
Вскоре турбина появилась и на Chevrolet Corvair Corsa (расположенный сзади 6-цилиндровый оппозитник воздушного охлаждения с наддувом был лишь одним из необычных технических решений этой экзотической машины), а после подоспели и европейцы в лице Porsche (911 Turbo в 1975 году) и Saab (99 Turbo 1978 года). А вот с наддувным дизельным седаном всех опередил производитель из Старого Света — в 1978 году появилась версия 300SD лимузина Mercedes-Benz W116. Вскоре дизельные автомобили приобрели в Европе огромную популярность, а турбонаддув стал неотъемлемой частью конструкции легкового дизеля. Существуют и грузовые дизели с приводными нагнетателями, но по ряду технологических причин эта схема не получила широкого распространения в автомобилестроении.

Какие существуют виды наддува

Избыточное давление, которое создаёт нагнетатель, потому так и называется, что оно больше окружающего нас атмосферного. Иногда давление наддува указывается в абсолютных величинах: в таком случае рабочее пиковое давление системы в 1,6 бара будет означать 0,6 бара избытка. Чаще всего в разговорах и литературе упоминается именно значение избытка. На фотографии монитор Subaru Forester (читайте соответствующий тест-драйв) показывает давление избытка: поскольку на холостых оборотах в камере сгорания разрежение, то давление меньше атмосферного, и на дисплее указано отрицательное значение
К механическим видам наддува (обычно под наддувом понимаются именно механические схемы) относят приводной компрессор и турбокомпрессор. Приводной нагнетатель, как правило, располагается вдоль блока рядного двигателя или в развале V-образного блока и приводится от коленвала с помощью ременной передачи, прессуя воздух парой винтовых роторов или крыльчаткой. Турбина же приводится в действие вылетающими из цилиндров в коллектор под большим давлением выхлопными газами и утрамбовывает воздух на впуске крыльчаткой. Обычно турбина находится сразу за выпускным коллектором или непосредственно интегрирована в него — как, например, в современных моторах группы Volkswagen.

На оборотах двигателя выше 3500 в бампере Porsche Panamera GTS открываются боковые воздуховоды, и двигатель получает больше воздуха. А на высоких скоростях благодаря рассчитанной форме и сечению патрубков во впускной системе создаётся эффект увеличенного давления воздуха, что позволяет считать такую систему разновидностью наддува
Отдельно можно выделить эксперименты производителей с электротурбинами. Они не отбирают мощность у двигателя и лишены газовой турбоямы, так как колесо компрессора вращает электромотор. Впрочем, к этой схеме у производителей до сих пор остаётся немало вопросов, и подробнее об этом можно прочитать в нашем материале Audi завтрашнего дня. Кроме механического, существует ещё безагрегатный наддув. Так называют повышение давления на впуске с помощью сочетания скорости движения и особой формы и размеров впускных патрубков. Избыточное давление такого типа является мерой дополнительного форсирования преимущественно спортивных атмосферных двигателей. Примером заводской реализации такой схемы может служить впускной тракт хэтчбека Porsche Panamera в особой версии GTS.

Как устроен турбонагнетатель
Конструкция турбонагнетателя проста: на едином валу находятся две крыльчатки, каждая из которых вращается в своём корпусе, называемом в народе «улитка». Одну крыльчатку (в так называемой горячей улитке) вращает поток выхлопных газов, а связанная с ней единой осью вторая крыльчатка в холодной части крутится и трамбует во впускной тракт забираемый с улицы воздух. Таким образом, чем выше обороты работы двигателя, тем больше он вырабатывает газов и тем больше воздуха впоследствии получает. Идеальный замкнутый круг с бесконечным потенциалом повышения мощности?

Современные турбокомпрессоры имеют практически нелимитированный потенциал увеличения мощности двигателя. Ограничителем обычно выступает механическая прочность вращающихся и движущихся деталей силового агрегата, а также баланс итоговых характеристик мотора и здравый смысл. Ввиду меньшего КПД и ряда технических особенностей приводные нагнетатели позволяют увеличивать мощность не так эффективно
Но всё не так просто. Во-первых, шатунно-поршневая группа каждого мотора рассчитана на определённые нагрузки, и превышение их приведёт к разрушению двигателя. Во избежание бесконтрольного роста давления наддува в горячей части нагнетателя предусмотрена специальная калитка-клапан под названием «вейстгейт» (в переводе — клапан для излишков), которая открывается с помощью пневматики или сервопривода при достижении пикового расчётного давления в системе. В результате «лишние» газы просто идут в обход турбинного колеса прямиком в выхлопной тракт и не раскручивают компрессор сверх меры. Как правило, в моторах есть и ещё одна страховка от «передува» — при превышении критического порога давления блок управления двигателем ограничивает увеличение подачи топлива на безопасной отметке, и мотор перестаёт производить слишком много выхлопных газов.

Но в защите нуждается не только поршневая группа, но и сам турбокомпрессор. Представьте, что он уже «надул» много сжатого воздуха во впускной трубопровод, а водитель внезапно закрыл дроссель — ударившись в такое препятствие, сжатый воздух направится искать себе другую дорогу и обязательно найдёт её в противоположном направлении, где находится только что спрессовавшее его колесо компрессора. Возникающая в таком случае на крыльчатку нагрузка называется помпаж и воздействует на турбонагнетатель самым деструктивным образом. Для стравливания излишнего воздуха в районе впускного патрубка или интеркулера в систему встраивается ещё один перепускной клапан, который отправляет воздух обратно на впуск перед турбокомпрессором (тогда клапан называется байпасным) или в атмосферу (блоу-офф-клапан). Последняя разновидность «перепускников» как раз и порождает чихающие, свистящие и шипящие звуки тюнингованных автомобилей с турбонаддувом, которые можно услышать на улицах.

