Турбокомпрессор дизеля: Турбокомпрессор: сердце системы наддува воздуха

Содержание

Турбокомпрессор: сердце системы наддува воздуха

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

#Палец штанги реактивной

Палец штанги реактивной: прочная основа шарниров штанг

23.06.2021 | Статьи о запасных частях

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

#Клапан МАЗ включения привода сцепления

Клапан МАЗ включения привода сцепления

16.06.2021 | Статьи о запасных частях

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

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.

Турбокомпрессор | Kawasaki Heavy Industries

Турбокомпрессор Kawasaki-MAN TCA/TCR был разработан как средство высокоэффективнного наддува для двух- и четырехтактных дизельных и газопоршневых двигателей.

Особенности

Повышение коэффициента сжатия в компрессоре

Высокая эффективность

Малошумность

Простая установка на двигатель

Простое техническое обслуживание

Долгий срок службы

Продукция

TCA

TCR

Управляемая турбина “VTA”

VTA обеспечивает дизельным и газопоршневым двигателям оптимальное количество воздуха горения при каждом такте впуска, тогда удельное потребление топлива и выбросы CO2/несгоревших углеводородов снижаются.

Модельный ряд

Режимы работы турбокомпрессора

Тип

Мощность при максимальном давлении наддува (кВт)

tºmax газов перед турбиной (ºC)

Двухтактный
(le* = 8 кг/кВт-ч)

Четырехтактный
(le* = кг/кВт-ч)

Двухтактный

Четырехтактный

TCR22

6 200 6 500 650 650

TCA55

9 000 10 400 500 650

TCA66

13 000 500 650

TCA77

18 600 500 650

*: принятое удельное потребление воздуха

Примечание : Выбор турбокомпрессора сильно зависит от типа и регулировок двигателя. Для получения детальной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Габаритные размеры и масса

Тип

Длина (мм)

Ширина (мм)

Высота (мм)

Масса (кг)

TCR22

1 990 996 1 788 1 900

TCA55

2 439 1 371 1 819 3 300

TCA66

2 837 1 625 2 076 5 400

TCA77

3 416 1 930 2 397 9 300

Диапазон применения

Применение

Модель TCA55 с двухтактным дизельным двигателем 6S50MC-C7 Модель TCA66 и TCR22 с двухтактным дизельным двигателем 7S60ME-C8,2

Ссылка

Брошюры

Территория ответственности

Кобэ, Япония

Токио, Япония

Амстердам, Нидерланды

Гонконг, Китай

Сингапур

Рио-де-Жанейро, Бразилия

Пекин, Китай

Шанхай, Китай

Тайбей, Тайвань

Дели, Индия

Москва, Россия

Нью-Йорк, США

Дубаи, ОАЭ

Сан Паоло, Бразилия

Головной офис

Завод в Кобэ
Департамент сбыта продукции морского машиностроения

ИНФОРМАЦИЯ И КАРТА
1-1, Хигаси-Кавасаки-тё
3-тёмэ, Тюо-ку, Кобэ 650-
8670, Япония
Отдел продаж запасных частей
Телефон : +81-78-682-5321 / Факс : +81-78-682-5549
E-mail : [email protected] co.jp
Головной офис в Токио
Департамент сбыта продукции морского машиностроения

ИНФОРМАЦИЯ И КАРТА
14-5, Кайган 1-тёмэ, Минато-ку,
Токио 105-8315, Япония
Отдел международной торговли
Телефон : +81-3-3435-2374 / Факс : +81-3-3435-2022
Отдел продаж запасных частей
Телефон : +81-3-3435-2368 / Факс : +81-3-3435-2022

Региональные основные пункты контакта

Амстердам,
Нидерланды
Kawasaki Heavy Industries
(Europe) B.V.
Телефон : +31-20-6446869/ Факс : +31-20-6425725
E-mail: [email protected]
Гонконг, Китай
Kawasaki Heavy Industries
(H.K.) Ltd.
Телефон : +852-2522-3560/ Факс : +852-2845-2905
E-mail: [email protected]

Зарубежные представительства

Сингапур
Kawasaki Heavy Industries
(Singapore) Pte. Ltd.
Телефон : +65-6225-5133/ Факс : +65-6224-9029
Пекин, Китай
Офис в Пекине
Телефон : +86-10-6505-1350 / Факс : +86-10-6505-1351
Шанхай, Китай
Kawasaki Heavy Industries Management (Shanghai) Co., Ltd.
Телефон : +86-21-3366-3100 / Факс : +86-21-3366-3108
Тайбей, Тайвань
Офис в Тайбее
Телефон : +886-2-2322-1752 / Факс : +886-2-2322-5009
Дели, Индия
Офис в Дели
Телефон : +91-11-4358-3531 / Факс : +91-11-4358-3532
Москва, Россия
Офис в Москве
Телефон : +7-495-258-2115 / Факс : +7-495-258-2116
Дубаи, ОАЭ
Kawasaki Heavy Industries Middle East FZE
Телефон : +971-4-214-6730 / Факс : +971-4-214-6729
Нью-Йорк, США
Kawasaki Heavy Industries (USA), Inc.
Телефон : +1-917-475-1195 / Факс : +1-917-475-1392
Рио-де-Жанейро, Бразилия
Kawasaki Machinery
do Brasil Maquinas e Equipamentos Ltda.
(Rio de Janeiro Office)
Телефон : +55-21-2226-3938 / Факс : +55-21-2225-3613
Sao Paulo, Brazil
Kawasaki Machinery
do Brasil Maquinas e Equipamentos Ltda.
Телефон : +55-11-3266-3318 / Факс : +55-11-3289-2788

Контакты

По поводу запросов, касающихся указанных продуктов, пожалуйства, обращайтесь в Отдел продажи запасных частей, Департамент сбыта продукции морского машиностроения, Подразделение машиностроения.
Телефон. +81-3-3435-2374

Контакты

Can the DPF cause Turbo Failure?


Много статей и технической документации о том как неисправность турбо может привести к повреждению сажевого фильтра дизеля, тогда как сажевый фильтр является причиной большего числа поломок турбо, чем вы думаете. Мы расскажем, какое влияние может оказывать на турбо засоренный сажевый фильтр дизеля.

Сажевые фильтры дизеля появились в январе 2005 с введением стандарта на выхлопы Евро 4, когда допустимый уровень наличия твердых частиц в отработавших газах дизеля был снижен. Уменьшение количества твердых частиц до такого низкого уровня не было технически возможным, поэтому начиная с сентября 2009 все дизельные транспортные средства должны были оснащаться фильтром для улавливания сажи и других вредных частиц, предотвращая их попадание в атмосферу. Сажевый фильтр способен удалить около 85% твердых частиц из выхлопных газов.

Засоренный сажевый фильтр не работает, поэтому есть два типа регенерации для его очищения от отложений сажи. Новейшие транспортные средства используют активную регенерацию, такую как процесс удаления накопившейся сажи из фильтра путем впрыскивания топлива, что повышает температуру выхлопных газов, тогда сажа сжигается как временное решение проблемы. Пассивная регенерация происходит автоматически на дорогах типа автомагистралей, когда температура выхлопов является высокой.  Производители перешли на активную регенерацию, т.к. не все водители ездят по автомагистралям на скорости, необходимой для очищения сажевого фильтра, а короткие поездки не полезны для турбо или выхлопной системы.

Downloads

DPF

Итак, что происходит с турбо, когда сажевый фильтр засорен?

Засоренный сажевый фильтр предотвращает прохождение выхлопных газов через выхлопную систему в необходимом режиме. Повышается противодавление и температура выхлопных газов внутри корпуса турбины.

Повышенная температура выхлопных газов и противодавление влияют на турбо: снижение эффективности, утечка масла, коксование масла в турбо и утечка выхлопных газов из турбо.

Как определить турбо, который пострадал из-за проблем с сажевым фильтром
дизеля: —

• Другой цвет деталей (CHRA) как знак, что через его корпус проходит тепло со стороны турбины. Высокая температура в картридже вызывается противодавлением, проталкивающим выхлопные газы через кольцевое уплотнение поршня и в корпус картриджа. Выхлопные газы с высокой температурой препятствуют эффективному охлаждению масла в картридже и вызывают образование нагара, ограничивающего поступление масла и вызывающего износ подшипников. Этот тип поломки часто ошибочно принимают за недостаток смазки или загрязнение масла.

• Скопление сажи в канавке поршневого кольца со стороны турбины, вызванное повышением температуры выхлопных газов.

• Утечка масла в корпус компрессора может наблюдаться в результате попадания выхлопных газов в корпус картриджа со стороны турбины и проталкивания масла через сальник со стороны компрессора.

• Засоренный сажевый фильтр пропускает выхлопные газы через самые узкие щели, такие как зазоры корпусов подшипников, люфт рычага лопаток турбо с изменяемой геометрией, механизмы перепускного клапана корпуса турбины. Так скопление сажи в этих механизмах может ограничить движение данных рычагов, влияя на работу турбо. Иногда отложения сажи можно увидеть на задней стороне уплотнительной крышки, где было проникновение выхлопных газов.

• Поломка колеса турбины как следствие многоцикловой усталости из-за увеличения температуры.

 

Как предотвратить эти неисправности?
Сначала необходимо определить вид поломки и выяснить, является ли ее причиной проблема с сажевым фильтром. Если весь узел ротора в порядке, а на узле картриджа со стороны турбины видны следы перегрева, то поломка вызвана аномально высокой температурой выхлопных газов. Большие скопления сажи внутри механизма и рычагов турбо с изменяемой геометрией указывают на засоренный сажевый фильтр, и водитель может замечать провалы тяги на низких оборотах или увеличение давления наддува турбо.

Как предупредить поломку турбо, вызванную сажевым фильтром:

• Проверьте, засорен ли сажевый фильтр дизеля.
• Свяжитесь со специалистом по сажевым фильтрам для помощи.
• Замените сажевый фиьтр на качественный. Фильтры низкого качества не являются столь же эффективными как оригинальные, и могут вызывать симптомы, которые наблюдаются при засорении сажевого фильтра.
• Если сажевый фильтр дизеля засорился, всегда заменяйте узел картриджа турбо в целях предотвращения утечки масла.
• Убедитесь, что актуатор работает в полном диапазоне, особенно если он электронный, так как внутренние компоненты могут быть изношены.

Засорение сажевого фильтра происходит долго, иногда годы. Однако если фильтр
засорился, поломка турбо может последовать. Если при установке нового турбо вы не
выполните проверки сажевого фильтра, то новый турбо подвергнется такой же
неисправности, так как будет находиться в тех же условиях работы, что предыдущий.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРИВОДНОГО ТУРБОКОМПРЕССОРА ДВУХТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ 3ТД-3А

Рязанцев Н.К. Использование танковых двигателей в народном хозяйстве [Текст] / Н.К. Рязанцев // Прогресс, технология, качество: сб. научн. тр. 2-го конгресса двигателестроителей Украины. ХАИ, ХГПУ. — Х., 1997. — с. 36 — 40.

Рязанцев Н. К. Конструкция форсированных двигателей наземных транспортных машин. Часть 1 [Текст] / Н.К.Рязанцев. — К.:ІСДО, 1993. — 252 с.

Рязанцев Н.К. Конструкция форсированных двигателей наземных транспортных машин. Часть 2 [Текст] / Н.К. Рязанцев. — Х.: ХДПУ, 1996. — 388 с.

Чаромский А.Д. О влиянии наддува на основные показатели турбопоршневых двигателей и о типе турбокомпрессорной группы [Текст] / А.Д. Чаромский // Сб. Газотурбинный наддув двигателей внутреннего сгорания. — М.: Машгиз, 1961. — с. 5-12.

Патрахальцев Н.Н. Форсирование двигателей внутреннего сгорания наддувом [Текст] / Н.Н. Патрахальцев, А.А. Савастенко. — М.: Легион-Автодата, 2007, — 176 с.

Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей [Текст] / под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. — М.: Машиностроение, 1983. — 372 с.

Опалев В.А. Повышение экономичности турбопоршневых дизелей путём совершенствования их газовоздушного тракта [Текст]: дис. … канд. техн. наук: 05.05.03 / В.А. Опалев. — Х., 2013. — 168 с.

Двигатель 5ТДФ [Текст]. Техническое описание. — М.: Воениздат, 1977. — 144 с.

Алёхин С.А. Согласование характеристик турбонаддува и двухтактного транспортного дизеля [Текст] / С.А. Алёхин, В.П. Герасименко, В.А. Опалев // Двигатели внутреннего сгорания.- 2013. — №2. — с.8 12.

Алёхин С.А. Расширение диапазона устойчивых режимов работы турбопоршневого дизеля [Текст] / С.А. Алёхин, Д.Ю. Бородин, В.П. Герасименко, В.А. Опалев // Двигатели внутреннего сгорания. — 2015. — №1. — с.68 74.

Турбокомпрессоры для бензиновых двигателей — журнал «АБС-авто»

Турбонаддув позволяет не только получить требуемую максимальную мощность, но и существенно улучшить экономичность и экологичность двигателя за счет повышения эффективности сгорания топлива. Захватив за пару десятков лет плацдарм дизельных двигателей, система турбонаддува вторглась на территорию бензиновых моторов.

Рис. 1. Тенденции применения турбонаддува на двигателях легковых и коммерческих автомобилей в период до 2020 года

В настоящее время турбокомпрессоры для автомобильных двигателей выпускаются многими американскими, европейскими и японскими фирмами. Один из крупнейших производителей – фирма Garrett (подразделение концерна Honeywell). Согласно проведенному фирмой Global Insight и Honeywell анализу рынка турбокомпрессоров вслед за Западной Европой ожидается их широкое применение на автомобилях, продаваемых в США и в Китае (рис. 1).

Преимущество применения турбонаддува на дизелях объясняется возможностью увеличения их тягово-скоростных характеристик до уровня, сравнимого с бензиновыми двигателями равного с ними литража. При этом дизели с наддувом развивают значительно больший крутящий момент, что способствует разгонной динамике и позволяет реже переключать передачи. Устаревшие представления о плохой динамике и повышенном дымлении дизелей связаны с применявшимися ранее двигателями без наддува, ТНВД которых подавали топливо под относительно низким давлением, а его дозирование осуществлялось посредством механических средств. Современные дизели оснащаются системами Common Rail. Последние обеспечивают впрыск топлива под давлением до 2000 бар. При этом подача топлива производится несколькими порциями и в точном соответствии с количеством воздуха, поступающего в цилиндры. Сначала впрыскивается небольшая предварительная доза топлива, а после ее сгорания подается основная доза, которая воспламеняется практически без задержки, называемой периодом индукции. В результате давление в цилиндре повышается относительно плавно, а характерный для дизеля шум мало отличается от шума бензинового двигателя.

Применение наддува на бензиновых двигателях ограничено возможностью возникновения детонации, поэтому приходится вводить средства противодействия, из которых наиболее часто применяются снижение степени сжатия и охлаждение смеси при испарении бензина, впрыскиваемого непосредственно в цилиндры двигателя.

О целесообразности применения турбонаддува можно судить по приведенным в таблице характеристикам трех близких по мощности 4-цилиндровых двигателей, устанавливаемых на автомобили VW Passat 4Motion.

Следует отметить, что повышенный запас крутящего момента двигателей с турбонаддувом достигается регулированием давления газов перед турбиной посредством их перепуска через байпас или изменением геометрии соплового аппарата. В последнем случае применяется обычно венец с поворотными лопатками. Следует отметить, что регулирование турбокомпрессора перепуском части газов помимо турбины приводит к определенным потерям их энергии и соответствующему снижению эффективности системы наддува.

Следуя современным тенденциям совершенствования автомобильных двигателей, фирма Honeywell разработала несколько конструкций малоразмерных компрессоров, в том числе для устанавливаемого на индийском автомобиле Tata Nano 2-цилиндрового двигателя рабочим объемом 0,8 л.

Фото 1. Турбокомпрессор модели КР фирмы BorgWarner

Не менее известная компания BorgWarner поставляет малоразмерные турбокомпрессоры как для дизелей, так и для форсированных бензиновых двигателей, у которых температура газов перед турбиной достигает 1050°С. Корпуса турбин этих турбокомпрессоров отливаются из специальной жаростойкой стали, а в средних корпусах с установленными в них подшипниками ротора предусмотрены полости, подключаемые к системе охлаждения двигателя. Фирма выпускает также турбокомпрессоры с корпусами, изготовленными штамповкой из листовой стали. Чтобы ускорить прогрев нейтрализатора, корпус турбины отливают интегрированным с выпускным коллектором. В некоторых случаях применяются коллекторы и корпуса турбин с тепловыми экранамииз листовой стали.

Фото 2. Агрегат двухступенчатого наддува R2S

Для дизелей мощностью от 50 до 130 л.с. фирма BorgWarner поставляет турбокомпрессоры моделей KP31–K03 (фото 1), регулирование которых осуществляется посредством перепускного клапана с пневматическим или электрическим приводом. Для дизелей мощностью от 80 до 250 л.с. предназначены турбокомпрессоры моделей BV35–BV50 с изменяемой геометрией соплового аппарата турбины, лопатки которого поворачиваются также посредством пневматического или электрического привода. Некоторые из этих турбокомпрессоров имеют охлаждаемый корпус подшипников, включаемый в контур системы охлаждения двигателя. На дизели мощностью от 130 до 350 л.с. фирма предлагает устанавливать системы двухступенчатого наддува R2S с регулируемым перепуском газов между турбинами высокого и низкого давления (фото 2).

Одной из последних разработок фирмы является турбокомпрессор с двойной улиткой и поворотными лопатками соплового аппарата турбины. Применение двух улиток в сочетании с раздельными выпускными коллекторами способствует сохранению кинетической энергии выходящих из цилиндров газов, что содействует повышению эффективности турбокомпрессора при низких и средних частотах вращения вала двигателя. При этом также улучшается динамика разгона турбокомпрессора при резкой подаче нагрузки.

Для бензиновых двигателей мощностью от 60 до 340 л.с. BorgWarner предлагает турбокомпрессоры моделей BO31–BO53 c перепускным клапаном и моделей BO45–BO53 со сдвоенной улиткой. Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией соплового аппарата турбины выпускаются для двигателей мощностью от 160 до 220 л.с. Все турбокомпрессоры для бензиновых двигателей рассчитаны на работу при температуре отработавших газов до 1050°С, благодаря чему отпадает необходимость в охлаждении смеси за счет ее переобогащения. В результате при работе двигателя с большой нагрузкой возможна экономия топлива до 20%.