С понятием «турбоямы» не нужно путать понятие «турболаг». Если первое — это диапазон оборотов двигателя, где турбосистема не способна эффективно работать, то второе — время задержки системы в ответ на нажатие педали газа с целью получить генерируемую турбокомпрессором дополнительную мощность. Природа лага состоит в том, что дополнительный воздух необходимо всосать, сжать и прогнать по трубопроводу системы впуска до самой камеры сгорания. По конструктивным и компоновочным причинам весь впускной тракт иногда получается достаточно длинным, и на его прохождение воздуху требуется то самое время, которым измеряется задержка под названием «турболаг»
Ещё одна проблема уже эксплуатационного характера заключается в том, что на малых оборотах поток газов слишком мал, чтобы раскрутить вал турбокомпрессора для создания сколько-нибудь существенного давления и получения дополнительной мощности — в народе такая ситуация называется «турбоямой». Поэтому конструкторы систем наддува тщательно подбирают размеры «холодной» и «горячей» крыльчаток в зависимости от объёма двигателя и желаемого характера тяги. Например, в спортивной Audi Sport quattro турбина имеет огромную горячую часть и небольшую холодную, поэтому, чтобы раскрутить такой нагнетатель, нужно выйти на высокие обороты (3500-4000 об/мин и выше), но зато потом следует очень резкий бескомпромиссный подхват. А в современном гражданском Mini Countryman (мы совсем недавно ездили на обновлённой модели) с небольшим моторчиком объёмом 1,6 литра нагнетатель маленький, но зато легко раскручивается с минимальных оборотов, что удобно в городских условиях.

Благодаря универсальности и простоте твинскролльные турбокомпрессоры получают всё большее распространение в легковом автомобилестроении
Чтобы понизить порог наддува, когда турбина создаёт избыточное давление, и сократить зону турбоямы, создатели турбокомпрессоров используют различные конструктивные ухищрения. Самые распространённые из них — крыльчатка с изменяемой геометрией и твинскролльная горячая «улитка». TwinScroll предусматривает два параллельных, но разного размера и формы канала для выхлопных газов в едином корпусе улитки — газы в каждый из каналов попадают от своей группы цилиндров, но крутят единое турбинное колесо. Его лопатки выполнены таким образом, что одинаково эффективно воспринимают импульсы из обоих каналов.

Наибольшее распространение нагнетатели с изменяемой геометрией получили на дизельных моторах, в бензиновых агрегатах одними из первых массово подобную конструкцию применили создатели Porsche 911 Turbo предыдущего поколения 997
Из-за различной геометрии каналов и достигается хорошая тяга одновременно и на низких, и на средних и высоких оборотах, а отсутствие столкновения и завихрения потоков газов от разных групп цилиндров улучшает газодинамические свойства системы. Турбины же с изменяемой геометрией имеют специальные, приводимые актуатором, подвижные лопатки-заслонки, которые в разных положениях позволяют менять форму газового канала в горячей улитке (упрощённо — в разное время имитируют маленькую и большую турбину) и таким образом максимально эффективно в конкретный момент времени направлять на турбинное колесо поток выхлопных газов.

Как самому проверить турбину дизельного двигателя у легковых авто

Прежде чем говорить о том, как проверить турбину дизельного двигателя нужно прояснить некоторые базовые понятия. Разберемся что такое наддув, турбонаддув, как в принципе устроен турбокомпрессор. После этого перейдем к проверке исправности его работы.

Читайте также  Ионизатор воздуха для двигателя

О наддуве простыми словами

Часто про наддув говорят: «Это турбина загоняет в движок больше воздуха. Возрастает мощность и КПД». Совсем не так. Задача наддува — не повышение КПД, а повышение мощности и крутящего момента при том же объеме двигателя.

Наддув — это самое радикальное средство повышения мощности, которое достигается нагнетанием в цилиндры дизеля дополнительного воздуха, и соответствующем увеличении подачи топлива в том же диапазоне оборотов. Воздух без топлива не горит, и не увеличивает ни мощность, ни КПД, который расти не обязан, и может даже снижаться.

Итак, наддув это: воздух + топливо = мощность. Турбина воздух не гонит, его подает компрессор. Системы наддува различаются в частности по типу привода компрессора; Различают три вида наддува:

  • механический;
  • электрический;
  • турбонаддув.

На легковых автомобилях самый распространенный — турбонаддув. Его отличие от первых двух в том, что для привода компрессора он использует бросовую энергию отработавших газов. Механическая и электрическая системы для своих нужд отбирают полезную энергию мотора.

Принцип действия турбокомпрессора

Турбокомпрессор состоит из турбины и компрессора. Колесо турбины и крыльчатка компрессора сидят на одном валу в разных корпусах. Колесо турбины имеет лопатки. На них воздействует поток выпускных газов, и раскручивает колесо.

Через вал приводится в действие колесо компрессора, который нагнетает воздух в цилиндры двигателя. Вал турбокомпрессора установлен в подшипниках, к которым по главной масляной магистрали дизеля подается масло.

Скорость вращения вала турбокомпрессора не пропорциональна скорости вращения коленчатого вала двигателя. Она зависит от давления выхлопных газов.

Двигатель может работать на малых оборотах, но с большой нагрузкой. При этом компрессор будет подавать большое количество воздуха. Пропорционально массе воздуха подается топливо и мощность дизеля возрастает.