  • Вадим Володин

Турбокомпрессор ТКР 7 (700) (01;02)

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

Отправить запрос

Быстрая доставка

Гарантия

Низкая цена

Турбокомпрессор

Двигатель

Транспортное средство

Вес

Модификация

№ чертежа

ТКР7(700 )Д-00.01

ТКР7(700 )Д-00.02

ТКР7(700 )Д-00.05

ТКР7(700 )Д-00.03

ТКР7(700 )Д-00.07

700-111.8010

700-1118010-01

700-1118010-02

700-1118010-03

700-1118010-04

Д260.1(С)

Д260.2(С)

Д260. 4-16

Д260. 4-18

Д440/442

Д260.952

Д260.14-8

Д260. 4-17

Д260.7-40

К3000, МТЗ 1523,АМКОДОР

Гомсельмаш

Брянск

Алтайский МЗ,ДТ-120,ДТ-75ДК,

Енисей-1200,ЛТЗ-150, НИВА.

АМКОДОР

Брянск

Гомсельмаш

Гомсельмаш

9.7

ТКР 7 — технические характеристики

Подача турбокомпрессора, кг/с 0,27±0,005 
Диаметр колеса компрессора, мм 81,2 
Диаметр колеса турбины, мм 64,5
Частота вращения вала ротора, об/мин 100000
КПД компрессора, не менее 0,75
КПД турбины, не менее 0,70 
Габаритные размеры, мм 212X173X212 

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

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

Установка турбокомпрессора ТКР 7

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

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

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


Дизель США Группа | Турбокомпрессоры всех марок

В Diesel USA мы работаем с крупнейшими производителями турбокомпрессоров в мире, чтобы поддерживать обширный перечень турбокомпрессоров и деталей турбокомпрессоров для обслуживания большинства коммерческих или потребительских транспортных средств или приложений. С Diesel USA Group вы можете быть уверены, что получаете продукцию высочайшего качества. От замены турбокомпрессора оригинального оборудования (OEM) до восстановленной продукции, одобренной заводом-изготовителем; у нас есть необходимые детали!

Турбокомпрессоры всех марок
Турбины

OEM производятся в соответствии со строгими стандартами не только для удовлетворения требований владельцев мощности, но и для поддержания максимальной эффективности дизельных и газовых двигателей из года в год.При наличии правильных оригинальных запчастей и регулярном техническом обслуживании водители, использующие двигатели с турбонаддувом, могут рассчитывать на производительность и эффективность, на которые рассчитаны их автомобили в течение длительного времени.

Современные автомобили с турбонаддувом работают на молекулярном уровне, распыляя топливо с помощью точно настроенного воздуха и давления топлива, обеспечивая максимальную топливную эффективность, в то время как его составные части соответствуют характеристикам, позволяющим контролировать выбросы. Вот почему использование правильных запасных частей сегодня важнее, чем когда-либо прежде.

  1. Сокращенное время простоя
  2. Оптимизированная топливная экономичность
  3. Производительность заводского уровня
  4. Оптимизированная эффективность на заводском уровне
  5. Подтвержденная долговечность
  6. OE / заводские гарантии

Группа компаний Diesel USA Group представляет собой крупнейшую организацию по сбыту оригинальных турбокомпрессоров в Северной Америке.Как главные дистрибьюторы для многих основных брендов OEM, мы поддерживаем обширный инвентарь для обслуживания практически любого коммерческого или потребительского дизельного топлива. Свяжитесь с любым из наших офисов сегодня для получения дополнительной информации.

Наши производители

Ресурсы

Информация о турбокомпрессорах — Ассоциация специалистов по дизельным двигателям

Комитет по турбокомпрессорам

Целью комитета по турбокомпрессорам является расширение бизнеса послепродажного обслуживания турбокомпрессоров посредством семинаров, контактов с членами и повышения осведомленности о Общенациональной гарантийной программе.

Сопредседатель: Джон Гриффин — Turbo Diesel & Electric Systems Inc. , Forest Park, GA
Сопредседатель: Деннис Ганьон — Diesel Injection Service Company Inc., Louisville, KY

Темы:

Повреждение посторонним предметом


Как дизельный сажевый фильтр (DPF) может вызвать отказ турбокомпрессора?


Диагностика утечек масла с помощью турбокомпрессоров от BorgWarner »

Если у вас когда-либо начиналась течь или дымка турбокомпрессора, вы могли подумать, что турбокомпрессор неисправен.Это распространенное заблуждение, но в большинстве случаев оно не имеет ничего общего с функциональностью турбокомпрессора. Более чем в 95% случаев утечка масла вызвана несколькими причинами:

  • Линия слива масла слишком мала
  • Линия слива масла, ограничивающая поток масла
  • Чрезмерный прорыв

Читать статью полностью »


Замена актуатора на Форд 6.4L Powerstroke V2S и HP Turbos от BorgWarner »

Оригинальный узел SRA (Smart Remote Actuator) для турбонагнетателя Ford 6.4L Powerstroke VS2 больше не доступен. Если вам необходимо заменить исходный 2-ступенчатый турбо (V2S), HP turbo или SRA, он теперь заменен новым BorgWarner CBA. (Компактный бесщеточный привод). Он предлагает те же характеристики и упаковку, что и оригинальный SRA, но со многими другими преимуществами. Этот технический совет объясняет разницу между SRA и CBA, а также шаги, которые необходимо предпринять для установки. ЦБА. Читать статью полностью »


7 причин отказа турбины от BorgWarner


Загрязнение масла


Повреждения посторонними предметами


Отсутствие смазки / масляное голодание


Превышение скорости


Диагностическая матрица: упрощение поиска и устранения неисправностей


Общие отказы турбонаддува: режимы отказа REA / SREA



Преимущества турбонаддува ОГ

По сравнению с безнаддувным двигателем идентичной выходной мощности, расход топлива двигателя с турбонаддувом ниже, поскольку часть энергии выхлопных газов, которая обычно расходуется впустую, способствует повышению эффективности двигателя.За счет меньшего объемного смещения у турбомотора фрикционные и тепловые потери меньше.

Удельная мощность, т. Е. Мощность в лошадиных силах на фунт, двигателя с турбонаддувом, работающего на выхлопных газах, намного лучше, чем у двигателя без наддува.

Требуемое пространство для установки двигателя с турбонаддувом меньше, чем у двигателя без наддува с такой же выходной мощностью.

Характеристики крутящего момента двигателя с турбонаддувом можно улучшить.Из-за очень высокого увеличения крутящего момента на низких оборотах двигателя выходная мощность, близкая к полной, сохраняется значительно ниже номинальной скорости двигателя. Таким образом, подъем на гору требует меньшего количества переключений передач и потеря скорости ниже.

Высотные характеристики двигателя с турбонаддувом значительно лучше. Из-за более низкого давления воздуха на больших высотах потери мощности безнаддувного двигателя значительны. Напротив, производительность турбины улучшается при высота над уровнем моря в результате большей разницы давлений между практически постоянным давлением перед турбиной и более низким давлением окружающей среды на выходе.Более низкая плотность воздуха на входе в компрессор в значительной степени компенсируется. Следовательно, двигатель практически не имеет потери мощности.

Из-за меньшего габарита излучающая звук внешняя поверхность двигателя с турбонаддувом меньше и, следовательно, менее шумна, чем двигатель без наддува с такой же мощностью. Сам турбокомпрессор выполняет роль дополнительного глушителя.


Поиск и устранение неисправностей турбонагнетателя и анализ повреждений


Общие режимы отказов VGT и устранение неисправностей

Нажмите для просмотра презентации


Утечки масла


Перегрев


Супер турбонаддув дизельного двигателя с прямым впрыском

В настоящем исследовании моделируется стабильная работа дизельного двигателя с непосредственным впрыском (TDI) с турбонаддувом и механизмом изменения передаточного числа, соединяющим вал турбонагнетателя с коленчатым валом.Ключевыми параметрами механизма с регулируемым передаточным числом являются диапазон передаточных чисел, эффективность и инерция, а также возможность управления относительной скоростью и потоком мощности. Устройство получает энергию от коленчатого вала или турбонагнетателя или передает энергию им. Таким образом, помимо поршней двигателя внутреннего сгорания (ДВС), также турбокомпрессор вносит свой вклад в общую механическую мощность двигателя. Подача энергии от коленчатого вала в основном необходима во время резких ускорений, чтобы избежать турбонаддува и увеличить крутящий момент на низких скоростях.На низких скоростях резко увеличивается максимальный крутящий момент, радикально расширяя диапазон нагрузок. Кроме того, приближаясь к точкам работы сбалансированного турбонагнетателя, также можно улучшить как КПД η , определяемый как отношение мощности коленчатого вала поршня к мощности потока топлива, так и общий КПД η * , определяемый как отношение мощности поршневого коленчатого вала, увеличенной мощности от вала турбонагнетателя, к мощности потока топлива, даже если она минимальна.Подача энергии к коленчатому валу возможна в основном при высоких скоростях и высоких нагрузках, когда в противном случае турбина могла бы быть закрыта впустую, а также во время замедления. Использование энергии в турбине, которое в противном случае приводило бы к отходам, приводит к повышению общего КПД преобразования топлива на η * больше, чем КПД η . Гораздо меньшие улучшения достигаются для максимального крутящего момента, опять же, приближаясь к точкам работы сбалансированного турбонагнетателя. Принятие турбокомпрессора гораздо большего размера (целевой рабочий объем x скорость на 30% больше, чем у обычного турбокомпрессора), лучший выход крутящего момента и эффективность преобразования топлива η * и η возможны на любой скорости vs.двигатель с меньшим сбалансированным турбонагнетателем. Этот результат мотивирует дальнейшие исследования механизма, который может значительно улучшить традиционные силовые агрегаты на базе дизельных двигателей.

1 Введение

Нагнетатели повышают давление на впуске за счет работы сжатия, извлекаемой из коленчатого вала. Полностью теряется энергия выхлопных газов. Турбокомпрессоры повышают давление на впуске за счет энергии выхлопных газов, которые расширяются через коаксиальную турбину за счет повышенного противодавления.

Турбокомпрессоры обычно более эффективны, чем нагнетатели, и имеют лучшие характеристики во всем диапазоне скоростей и нагрузок. Поскольку нагнетатели приводятся в движение коленчатым валом через механизмы с регулируемым передаточным числом, наддув не зависит от энергии выхлопных газов. В турбонагнетателе наддув зависит от энергии выхлопных газов, поскольку работа в турбине равна работе в компрессоре при равновесной скорости. Обычно турбокомпрессор управляется перепускным клапаном на турбине, который снижает количество энергии, рекуперированной в турбине для работы компрессора.В то время как на высоких скоростях турбина является закрытой, на низких скоростях энергия, доступная в турбине, минимальна, и наддув уменьшается. Отсутствие наддува также наблюдается во время резких ускорений, поскольку энергии турбины недостаточно для выполнения требуемой работы компрессору (турбо-задержка). Таким образом, турбокомпрессор расходует часть рекуперируемой энергии в выхлопе на высокой скорости или во время резких замедлений и не имеет достаточной энергии на турбине во время резких ускорений и на низких скоростях.В нагнетателе вся энергия выхлопных газов теряется.

В то время как в турбокомпрессоре скорость вращения может изменяться в широких пределах, в случае с нагнетателем скорость компрессора ограничена характеристиками механизма, соединяющего коленчатый вал с валом компрессора. В нагнетателях помимо центробежных компрессоров также используются объемные компрессоры.

В традиционных турбонагнетателях вал турбонагнетателя не соединен с коленчатым валом, и мощность компрессора идеально сбалансирована мощностью от турбины, при этом перепускной клапан турбины дает возможность контролировать рабочую точку, уменьшая поток через турбину.Если вал турбокомпрессора соединен с коленчатым валом через механизм с изменяемым передаточным числом, это открывает новый мир возможностей, поскольку турбокомпрессор может работать со скоростью, отличной от равновесной, а мощность может подаваться на коленчатый вал или отводиться от него. Это нововведение, которое изучается здесь, направлено на улучшение рекуперации наддува и отходящего тепла и, в конечном итоге, на повышение общей эффективности преобразования топлива и крутящего момента на любой скорости.

Поскольку дополнительная работа турбины может быть собрана на коленчатом валу, турбокомпрессор может быть выбран намного большего размера, чем в традиционной установке турбокомпрессора.

Управление частотой вращения турбонагнетателя и, следовательно, потоком мощности к коленчатому валу или от вала турбонагнетателя, а также повышением давления теперь достигается за счет регулирования передаточного числа скоростей в механизме.

1,1 VanDyne Super Turbocharger

Название Super Turbocharger не новость. VanDyne Super Turbocharger (или SuperTurbo) [1–4] — это турбокомпрессор, соединяющий вал турбокомпрессора с коленчатым валом. Изобретение, указанное в [2], приводит в действие турбокомпрессор до определенной скорости или давления во впускном коллекторе.Когда энергия выхлопных газов обеспечивает больше работы, чем требуется для приведения в действие впускного компрессора, изобретение восстанавливает эту избыточную энергию, чтобы добавить крутящий момент на коленчатый вал. Изменяя передаточное число бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT), SuperTurbo в принципе может потреблять энергию от коленчатого вала, работающего как нагнетатель, или передавать энергию коленчатому валу, работающему как турбокомпрессор. Функция нагнетателя SuperTurbo улучшает переходные характеристики двигателя с уменьшенным размером и турбонаддувом, а функция турбонаддува дает возможность извлекать доступную энергию выхлопных газов из турбины, а не открывать перепускной клапан.

В практическом применении ссылки [4] высокоскоростной тяговый привод используется для обеспечения снижения скорости от вала высокоскоростной турбины, в то время как второй тяговый привод обеспечивает бесступенчатое регулирование передаточных чисел через вариатор. Однако передаточное отношение вала турбонагнетателя к коленчатому валу двигателя ограничено. Механизм состоит из зубчатых пар, насоса с наклонной шайбой, рычага управления, электродвигателя, гидравлических линий, но в нем отсутствует современный вариатор, такой как тороидальный вариатор Tototrak [5, 6] или тороидальный вариатор Nissan Extroid [7] для управления. передаточное число и поток энергии между турбонагнетателем и коленчатым валом.

1.2 Нагнетатель с регулируемой частотой вращения Torotrak

В 2012 году компания Torotrak предложила технологию наддува с регулируемой частотой вращения [5] для работы нагнетателя в широком диапазоне оборотов в минуту и ​​наддува независимо от частоты вращения двигателя. Механизм состоит из вариатора тягового привода (TDV) и эпициклического тягового привода (TDE), которые изменяют скорость центробежного нагнетателя. Механизм получает от двигателя повышающую передачу 3: 1. TDV регулирует передаточное число от 0,35: 1 (понижающая передача) до 2,82: 1 (повышающая передача).TDE обеспечивает фиксированное увеличение передаточного отношения 12,67: 1. Механизм может вращать центробежный компрессор от 13,3 до 107,2 оборотов двигателя в бесступенчато регулируемой величине [5]. Вариатор из [5] аналогичен по конструкции тороидальному вариатору, предложенному для чисто механических систем рекуперации кинетической энергии (KERS) F1 [6] на основе маховика. Двунаправленный двойной тороидальный вариатор был ранее предложен Торотраком для F1 KERS [6]. С Torotrak V-Charge [5] скорость компрессора может быть в пределах 4.В 43 и 35,73 раза больше оборотов двигателя. Таким образом, для частоты вращения двигателя 3000 об / мин скорость компрессора может быть изменена между 13 300 и 107 200 об / мин. Передаточное отношение вала турбонагнетателя к коленчатому валу двигателя широкое. Этот вариатор подходит для управления передаточным числом и потоком энергии между турбонагнетателем и коленчатым валом.

1,3 F1 MGU-H

Бензиновый двигатель с прямым впрыском (DI) с турбонаддувом, входящий в состав гибридной электрической трансмиссии и оснащенный двигателем-генератором типа F1 (MGU-H), установленным на валу турбокомпрессора, был недавно исследован в [8].На рисунке 1 представлена ​​схема турбонагнетателя со стороной компрессора (a) или между компрессором и турбиной (b) со стороны блока двигателя / генератора (b), как это используется в F1, например, Renault или Ferrari в сезоне 2014 года. MGU-H получает или передает энергию в тот же накопитель энергии (ES) гибридного силового агрегата, который включает в себя мотор-генератор на трансмиссии (MGU-K) в дополнение к двигателю внутреннего сгорания (ICE). Подача энергии от ES в основном необходима во время резких ускорений, чтобы избежать турбо-лага и увеличить крутящий момент на низких скоростях.На низких оборотах он также улучшает отношение мощности коленчатого вала двигателя к мощности потока топлива, а также отношение мощности коленчатого вала двигателя плюс мощность вала турбонагнетателя к мощности потока топлива. Подача энергии к ES возможна при высоких скоростях и нагрузках, где в противном случае турбина могла бы быть закрытой, а также во время замедления. Это улучшает соотношение мощности коленчатого вала двигателя и вала турбонагнетателя к мощности потока топлива. Однако в этом случае мощность, подаваемая на вал турбонагнетателя, идет на подзарядку аккумулятора через MHU-H и не поступает непосредственно на колеса.Точно так же мощность, потребляемая от вала турбонагнетателя, вырабатывается при разряде аккумулятора через MHU-H и не влияет на поток мощности на колеса. Поскольку каждое изменение формы энергии, с механической на электрическую, на химическую и наоборот, происходит с КПД менее 100%, чисто механический супер-турбонаддув также имеет преимущества по сравнению с гибридным электрическим супер-турбонаддувом. Эти преимущества рассматриваются здесь для дизельного двигателя, в котором повышение давления не ограничивается детонацией.

Рис. 1

Схема турбонагнетателя со стороной компрессора (a) или между компрессором и турбиной (b) со стороны двигателя / генератора, как используется в F1.

2 Предлагаемый супер-турбонагнетатель с широким диапазоном скоростей

В предлагаемом нововведении турбонагнетатель увеличенного размера соединен с коленчатым валом через другой механизм изменения передаточного числа. Конструкции да Винчи бесступенчатого вариатора датируются 1490 годом. В 1886 году был подан первый патент на тороидальный вариатор. Конструкция полутороидальной бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT), используемая здесь, предлагается во многих статьях, таких как [9].В этой статье предлагаются геометрические и кинематические величины, силы, крутящий момент и эффективность, контактное давление и смазка полутороидального вариатора. Устройство с регулируемым передаточным числом, аналогичное характеристикам Torotrak V-Charge, может использоваться для запуска турбокомпрессора увеличенного размера в предлагаемом приложении. В настоящей заявке рассматривается механизм передаточного числа от 13,2 до 107,2. CVT должен обеспечивать непрерывное передаточное число переменной скорости от понижающей передачи 1: (2,85) до повышающей передачи (2,85): 1, хотя и имеет тороидальную конструкцию.Конечное передаточное число достигается за счет использования одной или нескольких зубчатых пар с общим передаточным числом 37,6: 1. Этот механизм позволяет передавать на коленчатый вал положительную разницу между работой турбины и компрессора или получать от коленчатого вала отрицательную разницу между работой турбины и компрессора с оптимальной скоростью. Механизм действует в двух направлениях, то есть может передавать мощность на коленчатый вал или от коленчатого вала и турбокомпрессора, и он соединен с валом турбокомпрессора, а не с валом компрессора.Существование продукта — нагнетателя с регулируемой скоростью Torotrack — с бесступенчатой ​​трансмиссией с таким же передаточным числом, как у предлагаемого здесь, является доказательством возможности создания этого устройства.