Геометрия

В современных автомобильных турбинах появилось такое понятие как «геометрия» — механизм, управляющий интенсивностью наддува. Посредством поворота специальных лопаток меняется направление потока выхлопных газов. На рабочее колесо попадает меньшее или большее их количество, меняется скорость вращения турбины количество нагнетаемого воздуха. Управляет этими элементами вакуумный клапан, или актуатор.

Примером таких машин могут быть Рено Меган 1.5 л., Ниссан Патфайндер 2.5 л. Система позволяет более тонко регулировать количество воздуха, получать высокий крутящий момент уже на низких оборотах.

Лопатки — подвижные и чувствительные элементы, которые работают в тяжелых условиях и постоянно омываются раскаленными газами, содержащими сажу. Они все время в движении и со временем изнашиваются: в их поворотных сопряжениях появляются люфты. Некогда точный механизм напоминает двери с разболтанными петлями — он уже не пригоден для регулировки.

При появлении большого количества нагара лопатки заклинивают и перестают двигаться. Остановившись в одном положении, система не может работать корректно.

Этот вариант неисправности следует учитывать при проведении диагностики. Может подвести вакуумный клапан: если его герметичность нарушена, он не сможет управлять геометрией.

На Nissan Pathfinder устанавливается электронный актуатор. В нем применяется червячная передача. Это компактный механизм, однако он обладает повышенным трением. Причина неисправности актуатора — механический износ червячного редуктора и возникновение большого зазора в червячной передаче.

Но если посмотреть еще глубже, то нагар на лопатках узла геометрии создает повышенное сопротивление и нагружает червячную пару.

Залог долговечности механизма в правильной эксплуатации двигателя, грамотном прогреве и езде на оптимальных режимах, ограничивающих нагарообразование.

Тревога бывает ложной

Обеспокоенность состоянием узла должна возникать в следующих случаях:

  1. потеря мощности;
  2. появление черного или синего дыма;
  3. повышение расхода масла;
  4. повышение расхода топлива;
  5. ненормальные звуки — скрежет, свист.

Признаки эти могут появляться как вместе, так и порознь. Они же могут быть не связанными с турбонагнетателем.

Перед началом диагностики необходимо убедиться, что воздушный и топливный фильтры в порядке.

Потеря мощности в сочетании с черным дымом говорит о переизбытке топлива или его плохом распыле, несвоевременной подаче, либо недостатке воздуха. Начинайте проверку с воздушного фильтра. Если черная копоть наблюдается на холостом ходу, или во время равномерной работы на небольшой мощности, дело скорее всего в топливной аппаратуре.

При неравномерной работе двигателя в первую очередь нужно понять, отчего не работает какой-то цилиндр.

Иногда на выходе из турбинной части, в месте соединения с приемной трубой, можно увидеть подтеки масла. При этом сизый дымок наблюдается на выхлопе. Не спешите выносить приговор. Дело в том, что масло в очень ограниченном количестве попадает в цилиндры. Там оно выгорает без следа. Но масло — не топливо, для его полного сгорания нужна высокая температура.

Если машина больше разогревалась на холостом ходу, чем ездила, в камере сгорания соответствующая температура не образовывалась. Масло раз за разом накапливается в цилиндрах, пока двигатель не начинает брызгами выплевывать его через выпускные клапана. В выхлопной магистрали оно тлеет, капает через неплотности.

Все что нужно сделать — дать двигателю нормальную нагрузку, не обязательно полную. Неполадка эта характерна для дизель-генераторов. Они часто работают на очень малых нагрузках, либо в холостую. У автомобилей это встречается гораздо реже.

Скрежет может возникать, если элементы рабочих колес цепляют за корпус. Свист говорит о неплотности воздушного тракта. Причиной может стать незатянутый крепеж: когда между разошедшимися фланцами попадается тонкая прокладка, звук получается пронзительный.

Как проверить турбину дизельного двигателя не снимая

Устойчивое вытекание масла из турбокомпрессора говорит о его неисправности:

  • Проверьте соединения системы — это может быть простая неплотность.
  • Внимательно осмотрите соединения трубок подвода/отвода масла.
  • Убедитесь в целостности трубки.
  • На заведенном двигателе пережмите патрубок, соединяющий компрессор со впускным коллектором.
  • Погазуйте — давление в нем должно повышаться. Если этого не происходит, следует искать негерметичность в системе.

Признаком износа подшипников является люфт вала:

  • Снимите патрубки с обеих или хотя бы одной сторон турбоагрегата,
  • Покачайте вал в радиальном направлении, сдвиньте его вдоль оси.
  • Обратитесь к руководству по ремонту за конкретными техническими нормами проверок.
  • Прокрутите рабочие колеса.
  • Послушайте, есть ли задевание элементов за корпус, (для этого не просто прокрутите лопасти механизма, а прижимайте при этом колеса за вал к разным сторонам корпуса).

При малейшем задевании турбоагрегат подлежит ремонту или замене. Осмотрите лопатки турбины и лопасти компрессора на предмет механических повреждений и абразивного износа.

Как проверить снятую турбину дизельного двигателя

Если турбина уже снята с двигателя, мы не можем тестировать ее на заведенном моторе. Зато осмотр на рабочем столе более наглядный. Механизм можно хорошо отмыть, тогда никакая трещина не укроется. У агрегата имеется два входа и два выхода, на каждом из которых можно обнаружить масло. Вот о чем это говорит:

Как просто проверить работоспособность турбины на дизельном двигателе

Многие автолюбители сетуют на то, что диагностика турбокомпрессора — вопрос не совсем простой, так как его работа завязана на множество факторов, параметров работы других систем дизеля.

Ну как, например, проверить турбину дизельного двигателя при покупке. Вот если бы на приборной панели был манометр, позволяющий определять работоспособность узла. Продавец и покупатель сразу бы наглядно видели состояние агрегата.