Рабочая частота вращения турбонагнетателя — это та, которая максимизирует общий выходной крутящий момент на коленчатом валу и общую топливную эффективность η *, определяемую как отношение мощности на поршневом коленчатом валу, увеличенной мощности от вала турбонагнетателя к потоку топлива. власть. В случае традиционного турбонагнетателя работа турбонагнетателя направлена ​​только на максимальное увеличение работы поршня и КПД η , определяемого как отношение мощности поршневого коленчатого вала к мощности потока топлива.

В настоящей работе рассматривается дизельный, а не бензиновый двигатель, как в ссылках [1–4] (или [8]). Турбина может рекуперировать намного больше энергии, чем энергия, необходимая для компрессора, и вносить вклад в общий выходной крутящий момент на коленчатом валу с разницей между работой турбины и компрессора. Точно так же, когда компрессору требуется больше энергии, чем энергия, доступная в турбине, именно эта разница обеспечивается коленчатым валом. Эффективность механизма только весит на разнице между работой компрессора и турбины.При работе турбокомпрессора на более высокой скорости, чем уравновешивающая скорость, компрессор выполняет больше работы, давление на впуске увеличивается, больше воздуха задерживается внутри цилиндра, больше топлива впрыскивается при сгорании, больше работы совершается поршнями, и больше работы совершается выхлопными газами, расширяющимися через турбину. Это увеличивает общий крутящий момент и общую эффективность преобразования топлива.

На рис. 2 представлена ​​схема турбонагнетателя со стороной вариатора компрессора для механического соединения с желобными шестернями коленчатого вала (a, b), рассматриваемыми в настоящем исследовании.Здесь рассматриваются варианты со стороны компрессора с вариатором для механического соединения с коленчатым валом через двойной тороидальный вариатор и 3 пары шестерен или с одним тороидальным вариатором с 1 парой зубчатых колес к / от коленчатого вала. Бесступенчатая трансмиссия состоит из входного и выходного диска (дисков) и приводных роликов, передаточное число которых равно отношению радиусов входного и выходного контакта. Также может быть добавлено сцепление, чтобы обеспечить сбалансированную работу турбокомпрессора, отделенную от скорости двигателя, если / когда это будет сочтено целесообразным.Конструкции бесступенчатой ​​трансмиссии (а) и (b) — это только две из множества возможностей, которые необходимо дополнительно изучить в механической конструкции вала трансмиссии от / до коленчатого вала.

Рис. 2

Схема турбонагнетателя со стороной вариатора компрессора для механического соединения с коленчатым валом через двойной тороидальный вариатор, тороидальный и 3 зубчатые пары (а) или одиночный тороидальный вариатор с 1 зубчатой ​​парой (б).

Механическая система имеет недостатки упаковки и гибкости по сравнению сэлектрическая система. Однако его преимущества заключаются в полной механической интеграции, увеличивающей выходную мощность коленчатого вала.

CVT должен обеспечивать непрерывное передаточное число переменной скорости от понижающей передачи 1: (2,85) до повышающей передачи (2,85): 1 посредством тороидальной конструкции, такой как та, которая представлена ​​на рисунке 1 (b). Если r 1 — радиус контакта на входном диске, а r 2 — радиус контакта на выходном диске, (симметричный) тороидальный вариатор работает от r 2 / r 1 = 2.85 по r 1 / r 2 = 2,85. Поскольку поток мощности через вариатор ограничен, конструкция двойного тороидального вариатора, показанная на Рисунке 1 (а), типичная для трансмиссий двигателя или гоночного механического маховика KERS, не нужна. При изменении r 1 / r 2 изменяется относительная скорость турбокомпрессора и компрессора, и, следовательно, наддув и мощность на коленчатый вал или от него.

3 Вычислительный метод

Моделирование рабочих характеристик двигателя (например, хорошо известные из справочников [10, 11], лидеры отрасли в этой области) позволяют рассчитать работу двигателя для заданной геометрии при различных условиях эксплуатации.Точность моделирования повышается за счет применения передового опыта и обширных проверок по сравнению с экспериментами. Настоящее моделирование выполнено для шестицилиндрового дизельного двигателя TDI V с соотношением диаметр цилиндра / ход поршня 0,829, отношение длины шатуна к ходу хода 1,896, степень сжатия 18,5: 1, максимальное отношение давлений через компрессор 4,0, рабочий объем 3,8 литра. Этот двигатель предназначен для гоночных автомобилей, а не для легковых автомобилей.

Критическим аспектом моделирования, в остальном довольно простым, является моделирование горения.Сгорание здесь моделируется с помощью функции дизельного топлива Wiebe, состоящей из табулированных параметров в зависимости от скорости и нагрузки. Скорость горения задается с помощью трехчленной функции Вибе. Константы Вибе должны соответствовать скорости тепловыделения, рассчитанной на основе измеренного давления в цилиндре. Константы Вибе включают в себя: задержку зажигания (задержка в градусах угла поворота коленчатого вала между началом впрыска и началом сгорания), предварительно смешанная фракция (фракция топлива, которая смешивается до начала сгорания и сгорает предварительно смешанной), хвостовую фракцию (долю топлива, которая ожоги за пределами основного диффузионного ожога), продолжительность предварительно смешанного ожога (продолжительность в градусах угла поворота кривошипа для предварительного ожога), основная длительность (продолжительность в градусах угла поворота кривошипа основного диффузионного ожога) и, наконец, продолжительность хвостового ожога (продолжительность в градусах угла поворота кривошипа хвостового ожога) изгиб).Модель также требует указания предварительно смешанной экспоненты, главной экспоненты и хвостовой экспоненты. Функция Wiebe для дизельного двигателя представлена ​​в виде таблицы для воспроизведения экспериментальной скорости тепловыделения, рассчитанной на основе давления в цилиндре для базового дизельного двигателя, который работает с другим турбонагнетателем и другими наддувами. Поскольку предполагается, что температура и давление внутри цилиндра увеличатся, это в конечном итоге приведет к более высокой скорости сгорания. Модель аппроксимирует одним эквивалентным событием впрыска тепловыделение более сложного впрыска, состоящего из нескольких фаз, поскольку стратегия впрыска в современных дизельных двигателях с прямым впрыском основана на последовательности событий впрыска.Дальнейшее улучшение точности моделирования возможно только после экспериментов с двигателем.

4 Результаты

Здесь представлены моделирование двигателя с воспламенением от сжатия, работающего с валом турбонагнетателя, соединенным с коленчатым валом с помощью механизма изменения передаточного числа. Турбокомпрессор намеренно увеличен в размерах, а также увеличены размеры портов, диаметров клапанов и подъемников. Турбокомпрессор предназначен для использования с максимальной скоростью x рабочий объем, который на 30% больше нынешнего 3.8 литров × 4500 об. / Мин. Предполагается, что эффективность механизма с изменяемым передаточным числом, обеспечивающего передаточное число от 13,3 до 107,2, составляет 90%.

На рисунке 3 представлены карты турбины и компрессора. a) и b) карты компрессора, c) и d) карты турбины. Значения скорректированы на 298 К и 100 кПа. Приведенные значения соответствуют формулам:

RPMreduced = RPMactualTinlet − totalm˙reduced = m˙actual⋅Tinlet − totalPinlet − total

Рис. 3

Карта компрессора. Скорость (а) и эффективность (б) vs.степенью давления и скорректированный массовый расход. Линии скорости компрессора от 8 644 до 102 000 об / мин. Карта турбины. Скорость (c) и эффективность (d) в зависимости от степени давления и скорректированного массового расхода.

С частотой вращения турбонагнетателя, давлением P, температурой T и массовым расходом. Турбонагнетатель имеет области оптимальной работы, области, в которых он работает менее эффективно, и области, где он не может работать. Соединение коленчатого вала с помощью механизма переменного передаточного числа позволяет искать оптимальную рабочую точку, изменяя передаточное число и, следовательно, скорость турбокомпрессора в дополнение к другим типичным параметрам управления традиционного турбокомпрессора.

На рисунке 4 представлена ​​созданная модель. Вал турбины и компрессора через шестерни соединены с коленчатым валом двигателя. Передаточное число задано различным для каждой частоты вращения двигателя и нагрузки, но одинаково для турбины и компрессора. На максимальной скорости компрессор работает в зоне между линией помпажа с левой стороны и линией дросселирования с правой стороны для всех значений массового расхода в диапазоне скоростей двигателя. Компрессорная система, включая вариатор и шестерню, соединяющую вал с коленчатым валом, выбирается таким образом, чтобы расчетные рабочие точки не выходили за пределы линий помпажа и дросселирования.