Приборы, позволяющие измерить давление наддува есть. Некоторые любители устанавливают их в салон своего авто. В сети об этом есть видео.

А вот проверить этот показатель, когда машина стоит на месте, не выйдет. Без нагрузки мотор не получит нужного количества топлива, значит и поток выхлопных газов будет недостаточным. Рабочее колесо не разовьет должных оборотов, даже если полностью выжать акселератор.

Как проверить давление наддува турбины дизельного двигателя

Проверку можно организовать, имея диагностический сканер и ноутбук. Его легко подключить к автомобилю и в динамике отслеживать показатели давления наддува, сравнивать его с номинальными параметрами, и, успокоившись, решиться на покупку. В процедуре участвуют двое: водитель разгоняет машину, в то время как специалист анализирует ситуацию на экране.

По показаниям программы опытный диагност уже может сделать определенные предположения о неисправности узла. По результатам проверки специалист дает заключение, стоит ли снимать и разбирать турбокомпрессор и переходить к следующему этапу ремонта — дефектации.

Как самому проверить турбину на дизельном моторе

Необходимость проверить турбину дизельного двигателя своими руками может возникнуть по ряду причин. Выполнение диагностики турбокомпрессора на СТО зачастую потребует определенных финансовых затрат, так как специалисты в большинстве случаев подключают диагностическое оборудование, снимают турбину с двигателя для проверки.

Чтобы выявить неисправности самостоятельно без снятия турбины, можно воспользоваться несколькими способами диагностики. На проблемы с турбокомпрессором могут указывать следующие прямые или косвенные признаки, которые проявляются в процессе работы силового агрегата:

  • появление черного, сизого или синеватого дыма выхлопа;
  • дизель шумно работает в разных режимах под нагрузкой;
  • повышается температура, мотор склонен перегреваться;
  • возрастает расход горючего и моторного масла;
  • двигатель теряет мощность, падает тяга и динамика;

В самом начале стоит отдельно отметить, что подобные симптомы могут возникать не только по причине неисправностей турбины, но данный элемент также находится в списке.

Визуальный осмотр

На начальном этапе диагностики следует проверить уровень и качество дизельного моторного масла. Также необходимо исключить возможное попадание сторонних предметов в турбокомпрессор.

Далее приступаем к анализу цвета выхлопных газов. Падение мощности и черный цвет выхлопа дизеля говорит о переобогащении смеси. Это может указывать на недостаточное количество подаваемого в цилиндры воздуха по причине неисправностей во впуске. Тяга дизельного мотора может также пропадать в результате утечек на выпуске.

Для проверки мотор необходимо завести и оценить звуки в процессе работы турбокомпрессора. Турбина не должна свистеть или скрипеть, не должно быть звука прорывающегося воздуха через соединения. Нужно проверить состояние и герметичность соединений патрубков, по которым осуществляется подача воздуха. Любые неплотности или повреждения недопустимы. Также обязательно проверяется состояние воздушного фильтра, так как загрязнение и снижение его пропускной способности приведет к недостаточной подаче воздуха в цилиндры.

Если дизель дымит белым или сизым выхлопом, тогда это указывает на попадание масла в цилиндры двигателя и его сгорание в рабочей камере. Подобная неисправность может возникать как по причине неисправностей турбокомпрессора, так и других узлов ДВС. Также на проблему указывает большой расход масла (около литра на 1 тыс. пройденных км.)

В этом случае необходимо снова вернуться к проверке воздушного фильтра и ротора турбины. Загрязненный фильтр пропускает малое количество воздуха, что приводит к сильной разнице давлений между корпусом турбины и картриджем с подшипниками. Из этого картриджа масло начинает вытекать в корпус компрессора. Если неисправностей не выявлено, тогда нужно приступить к осмотру сливного маслопровода на наличие загибов, трещин и других дефектов.

Еще одной причиной роста давления может служить активное попадание газов из камеры сгорания в картер двигателя, что препятствует нормальному сливу масла из турбины. Данная неисправность может быть связана с проблемами в работе системы вентиляции картерных газов, дизель начинает сапунить. На моторе с исправной турбиной во впускном и выпускном коллекторе не должно быть признаков обильного попадания масла.

Читайте также  Газонокосилки с асинхронным двигателем и прямым приводом

Снова проводим анализ состояния турбины на осевой люфт. Если с компрессором все в норме, тогда причины наличия масла в турбине заключаются именно в повышении давления в картере двигателя. Дополнительно возможно присутствие пробки в сливном маслопроводе.

В случае шумной работы дизеля нужно проверить трубопроводы, через которые воздух подается под давлением, а также ротор турбокомпрессора. Ротор турбины во время прокрутки не должен касаться стенок. Повышенного внимания заслуживает состояние крыльчатки турбины. Любые зазубрины или признаки повреждений крыльчатки требуют немедленного ремонта компрессора. При обнаружении заметных дефектов ротора турбину необходимо снимать для детальной диагностики.

Проверка турбонагнетателя на заведенном двигателе

Проверять турбину на наддув следует так:

  • пригласите помощника;
  • запустите двигатель;
  • определите патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбокомпрессор;
  • пережмите указанный патрубок рукой;
  • помощник должен погазовать несколько секунд;

Если компрессор работает, тогда патрубок должен будет ощутимо раздуваться. При отсутствии производительности турбины этого не произойдет. Дополнительно следует оценить общее состояние патрубков, а также исключить возможность трещин и других дефектов впускного и выпускного коллектора дизельного двигателя.

Для чего охлаждать турбину перед остановкой двигателя. Особенности работы турбокомпрессора, температура выхлопных газов, охлаждение моторным маслом.

От чего зависит срок службы турбонагнетателя дизельного ДВС. Особенности и рекомендации касательно эксплуатации и ремонта турбин с изменяемой геометрией.

Назначение и конструкция турбокомпрессора дизельного мотора. Принцип работы турбонагнетателя, особенности использования турбины на дизельном ДВС.

Назначение, особенности конструкции, место установки регулятора давления топлива инжекторного двигателя. Признаки неисправностей РДТ, проверка устройства.

Распространенные неисправности дизельного двигателя и диагностика агрегатов данного типа. Проверка топливной системы дизельного мотора, полезные советы.

Линейка дизельных двигателей CRDi Hyundai/KIA: сильные и слабые стороны моторов данного типа, особенности эксплуатации, ремонта и обслуживания.

проверка давления наддува турбины

Добро пожаловать на ChipTuner Forum.

Опции темы

evgegor

evgegor

euphoria

Блок измеряемых величин 114:
Регулировка давления наддува
1)Номинальная нагрузка без корректировки, %
2)Номинальная нагрузка после корректировки, %
3)Фактическая нагрузка, %
4)Коэффициент заполнения сигнала, клапан давления наддува, %

Блок измеряемых величин 115:
Регулировка давления наддува
1)Число оборотов, об/мин
2)Нагрузка, %
3)Давление наддува, номинальная величина, мбар
4)Давление наддува, фактическая величина, мбар

При каких оборотах и какая фактическая величина надува должна быть? И меньше какой величины это значение не должно опускаться?

evgegor

bfkot

evgegor

evgegor, ты лучше не давление измеряй а впуск разбери и смотри откудо гонит если из турбины меняй срочно пока не поздно . она ведь падла вначале по немногу а потом в геомертрической прогрессии пока движек не словит клина от маслянного голодания .

да и не плохо бы сразу противодавление на выпуске проверить .

evgegor

tundra95

pioneer

вы издеваетесь чтоли причем тут наддув . масло может гнать как во впуск так и в выпуск . и это кердык турбине . 1.5мм это очень много . на нормальной турбине вы люфт будите ощущать чисто субьективно вроде есть а вроде нету .

турбины умирают обычно по 2м причинам
1 маслянное голодание . в мороз если масло загустело локальный перегрев неисключен
2. повышенное противодавление на выпуске .

как вы думаете за сколько уйдет масло через отверстий в о.5мм при давлении 1-4бар

думаю 1часа хватит с головой чтобы двигатель застучал

MMAGS

evgegor

tundra95

evgegor

tundra95

evgegor

Polikarpov

Проверка турбины на Бензиновых турбодвигателях

На подавляющем большинстве турбодвигателей VAG можно проверить «жизнеспособность» турбины, через замеры датчиков давления наддува или степени открытия вестгейта. В зависимости от типа двигателя, нам понадобятся каналы 114/115 в Измерениях, либо Канал 025 (только по открытию клапана N75).

Перед тем, как пытаться выяснить жива ли турбина путем изучения показаний датчиков, желательно визуально осмотреть: не «заросла» ли турбина маслом в прямом смысле, не дымит ли при работе двигатель (сильно), а также снять потрубок интеркуллера и убедиться что в нем нет или практически нет масла (если его много, турбина уже почти «умерла»).

1.8Т AGU/AMB/BFB/ANB/AVJ и все «свежие» турбодвигатели

Подключить VAG-COM, открыть Двигатель, 115 канал. Посмотреть, набирается ли давление запрашиваемое (одно окно — запрос, следующее — реальное давление).

Посмотреть 114 канал — когда двигатель выходит на наддув, % срабатывания вестгейта должен быть не больше 80ти. Если за 80% выходит, то значит уже турбочка из последних сил старается.

На более старых двигателях АЕВ (и других более «старых» моторах) вместо 114 канала, заходим в Канал 025. Здесь показывается степень открытия клапана N-75, принцип проверки такой же, как указано выше про 114й канал. Т.е. % открытия клапана должен быть не больше 80%

Проверка турбины на TDI двигателях
Заходим в Измерения, Канал 011
Запускаем Log данных (запись показаний)
На высшей передаче (4я или 5я), нажмите газ в пол разгоняясь от 1500-2000 об/мин до 3500-4000 об/мин
Откройте получившийся Лог (папка Logs в папке VagCOM)
Постройте в Excel график реального и запрашиваемого давления.
На полностью стандартной машине, должен наблюдаться резкий рост давления наддува до 2,1 бар (2100mbar), затем давление должно удерживаться примерно на этом уровне от 1900об/мин и на протяжении всей зоны возможных оборотов двигателя (т.е. тыс до 3500-4000).

Хитрости наддува и их отображение

Обратился в мою мастерскую клиент с проблемой, которую, как он рассказал, не может решить с момента покупки автомобиля, примерно полгода. Проблему он эту уже изучил, так как побывал, по его словам, на двух сервисах в Минске. Суть заключалась в повышенном давлении наддува. То есть давление турбокомпрессора превышало норму, и машина сваливалась в аварийный режим работы. При этом загорались лапочки на панели инструментов: Check Engine, ESP, Service. И, соответственно, машина теряла тягу. Также клиент рассказал, что на одном из этих сервисов, не найдя никаких неисправностей, забраковали турбину. Эту турбину сняли и завезли в ремонт. Но в фирме, занимающейся ремонтом турбокомпрессоров, неисправностей не нашли. И турбину пришлось ставить на место. Я не уточнял, брали деньги за снятие-установку или нет, так как если не брали, то людей мне немного жаль. Снять-поставить ее -та еще работенка. На нее отводится 4,7 нормо-часа. А так как это Citroen С5, то уложиться в это время весьма сложно. В решении проблемы с наддувом я ничего особенно сложного не представлял. Ни один раз сталкивался на современных дизелях с проблемами по наддуву. С одним только нюансом — НАДДУВА ОБЫЧНО НЕ ХВАТАЕТ. Полный энтузиазма быстро во всем разобраться, беру машину в работу. Приступаем.