Виртуальные модели двигателей разработаны с использованием программного обеспечения GT-SUITE [11, 17]. GT-SUITE — это один из ведущих в отрасли инструментов моделирования характеристик двигателя, который используется производителями оригинального оборудования (OEM), исследовательскими центрами и академическими учреждениями и предлагается на многих курсах бакалавриата и магистратуры по автомобильной инженерии. Этот конкретный инструмент существует уже 3 десятилетия. Почти 800 из множества опубликованных статей, посвященных разработке, проверке и применению моделей GT-SUITE разработчиками, перечислены в [17].Рисунок 4 позволяет оценить детали модели. В дополнение к элементам потока, в которых решается зависимое от времени уравнение сохранения массы, импульса, энергии и компонентов, на эскизе также показаны специальные элементы, такие как цилиндры двигателя и форсунки, а также элементы компрессора и турбины, имеющие более сложное определение. . Следует отметить, что компрессор и турбины связаны с коленчатым валом отдельными механическими звеньями. Это требует ручной постобработки результатов, чтобы уменьшить механические потери турбонагнетателя, пропорциональные полезной мощности, подаваемой на турбонагнетатель или от него.Более подробную информацию о моделировании можно найти в [11] и [17].

Кинематическое передаточное число и механический КПД, которые представляют собой потери на трение в зубчатом соединении между коленчатым валом и валом турбокомпрессора, предписываются для каждой рабочей точки нагрузки (BMEP) x скорости. Механический КПД трения также определяется для вала как отношение выходной мощности к входной мощности. Этот параметр также предписывается для каждой рабочей точки нагрузка × скорость.

Аналогично тому, что было сделано в [8], созданная модель не позволяет напрямую рассчитывать поток мощности к / от коленчатого вала, поскольку только разница между мощностью турбины и компрессора проходит через вариатор и зубчатая пара до коленвала.В [8] только разница между мощностью турбины и компрессора передавалась на MGU-H для зарядки или разрядки батареи. Общая мощность на коленчатом валу, а также вклад поршней и турбонагнетателя корректируются во время постобработки. Если P t — это полная мощность турбины, а P c полная мощность компрессора, когда Δ P t , c = (P t −P c )> 0, то мощность, передаваемая на коленчатый вал, составляет Δ P t , c η CVT , где η CVT , является КПД вариатора и зубчатой ​​пары.И наоборот, когда Δ P т , c = (P t −P c ) <0, то мощность, потребляемая от коленчатого вала, составляет Δ P т. , c / η CVT .

На Рисунке 5 представлены предварительные результаты работы. a) и b) — это степень давлений в компрессоре и турбине, а c) и d) — это соотношение скоростей турбокомпрессор / двигатель и частота вращения турбокомпрессора.e) и f) — отношение мощности турбонагнетателя к общей мощности и общий КПД преобразования топлива η *, отношение мощности на коленчатом валу и валу турбонагнетателя к мощности потока топлива в зависимости от среднего эффективного давления и скорости в тормозной системе.

Рис. 5

Предварительные результаты расчетов, различные рабочие параметры двигателя в зависимости от частоты вращения двигателя в оборотах в минуту и ​​среднего эффективного давления в тормозной системе в барах. Соотношение давлений в компрессоре (а) и турбине (б). Отношение частоты вращения турбокомпрессора к коленчатому валу двигателя (c) и частота вращения турбонагнетателя (d).Отношение мощности турбонагнетателя к мощности коленчатого вала (e) и общий КПД двигателя η * (отношение мощности на коленчатом валу плюс мощность на валу турбонагнетателя к мощности потока топлива) (f).

Максимальная частота вращения турбокомпрессора 150 000 об / мин. При средней нагрузке на любой скорости обеспечивается очень высокая степень сжатия около 4, при этом это отношение лишь минимально снижает, увеличивая скорость двигателя выше 3000 об / мин. При высокой нагрузке максимальная частота вращения турбокомпрессора разрешена выше 1500 об / мин.Только в диапазоне низких нагрузок частота вращения турбокомпрессора может быть чрезмерной.

Это результат предписанного минимального передаточного числа 13,3, поскольку турбокомпрессор, отсоединенный от механизма, мог бы лучше работать ниже этого передаточного числа. Более широкое передаточное число или сцепление могут решить эту проблему.

С традиционным турбонагнетателем максимальный крутящий момент составляет около 3000 об / мин, при очень плохих характеристиках ниже этой частоты вращения двигателя, а максимальная мощность составляет 4500 об / мин. Увеличиваются и максимальный крутящий момент, и максимальная мощность.Широко распространена область с КПД выше 40%, от 15 до 40 бар и от 2000 до 4000 об / мин. При максимальной нагрузке рассматривается λ 1,4.

При частоте вращения выше 4000 об / мин эффективность снижается в основном из-за зависимости трения от скорости и усложнения процесса сгорания (4500 об / мин — это технологический предел сгорания дизельного топлива с диффузионным регулированием). Ниже 2000 об / мин эффективность снижается, поскольку выхлопные газы не поддерживают более высокие скорости компрессора. Однако КПД по-прежнему выше, чем можно было бы достичь без подачи энергии на вал турбонагнетателя.При частичной нагрузке турбокомпрессор продолжает получать энергию на низких скоростях — средне-высоких нагрузках, в то время как на высоких скоростях — средне-высоких нагрузках турбокомпрессор обычно выдает энергию. Турбонагнетатель вносит значительный вклад в общую мощность двигателя, особенно при высоких скоростях и нагрузках. Для конкретного двигателя и турбонагнетателя дополнительная мощность турбонагнетателя может приближаться к 10% мощности коленчатого вала двигателя. На низких оборотах мощность турбонагнетателя отрицательная, требуя почти 20% мощности коленчатого вала двигателя.Минимальное значение λ для полной нагрузки составляет 1,4. λ увеличивается до 6,5–7, снижая нагрузку до 1 бар BMEP. Поскольку карта соотношения скоростей не полностью оптимизирована, дальнейшие улучшения в общей карте эффективности преобразования топлива все еще возможны.

Не показан в статье, предлагаемый двигатель с автономным турбонагнетателем увеличенного размера (не соединенным с коленчатым валом через шестерню и вариатор) имеет очень низкий крутящий момент и очень низкую эффективность преобразования топлива в диапазоне низких оборотов.В предлагаемом устройстве крутящий момент на низкой скорости увеличивается до значений средней скорости, рис. 5f, в то время как эффективность лишь незначительно снижается при снижении скорости с 2000 до 1000 об / мин.

На рис. 6, наконец, представлена ​​мощность, подаваемая на коленчатый вал от вала турбонагнетателя (положительное значение для работы турбины больше, чем для работы компрессора) плюс отношение радиусов впуска к выпускному в вариаторе. Мощность максимальная при высоких скоростях и нагрузках и минимальная при низких скоростях и средних и высоких нагрузках. Передаточное число CVT максимально при низкой скорости и средних и высоких нагрузках и минимально при низких нагрузках.Он также уменьшается за счет увеличения скорости. Эти данные являются рабочими входными данными, необходимыми для проверки механической правильности конструкции вариатора.

Рис. 6

Предварительные результаты расчетов в зависимости от частоты вращения двигателя в оборотах в минуту и ​​среднего эффективного давления в тормозной системе в барах. Мощность на валу турбокомпрессора (а) и передаточное число (или отношение радиусов впуска к выпускному) на вариаторе (b).

5 Обсуждение и заключение

Здесь предлагается супертурбонагнетатель, соединяющий вал турбонагнетателя с коленчатым валом через вариатор и шестерню.Этот супертурбонагнетатель отличается от системы VanDyne, где вал турбонагнетателя соединен с коленчатым валом через шестерню, или нагнетателя с регулируемой скоростью Torotrak, где вариатор и шестерня соединяются с коленчатым валом только валом компрессора.

Предлагаемое нововведение позволяет достичь максимального среднего эффективного давления в тормозах 40 бар в дизельном двигателе на обедненной смеси с минимальным давлением λ 1.4. Нововведение обеспечивает высокий наддув на любой скорости, а также высокую эффективность преобразования топлива, превышающую 40%, на большей части графика нагрузки x скорости, отсутствие турбо-лага и снижение потерь тепла выхлопных газов.

Нововведение включает теоретически готовые компоненты (конечно, турбокомпрессор, более сомнительно устройство с регулируемым передаточным числом).

Результаты расчетов должны быть проверены во время экспериментов с двигателем.

Что касается выхлопного тепла блока двигателя-генератора типа F1 (MGU-H), соединяющего вал турбонагнетателя с тяговой батареей, такой как [8], предлагаемая конструкция имеет значительное преимущество в передаче мощности на коленчатый вал, а не на батарею, что увеличивает мощность двигателя в остальном не изменилась.С точки зрения эффективности чисто механическое соединение лучше, чем преобразование механической энергии в электрическую, затем химическую, затем обратно в электрическую и, наконец, в механическую энергию, как в MGU-H в стиле F1. Предлагаемое нововведение превосходит MGU-H типа F1 [8] как по мощности двигателя, так и по эффективности преобразования топлива и не требует гибридной электрической силовой передачи.

Этот результат мотивирует дальнейшие исследования механизма, который может значительно улучшить традиционные силовые агрегаты на базе дизельных двигателей.