Итак, Citroen С5, 2.2 HDI, код двигателя 4НХ.

Подключаю сканер (Lexia) и стираю ошибки. Пробная поездка. Разгоняюсь динамично, насколько позволяет слегка заснеженная дорога. Первая, вторая, третья — полет нормальный. Турбина свистит. Разгон хороший. Все пока в норме.

На четвертой передаче в районе 90 км/ч происходит все то, о чем рассказал клиент. С упавшей тягой и горящими лампочками на панели возвращаюсь в гараж. Еще раз смотрю все сканером. Да. В памяти ЭБУ двигателя висит ошибка: Р0245 «Высокое давление в турбокомпрессоре».

При этом в записи по ошибке видно следующее:

— режим работы двигателя — 3373 об/мин;

— давление турбокомпрессора — 2165 mbar;

— номинальное давление в турбокомпрессоре(расчетное) — 1835 mbar;

— циклическое соотношение открытия электроклапана давления турбины — 4%.

Так что давление наддува превысило расчетное на 330 mbar. В блок ESP прописались две ошибки по проблемам с крутящим моментом, на которые я решил пока не обращать внимание. Стираю ошибки. И смотрю дату на холостом ходу. Газую до 3500 об/мин. Да, действительно, расчетное давление 1200-1300 mbar , а фактическое, согласно показанию датчика давления во впускных патрубках, 1700 — 1800 mbar.

Управление сканер отображает в процентах, дословно, «циклическое соотношение открытия электроклапана давления турбины». На холостом ходу 53-55%, на 3500 об/мин 5%.

Правда, сколько не газовал, на холостом ходу, ошибка так и не появилась. Подсоединил в вакуумную магистраль управления наддувом вакуумметр (рис. 1). На холостом ходу: -0,4 bar. Газую: -0,1 — -0,05 bar. Вроде, нормально управление работает. Хотя вакуум -0,4 bar, на мой взгляд, был маловат. Но данных по этому измерению все равно нет. Так что не заостряем на этом внимание. Перегнал машину на подъемник.

Поднял авто и снял защиту моторного отсека. Турбокомпрессор находится в крайне недоступном даже для осмотра месте. Попросил друга завести машину и погазовать. Кое- как приловчился, чтобы видеть шток привода регулировки турбокомпрессора. При запуске двигателя шток вакуумного привода втянулся, при 3500 об/мин выдвинулся в исходное положение. Опять, вроде, все правильно. По стремянке добрался до электромагнитного клапана и снял вакуумный шланг привода управления наддувом. Шток выдвинулся. Съехал с подъемника и прокатился с отсоединенным вакуумным шлангом. Та же картина. Я имею ввиду появление ошибок и пропадание тяги. Еще раз на сканер. С отсоединенным вакуумом давление наддува на 3500 об/мин даже увеличилось до 1950-2050 mbar. Странновато. Но выводы, как говорится, налицо. Проблема с механизмом управления наддувом в турбине. Что же еще может быть. Хоть мне и не хотелось, но видно придется снимать турбину и, скорее всего, везти в ремонт. Это был уже вечер пятницы. И снятие, соответственно, отложили на понедельник.

В понедельник, прежде чем приступить к демонтажу сего агрегата, позвонил в ОДО «Турбоком». Этот звонок решил ход всех дальнейших действий. Общался я с инженером. Хороший и внимательный человек. Во-первых, он просветил меня, что у данного турбокомпрессора управление производится не так, как в обычном случае. То есть когда шток выдвинут (отсутствие вакуума), турбина раскручивается по максимуму, создавая максимальный наддув. А когда шток втянут, соответственно, наддув создается минимальный. Во-вторых, управление производится не перекрытием байпасного канала, а изменением положения лопаток в улитке. Про это «во-вторых» я, правда, знал. Но это «во-первых» явилось для меня откровением, так как разрушало мои представления о логике французской инженерной мысли. Неужели нельзя было разработать ПРАВИЛЬНЫЙ привод. Я имею ввиду, логичный. Пропал вакуум, пропал наддув. Есть вакуум, есть наддув. А так получается в случае пропадания вакуума (это зачастую просто треснувший шланг) я разгоняюсь до 4-й без вакуума, давление 2165 mbar рвет мне патрубки и интеркуллер. Еще газуя на холостом ходу, заметил, что патрубки раздуваются очень сильно. То есть, я считаю, какая-никакая угроза поломки из-за перенаддува есть. Иначе бы не появлялись ошибки. Или ошибки должны появиться при первых же прогазовках. Напомню: на холостом ошибка не появлялась.

Также инженер мне посоветовал на всякий случай проверить правильность показания датчика давления.

Читайте также  Какие дизельные двигатели ставят на газель?

Сразу же его и проверил, включив в его воздушную магистраль свой манометр (рис. 2). Здесь оказалось все в порядке. Показания манометра и датчика практически идентичны.

Проверил наддув на 3500 об/мин, подключив вакуумный шланг управления наддувом к внешнему вакуумному насосу (своим легким). Давление сразу упало практически до атмосферного.

Новые знания, конечно, внесли определенную ясность, но не до конца, потому что управление электромагнитным клапаном наддува теперь никак не вписывалось в происходящее. Проверил еще раз, тот ли это клапан. Всего одинаковых клапанов Bosch 0928400414 (рис. 3) на этом двигателе четыре. Причем, три из них расположены в одном месте на одном кронштейне. Нет, клапан на 100% тот. Почему же такое обратное управление? Холостой ход 55% и -0,4 bar, 3500 об/мин 5% и 0.1 bar. Тестирование с подключенным к клапану осциллографом расставило все по своим местам. Логика инженеров концерна PSA вне конкуренции. Попробуйте угадать, как они описывают 100%-ное и 0%-ное открытие клапана. Извиняюсь, «цикличное соотношение открытия клапана». Нормальные люди с базовыми знаниями по электротехнике ответят однозначно — есть питание, управление полное (клапан открыт), 0% — нет питания, управление отсутствует (клапан закрыт).

У инженеров и программистов, написавших дилерскую программу диагностики Lexia, все как раз наоборот. 100% — клапан закрыт, выключен, нет питания. 0% -соответственно, полностью включен. То есть, когда ЭБУ хочет сбросить давление наддува и, соответственно, исходя из новой информации, втянуть шток (подать вакуум) — «цикличное соотношение» 5%. Но почему же у меня при открытом клапане вакуум не поднимается, а падает почти до нуля. Эту неувязку нашел за пару минут без всяких премудростей поочередным отключением от вакуумной магистрали других клапанов. Виновником оказался клапан управления геометрией впускного коллектора (рис. 4).

При раскручивании двигателя он включался, чтобы повернуть заслонки, и из-за неисправности стравливал весь вакуум из системы. Он был отключен от вакуумной магистрали — и проблема решилась. На холостом ходу вакуум так и остался около 0.4bаг. При раскручивании двигателя сначала падал до -0,2 — -0,15 bar (полагаю, для скорейшей раскрутки турбины), затем поднимался до -0,6 bar (снижение давления наддува). Давление наддува стало соответствовать расчетному (рис. 5).

При пробной поездке аварийный режим больше не включался. Исчезла проблема и с ESP.

Неисправный клапан Bosch 0928400309 в дальнейшем будет заменен. С клиентом этот вопрос согласован.

Хочется вернуться к логике отображения данных. Вскользь подумал, а может это и правильно, может диагносту и не надо знать, подано питание на клапан или нет. 55% — надув большой, 5% маленький. Все бы неплохо, но с рециркуляцией тогда беда (специально проверил). 95% — машина не прогрета (рис. 6), и рециркуляции практически нет (проверял вакуумметром), вакуум не подается к исполнительному механизму. 65% — прогретый двигатель, холостой ход, рециркуляция работает.

Конечно, этот метод отображения данных я запомню. Но когда чинишь технику, которая сконструирована по законам механики и электротехники, хотелось бы, чтобы дилерская программа корректно отображала эти законы. Тогда будет меньше путаницы. Возможно, диагносту дилерского центра это все давно известно. Но большинству подобная информация достается по крупицам из интернета или практической наработкой.

Надеюсь, эта статья кому-то даст новые знания и поможет не наткнуться на «грабли» в виде снятия-установки турбокомпрессора, только для того, чтобы узнать, что он полностью работоспособен.

Уход за системой наддува

Двигатель с газотурбинным наддувом представляет собой комбинированную установку, состоящую из двигателя, газовой турбины и нагнетателя. При работе на переменных режимах каждый из этих агрегатов имеет свою характеристику, представляющую собой связь между различными показателями рабочего процесса.

При повышении среднего индикаторного давления увеличивается число оборотов газотурбонагнетателя, повышается температура газов перед турбиной и за турбиной, увеличиваются давление наддувочного воздуха, температура воздуха до и после холодильника. Наибольшее допускаемое значение температуры газов перед турбиной ограничивается жаростойкими свойствами материала лопаток газовой турбины.

В период эксплуатации необходимо контролировать температуру подшипников газотурбонагнетателя, частоту вращения ротора, давление наддува и температуру выхлопных газов и наддувочного воздуха.

Предельная нагрузка дизеля может быть определена по температуре выхлопных газов. Чрезмерное повышение температуры выхлопных газов может вызвать обгорание, коробление и другие повреждения лопаток газовой турбины, поэтому работа двигателя при температуре выхлопных газов, превышающей пределы, предусмотренные инструкцией для данного дизеля, запрещается.

При постоянных мощности и частоте вращения вала двигателя с увеличением температуры окружающей среды уменьшается степень сжатия в нагнетателе, повышаются температура газов до газовой турбины и эффективный удельный расход топлива.

При одновременном уменьшении давления, увеличении влажности и температуры атмосферного воздуха температура выхлопных газов может повыситься на 20-25% по сравнению с номинальным значением, что заставляет уменьшать нагрузку двигателя.

Температуру наддувочного воздуха за охладителем поддерживают в пределах 30 — 40° С. Она не должна быть ниже точки росы, чтобы не препятствовать выделению влаги из продувочного воздуха при низкой температуре забортной воды, которая прокачивается через воздушный холодильник и охлаждает наддувочный воздух.

Наивыгоднейший режим работы воздушных холодильников выбирают из таблиц предельной влажности наддувочного воздуха в зависимости от давления, температуры и влажности его.

Вода, выделившаяся в ресивере из наддувочного воздуха или поступившая в ресивер через неплотности в воздушном холодильнике, вместе с наддувочным воздухом поступает в цилиндры двигателя, в результате чего нарушаются процессы смазки и горения топлива в цилиндре, особенно при использовании топлива с большим содержанием серы. Удаление воды из коллектора наддувочного воздуха осуществляется через сливные краны в его нижней части.