Утверждение об электрическом MGU-H в стиле F1 следует из того факта, что предложенный механизм передает или получает энергию непосредственно от или к коленчатому валу без какого-либо преобразования энергии. В MGU-H типа F1 турбокомпрессор подает или получает энергию от накопителя энергии, батареи, или получает ее, с преобразованием механической энергии в электрическую, а затем в химическую, или преобразованием химической энергии в электрическую, а затем в механическую. энергия, с эффективностью каждого процесса преобразования энергии все, кроме единства.Кроме того, в то время как в предлагаемом устройстве турбонагнетатель передает дополнительную энергию, доступную в конечном итоге коленчатому валу, и, следовательно, увеличивает чистую выходную мощность двигателя, в MGU-H типа F1 дополнительная мощность турбонагнетателя направляется в накопитель энергии, который может быть разряжен путем подачи энергия поступает в турбонагнетатель, когда баланс энергии восстанавливается, или на колеса через MGU-K системы рекуперации кинетической энергии, в этом случае снова возникают проблемы с преобразованием энергии. Хотя турбокомпрессор увеличенного размера имеет смысл с предлагаемым механическим соединением вала турбокомпрессора с коленчатым валом, нет никаких оснований использовать турбокомпрессоры увеличенного размера с электрическим MGU-H.

С максимальной эффективностью преобразования топлива в диапазоне от 40% для легковых автомобилей и выше 50% для грузовиков большой грузоподъемности и незначительными потерями эффективности в большей части диапазона нагрузок традиционные силовые агрегаты с дизельными двигателями превосходят все остальные. конкурент за экономию топлива по сравнению с реальными условиями вождения, в конечном итоге с системой рекуперации механической или электрической кинетической энергии, необходимой для подавляющих городских условий вождения, характеризующихся частыми старт-стопами [12].

Что касается выбросов оксидов азота, ахиллова пята дизельного двигателя, работающего на обедненной смеси, до сих пор не имеющего дополнительной обработки, конкурирующей с трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором стехиометрического бензина, следует отметить, что следует сравнивать различные альтернативы массового транспорта. по всем соответствующим критериям, экологическим, экономическим и эксплуатационным характеристикам, на протяжении всего жизненного цикла транспортного средства, включая производство, эксплуатацию, техническое обслуживание и утилизацию, а также с помощью объективных испытаний [13].

В дополнение к дальнейшему развитию доочистки, производство оксидов азота также может быть уменьшено за счет использования прямого впрыска воды [14–16] в дополнение к рециркуляции выхлопных газов, поскольку эта мера может не только уменьшить склонность к детонации и ограничить потери тепла в бензиновых двигателях, а также снизить температуру дымовых газов там, где это необходимо, в дизельном топливе с обедненным сжиганием.

Эта статья является лишь еще одним примером того, что еще есть значительные запасы для улучшения двигателя внутреннего сгорания.Если политически будущее двигателя внутреннего сгорания находится под угрозой [13], поскольку электромобиль предлагается для массовой мобильности до того, как будут решены проблемы с аккумулятором и производство возобновляемой электроэнергии, технически все еще нет лучшего варианта, чем внутренний двигатель внутреннего сгорания, при этом все еще возможны значительные улучшения в конструкции двигателя внутреннего сгорания и в гибридизации трансмиссии.

BMEP

Среднее эффективное давление тормоза

CVT

Бесступенчатая трансмиссия

ICE

двигатель внутреннего сгорания

KERS
Система рекуперации энергии

KERS

кинетическая система рекуперации энергии

мотор-генератор тепла выхлопных газов

MGU-K

мотор-генератор кинетическая энергия

η

мощность на коленчатом валу vs.мощность потока топлива

η *

мощность на коленчатом валу и валу турбонагнетателя в зависимости от мощности потока топлива

λ

относительное соотношение воздух-топливо

Ссылки

[1] VanDyne, EA и Вагнер Р., Компания Woodward Governor Company, 2008. Презентация супертурбокомпрессора. На конференции DEER, Детройт (Мичиган), август. energy.gov/sites/prod/files/2014/03/f8/deer08_vandyne.pdf Поиск в Google Scholar

[2] Ван Дайн, Э.и Гендрон, Т.А., Woodward Governor Company, 2009. Супер-турбонагнетатель. Патент США 7,490,594. Поиск в Google Scholar

[3] Chadwell, C.J. and Walls, M., 2010. Анализ уменьшенного двигателя с наддувом с использованием 1-D моделирования CFD. Технический документ SAE № 2010-01-1231. Искать в Google Scholar

[4] Райли, М.Б., ВанДайн, Э. и Браун, Дж. У., Vandyne Superturbo, Inc., 2015. Супертурбонагнетатель с высокоскоростным тяговым приводом и бесступенчатой ​​трансмиссией. U.S. Patent 9, 217, 363. Искать в Google Scholar

[5] www.enginelabs.com/news/inside-look-variable-speed-supercharging-technology/ Искать в Google Scholar

[6] Cross, D . и Brockbank, C., 2009. Механическая гибридная система, состоящая из маховика и вариатора для автоспорта и основных автомобильных приложений, Технический документ SAE № 2009-01-1312. 10.4271 / 2009-01-1312 Искать в Google Scholar

[7] www.nissan-global.com/PDF/tcvt_e.pdf Искать в Google Scholar

[8] Boretti, A., 2017. Применение MGU-H типа F1 в турбокомпрессоре бензинового гибридного электрического легкового автомобиля, Нелинейная инженерия, 10.1515 / nleng-2016-0069. Поиск в Google Scholar

[9] Карбоне, Г., Мангиаларди, Л. и Мантриота, Г., 2004. Сравнение характеристик полнотороидальных и полутороидальных тяговых приводов. Механизм и теория машин, 39 (9): 921–942.10.1016 / j.mechmachtheory.2004.04.003 Поиск в Google Scholar

[10] www.software.ricardo.com/Products/WAVE Поиск в Google Scholar

[ 11] www.gtisoft.com/gt-suite-applications/propulsion-systems/gt-power-engine-simulation-software/ Поиск в Google Scholar

[12] Боретти А., 2010 г., Сравнение экономии топлива высокоэффективного дизельного топлива и водорода. двигатели компактного автомобиля с системами рекуперации кинетической энергии на основе маховика, Международный журнал по водородной энергии 35 (16): 8417–8424.10.1016 / j.ijhydene.2010.05.031 Поиск в Google Scholar

[13] Boretti, A. , 2017, Будущее двигателя внутреннего сгорания после «дизельных ворот», Технический документ SAE No.2017-28-1933. Поиск в Google Scholar

[14] Boretti, A. (2011), Стехиометрические измерения с закачкой воды, Международный журнал по водородной энергии 36: 4469–4473.10.1016 / j.ijhydene.2010.11.117 Поиск в Google Scholar

[ 15] Боретти, А., Осман, А. и Арис, И. (2011), Прямой впрыск водорода, кислорода и воды в новый двухтактный двигатель, Международный журнал по водородной энергии 36: 10100–10106.10.1016 / j. ijhydene.2011.05.033 Искать в Google Scholar

[16] Boretti, A.(2013), Впрыск воды в двигатели с прямым впрыском и турбонаддувом с искровым зажиганием, Applied Thermal Engineering, 52 (1): 62–68.10.1016 / j.applthermaleng.2012.11.016 Поиск в Google Scholar

[17] Gamma Technologies LLC, » Публикации GT-SUITE ». https://www.gtisoft.com/gt-suite/publications, 2015 (по состоянию на 15 октября 2015 г.). Искать в Google Scholar

Получено: 2016-11-20

Принято: 2017-8-10

Опубликовано в Интернете: 2017-9-16

Опубликовано в печати: 2018-3- 26

© 2017 Walter de Gruyter GmbH, Берлин / Бостон

Эта статья распространяется на условиях Некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает неограниченное некоммерческое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинальная работа правильно цитируется.

Как почистить турбокомпрессор

Один из наиболее частых вопросов, которые клиенты задают нашим консультантам по обслуживанию, — «Как очистить турбокомпрессоры?» Турбокомпрессоры повышают производительность вашего двигателя, и мы знаем, как это здорово. Однако есть и обратная сторона медали: углерод может накапливаться со временем и при использовании; следовательно, необходимость в постоянной чистке и обслуживании. Не волнуйтесь, это не так плохо, как кажется.

Начнем с краткого описания того, как работают турбокомпрессоры…

Как работают турбокомпрессоры?

Турбонагнетатель имеет колесо компрессора и колесо турбины выхлопного газа, соединенные вместе валом, который используется для увеличения давления всасываемого воздуха двигателя внутреннего сгорания. Турбина выхлопного газа забирает энергию из выхлопного газа и использует ее для приведения в движение крыльчатки компрессора для увеличения притока воздуха. Турбокомпрессоры, как вы, возможно, знаете, используются практически во всех дизельных двигателях для увеличения мощности.

Почему в турбокомпрессорах накапливаются отложения?

Факторов довольно много…

  1. Короткие поездки и / или вождение с остановкой и запуском будут сказываться, поскольку двигатель не может достичь достаточной температуры, чтобы оптимизировать качество сгорания и / или помочь сжечь нагар. Во время цикла прогрева двигателя производится больше углеводородов.
  2. МАСЛО. Углерод на дизельных транспортных средствах — это сгорание топлива И масла. Масло, проходящее в обход поршневых колец, а) попадет в камеру сгорания, б) не сгорит полностью, и c) в конечном итоге оседают в таких областях, как DPF, turbo, EGR и т. д.Масло, выходящее из системы вентиляции картера, также может откладываться во впускной системе.
  3. Накопленные отложения в зоне сгорания и в топливной системе вызовут появление дополнительных углеводородов, которые попадут в зоны дожигания, такие как турбокомпрессор.