Повседневный уход за газотурбонагнетателем заключается в обеспечении нормальной смазки, охлаждения и работоспособности агрегата.

После остановки двигателя продолжительность вращения ротора газотурбонагнетателя по инерции служит признаком исправной работы последнего. Это время указывается в инструкции по эксплуатации газотурбонагнетателя и обычно равно 1 — 1,5 мин.

В зависимости от конструкции и условий эксплуатации газотурбонагнетатель разбирают для осмотра и проверки износа деталей примерно через 8000 ч работы двигателя. Перед осмотром полость охлаждения промывают и очищают от накипи.Изношенные цинковые протекторы заменяют новыми. Внутренние полости воздуходувки и турбины очищают от масла, пыли и нагара. При осмотре газотурбонагнетателя обращают особое внимание на плотность посадки рабочего колеса на валу, отсутствие следов задевания вращающихся и неподвижных деталей, на целость и исправность бандажей и лопаток.

У соплового аппарата проверяют отсутствие коробления, трещин или поломки лопаток. Проверяют радиальный зазор-между лопатками и сопловым аппаратом, а также осевой зазор между турбинным диском и сопловым аппаратом. При повреждении шариковых подшипников их заменяют новыми. Газотурбонагнетатель, имеющий даже незначительные дефекты, к эксплуатации не допускается. Плоскости разъема корпуса газотурбонагнетателя чистить шабером или наждачной бумагой нельзя (чтобы не нарушить газоплотность соединения).

Вибрация газотурбонагнетателя может появиться вследствие нарушения уравновешенности ротора, искривления оси вала ротора, неисправности подшипников, неисправности системы смазки и т. д. При появлении вибрации газотурбонагнетатель останавливают, выясняют неисправность и устраняют ее.

В случае повреждения колеса, вала или диска агрегат необходимо отправить для ремонта на завод, который имеет соответствующее оборудование для балансировки ротора.

В результате неполного сгорания топлива в цилиндре двигателя, из-за обильной смазки цилиндра и наличия в выхлопных газах солей, обводнения топлива морской водой засоряется; проточная часть турбины (лопатки и сопловой аппарат ), в результате чего уменьшается проходное сечение для газов, и, как следствие, число оборотов турбины падает и снижается давление наддувочного воздуха. Неравномерное отложение нагара на лопатках вызывает неуравновешенность ротора, что приводит к вибрации турбины. Для предотвращения попадания посторонних предметов из цилиндров двигателя в турбину проверяют состояние фильтра.

Для смазки подшипников ротора применяют турбинное масло вязкостью не выше 7 – 9° ВУ при температуре 50° С. Заменяют масло в системе смазки газотурбонагнетателя через 2000-3000 ч работы последнего.

При выходе из строя газотурбонагнетателя допускается работа двигателя без него. В этом случае, для того чтобы предохранить газотурбонагнетатель от повреждения и получить от двигателя максимальную мощность, необходимо:

  • заклинить ротор газотурбонагнетателя (обычно применяется специальный стопор);
  • при наличии нескольких газотурбонагнетателей установить в нагнетательном патрубке аварийного газотурбонагнетателя диск с отверстием, пропускающим воздух из ресиверав аварийный нагнетатель, благодаря чему последний охлаждается;
  • при наличии одного газотурбонагнетателя с наддувочного коллектора снять фланец и вместо него установить сетку, что даст возможность воздуху поступать в цилиндры двигателя, минуя аварийный газотурбонагнетатель;
  • при длительной работе без газотурбонагнетателя вынуть ротор.

Режим работы двигателя с отключенным агрегатом наддува должен соответствоать указаниям заводской инструкции по эксплуатации.

Мощность, которую можно получить при работе с заклиненным ротором турбонагнетателя, ограничивается температурой и дымностью отработавших газов.

Периодичность осмотров продувочных насосов ротативного типа зависит от их конструкции, указывается в инструкции по эксплуатации двигателя и составляет 1000-1200 ч работы двигателя. Неисправности продувочных насосов обычно вызываются попаданием посторонних предметов в приемную полость насоса, чрезмерным износом его деталей, плохим состоянием клапанов, неправильной смазкой.

Попадание посторонних предметов в полость продувочного насоса может быть обнаружено по ненормальному шуму при работе последнего. В этом случае двигатель немедленно останавливают, выясняют причину появления шума и устраняют ее.

При переборке продувочного насоса ротативного типа замеряют зазоры между роторами, между роторами и корпусом, между роторами и торцевыми крышками, между зубьями шестерен привода насоса, в подшипниках. Величина этих зазоров не должна быть больше указанных в инструкции по эксплуатации двигателя. Во время работы насоса роторы нагреваются, и размеры их увеличиваются. Малая величина зазоров может привести к касанию роторов между собой, а также о корпус, что вызовет повышенный износ деталей продувочного насоса. Нарушение величины зазоров между зубьями шестерен привода насоса вызывает несинхронное вращение роторов насоса, что может привести к аварии. Мелкие риски на поверхности роторов не являются серьезным дефектом и устраняются зачисткой наждачной бумагой.

При неплотности клапанов и различных уплотнений в продувочном насосе производительность его резко уменьшается. Неплотности устраняют притиркой клапанов и заменой или подтягиванием уплотнений.

Сетка приемной полости продувочного насоса или фильтра должна быть чистой и исправной. Работа с поврежденной или снятой сеткой не допускается.

При обильной смазке или неисправных масляных уплотнениях в рабочую полость продувочного насоса попадает масло, которое затем вместе с воздухом поступает в цилиндр двигателя, нарушая исправную работу последнего. Поэтому из воздушного ресивера периодически спускают скопившееся масло, открывая сливные краны в нем, и очищают ресивер от грязи.