Наша рекомендация: используйте очиститель турбокомпрессора

4+, как профилактический, так и лечебный

Наш 4+ Очиститель турбокомпрессора банка :

  • Свободные липкие лопатки турбокомпрессора
  • Приводы для снятия прихвата
  • Очистите систему рециркуляции отработавших газов и предотвратите образование нагара
  • Система доочистки выхлопных газов
Когда использовать:
  • Сразу после замены турбокомпрессора
  • Один раз в месяц для предотвращения накопления нагара, ведущего к заклиниванию лопаток
  • Когда двигатель передает коды, связанные с турбоприводом
Сколько наносить:

Чтобы предотвратить заклинивание лопаток турбонагнетателя и дорогостоящий ремонт, добавьте все содержимое (бутылка 946 мл / 32 унции) в 500 л дизельного топлива.Для серьезных проблем и более быстрой очистки заполните топливный фильтр и добавьте остаток содержимого в 100 л дизельного топлива. Используйте не реже одного раза в месяц для поддержания турбокомпрессора в оптимальном состоянии. Не беспокойтесь о чрезмерном лечении. Это тот случай, когда чем больше, тем лучше.

Мы не утверждаем, что это единственный способ очистить турбины или предотвратить накопление отложений, но мы верим в наш бренд! 4+ представляет науку, лежащую в основе современных дизельных двигателей, и высокий уровень «активных ингредиентов», который приведет к снижению затрат на лечение и обеспечит максимальную ценность продукта.

Если вам нужна дополнительная или конкретная консультация по вашему двигателю, оборудованию или турбонагнетателю, позвоните или напишите нам по телефону (306) 242-7644 или , напишите нам напрямую.

Фотография предоставлена: https://www.goldeagle.com/tips-tools/4-tips-for-turbocharged-diesel-engine-main maintenance/

Goldfarb & Associates Турбокомпрессоры на продажу: новые, бывшие в употреблении и восстановленные

Купить новые, бывшие в употреблении и отремонтированные турбокомпрессоры в Интернете

Goldfarb and Associates предлагает высокое качество новых и восстановленных оригинальных турбокомпрессоров OEM от таких производителей, как Borg Warner, Holset, Garett (Honeywell), Mitsubishi, IHI (Clover) и других.Имея на складе сотни турбин, у Goldfarb наверняка будет именно тот турбокомпрессор, который вам нужен. Не существует приложения для дизельного двигателя , для которого у Goldfarb нет турбокомпрессора . Будь то легковой автомобиль / автомобиль, легкий пикап, тяжелый, коммерческий, промышленный, сельскохозяйственный или морской транспорт, Goldfarb поможет вам!

Turbocharger приложения включают Powerstroke, Cummins, Duramax, Ford, Chevrolet, GM, Dodge, BMW, Mercedes, Audi, Volkswagen, Hyundai, Kia, Detroit, Volvo, Mack, International, Navistar, Caterpillar, John Deere, Yanmar, Komatsu и более.Если в вашем дизельном двигателе есть турбокомпрессор, Goldfarb сможет помочь вам идентифицировать турбокомпрессор и найти новый или восстановленный запасной заменитель по доступной цене. Есть вопросы по использованным деталям дизельного двигателя? Живой чат с использованием в правой нижней части экрана прямо сейчас!

Имея более чем 20-летний опыт работы в области турбокомпрессоров, Goldfarb & Associates имеет опыт, необходимый для определения турбокомпрессора, который подходит именно вам.Создав сеть из более чем 300 предприятий по восстановлению турбокомпрессоров по всей стране и по всему миру, Goldfarb & Associates может помочь вам найти даже самые малоизвестные и редкие турбокомпрессоры. Кроме того, Goldfarb проводит очень тщательную оценку каждого турбокомпрессора, который прибывает или покидает штаб-квартиру в Роквилле, штат Мэриленд. Путем визуального и физического осмотра корпуса компрессора, крыльчатки компрессора, колеса турбины и корпуса турбины мы гарантируем, что каждая турбина соответствует или превосходит стандарты OEM.Благодаря достижениям в современных турбокомпрессорах, включающих технологию переменной геометрии (Garrett VNT, Holset VGT и Borg Warner VTG), Голдфарб понимает сложность проблем с турбокомпрессором и поможет диагностировать и заменить необходимые детали, чтобы ваш двигатель снова заработал. Goldfarb также гарантирует, что каждый турбонагнетатель будет бесплатно отправлен в Соединенные Штаты и будет упакован и защищен в соответствии с высочайшими стандартами.

Бензин VS Дизель с турбонаддувом | Mitsubishi Turbocharger

Дизельные автомобили с турбонаддувом присутствуют на рынке уже более четырех десятилетий.С другой стороны, автомобили с бензиновым двигателем начали оснащаться турбонаддувом около пятнадцати лет назад. Так почему эта разница?

То же, но разные

Принцип работы двигателя и турбокомпрессора в основном одинаков. Все современные дизельные и бензиновые двигатели работают по принципу 4-х тактного двигателя ( в терминологии непрофессионала: всасывать, сжимать, трясти, дуть, ). Турбокомпрессоры для обоих типов двигателей также во многом схожи. Сторона турбины используется для извлечения энергии из выхлопных газов, а сторона компрессора используется для подачи сжатого воздуха в двигатель.Однако основное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в процессе сгорания.

Дизельное топливо

Дизель менее воспламеняем, чем бензин. Собственно, если бросить спичку в лужу с дизельным топливом, она погаснет. Сделайте это с лужей бензина, и у вас будет огонь! Причина в том, что испарение бензина позволяет ему смешиваться с кислородом воздуха, образуя горючую смесь. Чтобы создать горючую дизельную смесь, вам нужна среда с высоким давлением и температурой, поэтому степень сжатия у дизеля высокая по сравнению с бензиновым двигателем.

В дизельном двигателе сгорание происходит самопроизвольно из-за высокого давления и температуры в камере сгорания. Из-за этой высокой степени сжатия и, следовательно, давления во время сгорания, шатуны, коленчатый вал и поршни должны быть прочными (что фактически означает более тяжелые). Это причина того, что дизельный двигатель не работает на высоких оборотах двигателя, как бензин, потому что материалы просто не могут справиться с этими силами.

Сгорание бензина

Как уже упоминалось, степень сжатия в бензиновых двигателях ниже, поскольку бензин не нуждается в среде с высоким давлением и температурой для сгорания.Поскольку бензин фактически впрыскивается в такте сжатия, крайне нежелательно иметь сжатие, которое может воспламенить смесь, поскольку оно может вызвать отказ двигателя, если воспламенение от сжатия произойдет в неправильное время ( также называется детонацией ). Сгорание в бензиновом двигателе управляется / запускается свечой зажигания, и для оптимальной работы требуется очень точная смесь воздуха и топлива.

Горячее и горячее

Во время сгорания температура в дизельном двигателе выше, чем в бензиновом.Это связано с более высокой начальной точкой сжатия и «медленным» сгоранием. Из-за низких оборотов двигателя поршень движется медленно. Поэтому объем, в котором происходит горение, невелик. Это означает, что увеличение давления из-за горения приводит к быстрому повышению температуры. Большая степень сжатия дизельного двигателя также означает большую степень расширения. Именно поэтому конечная температура турбокомпрессора оказывается ниже, чем у бензинового двигателя. Обычно температура выхлопных газов дизельного топлива составляет около 800 ~ 850 ° C, а для бензина — около 950-1050 ° C.Можно сказать, существенная разница.

Как работают турбокомпрессоры | HowStuffWorks

В некоторых двигателях используются два турбокомпрессора разных размеров. Меньший из них очень быстро набирает скорость, уменьшая задержку, в то время как больший берет на себя при более высоких оборотах двигателя, чтобы обеспечить больший наддув.

Когда воздух сжимается, он нагревается; а когда воздух нагревается, он расширяется. Таким образом, отчасти повышение давления от турбонагнетателя является результатом нагревания воздуха до того, как он попадет в двигатель.Чтобы увеличить мощность двигателя, цель состоит в том, чтобы в цилиндр попало больше молекул воздуха, а не обязательно большее давление воздуха.

Интеркулер или охладитель наддувочного воздуха — это дополнительный компонент, который выглядит как радиатор, за исключением того, что воздух проходит как внутри, так и снаружи промежуточного охладителя. Всасываемый воздух проходит через герметичные проходы внутри охладителя, а более холодный воздух снаружи обдувается охлаждающим вентилятором двигателя через ребра.

Интеркулер дополнительно увеличивает мощность двигателя за счет охлаждения сжатого воздуха, выходящего из компрессора, прежде чем он попадет в двигатель. Это означает, что если турбокомпрессор работает с наддувом 7 фунтов на квадратный дюйм, система с промежуточным охлаждением будет подавать 7 фунтов на квадратный дюйм более холодного воздуха, который является более плотным и содержит больше молекул воздуха, чем более теплый воздух.

Турбокомпрессор также помогает на больших высотах и , где воздух менее плотный. Обычные двигатели будут испытывать снижение мощности на больших высотах, потому что с каждым ходом поршня двигатель будет получать меньшую массу воздуха.Двигатель с турбонаддувом также может иметь пониженную мощность, но это снижение будет менее значительным, поскольку более разреженный воздух турбонагнетателю легче перекачивать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *