Як працює клапан управління турбіною?

Принцип дії клапана полягає в тому, що вихлопні гази потрапляють на крильчатку і розганяють турбіну. В результаті чого у впускному колекторі виникає тиск.

Детально розглянувши цей процес, ми бачимо, що чим сильніше натискати на педаль газу, тим оперативніше розкручується ДВС. А чим більше оборотів двигуна, тим вище швидкість і обсяг відпрацьованих газів. Такі гази, потрапляючи в турбіну, підвищують тиск. Внаслідок цього сильніше розкручується мотор, виникає надлишок тиску і з’являється більше відпрацьованих газів. Такий тиск мотор може і не витримати.

Щоб уникнути дорогих поломок турбокомпресора і двигуна, краще придбати клапан управління турбіною.

Види клапанів і їх коротка характеристика

Пропускний клапан забезпечує контроль потоку вихлопних газів. Така деталь вирівнює надлишок газів через саму турбіну або до входу в неї. Завдяки цьому і кажуть клапан скидання тиску турбіни.

Виділяють наступні види:

1. Байпасні клапани — підходять для потужних машин (від 400 кінських сил). При установці необхідно поставити перехресну трубу або ж змінити частину колектора.
2. Внутрішні клапани — використовуються в багатьох автомобілях з турбінами. Заслінка даної деталі, при досягненні тиску, відкриває надходження відпрацьованих газів і, навпаки, для набору закривається.
3. Деякі машини оснащені зовнішнім перепускним клапаном.

Як налаштувати клапан турбіни?

Встановити і налаштувати внутрішній клапан самостійно можна, але є певні ризики. Для вашого спокою краще звернутися до фахівців.

Розслаблення і затягування кінця активатора дозволяє контролювати ступінь закриття-відкриття заслінки. Розслабленим кінцем можна зробити тягу довше, а затягнутим, коротше. При укороченні тяги, активатора потрібно вище тиск для прочиненої заслінки. Така дія викликає максимально швидке розкручування турбіни. А при подовженні все навпаки.

У випадку з зовнішнім клапаном потрібні налаштування, якщо тиск занадто сильний або, навпаки, слабкий. У процесі регулювання може знадобитися заміна пружини. В результаті виконання будь-яких робіт з клапаном перепускного типу необхідне регулювання турбонаддува.

Навіщо потрібне регулювання?

У певних випадках потрібне регулювання клапана. Якщо подивитися на це з боку, то ми побачимо:

• важіль працює ривками при нагріванні;
• відчутно різке зниження наддуву;
• чується деренчання турбіни;
• при від’єднанні від тяги важіль вільно не рухається.

Де можна відремонтувати турбіну?

Компанія Турборотор забезпечує висококваліфікований ремонт турбін. При необхідності, проводиться діагностика і настройка деталей. Переваги співпраці з майстернею:

1. нове ЧПУ обладнання;
2. є стенд балансування;
3. розбірний стенд;
4. передбачені нові високоточні слюсарні та токарні верстати.

Как работает вакуумный клапан турбины?

Мы работаем. Звоните!

ЧТО МОЖЕТ БЫТЬ ПОЛЕЗНО ВАМ?

Полезные знания

12. 01. 2022

Какие риски ожидают при самостоятельном ремонте турбины

Турбокомпрессор – надежный механизм, однако со временем он, как и другие системы автомобиля, выходит из строя. Вы заметите “падение” наддува и тяги, двигатель станет быстрее перегреваться, во время его работы может слышаться свист, стук и даже вой. Опытный автовладелец быстро определит источник проблемы и, скорее всего, захочет осуществить ремонт турбины своими руками. С одной стороны, […]

Подробнее

10. 01. 2022

Почему свистит турбина – разбираем причины поломки

Иногда при работе турбокомпрессора слышится свист. Он может быть совершенно безопасен и не требовать ремонта. А может сигнализировать о наличии проблем.  Чтобы разобраться в природе и причинах свиста, давайте сначала вспомним о принципе работы турбины. А затем проанализируем, когда возникают нехарактерные звуки, о чем они сигнализируют и что с этим делать. Когда свист турбины не […]

Подробнее

05. 01. 2022

Виды турбин на автомобиле: в чем отличия

Все автомобильные турбокомпрессоры работают за счет использования энергии отработавших выхлопных газов. Принцип работы у них общий, а вот конструктивные особенности отличаются. Поэтому, прежде чем рассматривать типы турбин для авто, лучше сначала разобраться, как они функционируют. Это поможет понять отличия того или иного типа. Как работают турбины? Их устройство и принцип действия направлены на поступление в […]

Подробнее

12. 01. 2022

Какие риски ожидают при самостоятельном ремонте турбины

Турбокомпрессор – надежный механизм, однако со временем он, как и другие системы автомобиля, выходит из строя. Вы заметите “падение” наддува и тяги, двигатель станет быстрее перегреваться, во время его работы может слышаться свист, стук и даже вой. Опытный автовладелец быстро определит источник проблемы и, скорее всего, захочет осуществить ремонт турбины своими руками. С одной стороны, […]

Подробнее

10. 01. 2022

Почему свистит турбина – разбираем причины поломки

Иногда при работе турбокомпрессора слышится свист. Он может быть совершенно безопасен и не требовать ремонта. А может сигнализировать о наличии проблем.  Чтобы разобраться в природе и причинах свиста, давайте сначала вспомним о принципе работы турбины. А затем проанализируем, когда возникают нехарактерные звуки, о чем они сигнализируют и что с этим делать. Когда свист турбины не […]

Подробнее

05. 01. 2022

Виды турбин на автомобиле: в чем отличия

Все автомобильные турбокомпрессоры работают за счет использования энергии отработавших выхлопных газов. Принцип работы у них общий, а вот конструктивные особенности отличаются. Поэтому, прежде чем рассматривать типы турбин для авто, лучше сначала разобраться, как они функционируют. Это поможет понять отличия того или иного типа. Как работают турбины? Их устройство и принцип действия направлены на поступление в […]

Подробнее

Системы двигателя с турбонаддувом, технология: перепускные клапаны, перепускные клапаны

Имея возможность увеличить экономию топлива до 20% для автомобилей, работающих на газе, и до 40% для автомобилей с дизельным двигателем, производители прибегли к турбокомпрессорам, чтобы компенсировать уменьшенный рабочий объем двигателя. Кроме того, усовершенствования технологии турбонаддува увеличили количество автомобилей с турбонаддувом на американских дорогах. Некоторые производители турбокомпрессоров даже прогнозируют, что количество автомобилей с турбонаддувом в США вырастет в четыре раза в течение следующих пяти лет. Чтобы подготовить техников к притоку новейших автомобилей с турбонаддувом, в этой статье будут рассмотрены основные принципы работы системы турбонаддува, вестгейтов с электронным управлением и перепускных клапанов, а также небольшой раздел по обслуживанию/диагностике.

Детали системы

Рисунок 1 CHRA

Турбокомпрессор состоит из трех основных частей: корпуса компрессора, вращающегося узла центрального корпуса (CHRA) и корпуса турбины (см. рисунок 1). Корпус компрессора, также известный как холодная сторона, содержит крыльчатку компрессора и прикреплен к CHRA и впускному коллектору. Секция CHRA состоит из колеса компрессора, вала турбины, колеса турбины, подшипников и каналов для масла и охлаждающей жидкости. CHRA также называют корпусом подшипника. Наконец, корпус турбины, также известный как горячая сторона, содержит турбинное колесо и, в большинстве случаев, встроенный вестгейт.

Естественно, температура воздуха при сжатии будет повышаться. Поэтому промежуточный охладитель используется для охлаждения воздуха, выходящего из компрессора, и увеличения выходной мощности. Этот компонент типа радиатора может быть воздухо-водяным, как радиатор, или воздух-воздух, когда только окружающий воздух, проходящий через ребра, охлаждает воздух, проходящий через промежуточный охладитель. Существует несколько мест, где может быть установлен интеркулер: фронтальные интеркулеры (FMIC) расположены перед радиатором, верхние интеркулеры (TMIC) расположены в верхней части двигателя, а боковые интеркулеры обычно располагаются внутри. бампер (см. рис. 2).

Хотя подача большего количества воздуха в цилиндры увеличивает объемный КПД двигателя и желательно увеличивает его мощность, должен быть способ контролировать давление наддува. Поскольку турбокомпрессор использует тепловую энергию выхлопных газов для создания наддува, а большее давление наддува производит больше тепла, может произойти катастрофическая цепная реакция, если ее не контролировать. Чрезмерный наддув может привести к серьезному повреждению турбонаддува и двигателя. И наоборот, недостаток давления наддува снижает выходную мощность двигателя. В большинстве систем для управления системой используется вестгейт и/или перепускной клапан.

Вестгейты используются для управления давлением наддува путем перенаправления выхлопных газов вокруг турбинного колеса, чтобы обходить или поддерживать поток в турбонаддув. В нем используется диафрагма, прикрепленная к штоку привода, чтобы открывать и закрывать клапан. Как показано на рис. 3, большинство заводских вестгейтов встроены в турбину, но в некоторых вторичных продуктах используется раздельная конструкция, позволяющая использовать более крупную диафрагму и лучшие материалы. Вестгейт управляется давлением, создаваемым турбиной. Это давление, обычно получаемое от впускного коллектора или нагнетания компрессора, называется сигналом привода перепускной заслонки. Клапан открывается, как только сигнал привода перепускной заслонки преодолевает диафрагменную пружину. Большинство OEM-систем сбрасывают давление обратно в выхлопную систему для снижения выбросов, но некоторые автомобили с высокими характеристиками сбрасывают давление в атмосферу.

В то время как вестгейт защищает автомобиль от слишком большого наддува, перепускной клапан и клапан сброса давления, иногда называемый продувочным клапаном (BOV) или уравнительным клапаном, предназначены для сброса или смещения давления наддува при закрытии дроссельной заслонки (рис. 3). Ненужное давление наддува направляется обратно на вход компрессора после датчика массового расхода воздуха (MAF) или в атмосферу. Направление потока после MAF предотвращает слишком богатую работу системы при резком закрытии дроссельной заслонки. В отличие от вестгейта, и перепускной клапан, и клапан сброса давления контролируются вакуумом в коллекторе. Кроме того, давление наддува помогает открыть клапан, толкая его, в то время как вакуум в коллекторе действует против натяжения пружины.

Перепускной клапан и перепускной клапан с электронным управлением

На немодифицированных автомобилях последних моделей перепускной клапан и перепускной клапан управляются электронным способом модулем управления мощностью (PCM) для повышения эффективности и мощности. На эти системы с электронным управлением влияют несколько датчиков двигателя: датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP), датчик давления на входе дроссельной заслонки (TIP), датчик детонации (KS), датчик положения дроссельной заслонки (TPS) и MAF. Некоторые системы разработаны с несколькими датчиками давления для эффективного управления турбонагнетателем.

Существует два способа электронного управления вестгейтом. В одном используется соленоид, обычно называемый соленоидом перепускной заслонки, который имеет рабочий цикл, чтобы предотвратить или перенаправить сигнал привода (давление наддува), поступающий на диафрагму привода. Электронное управление вестгейтом, а не только механическое давление пружины, предотвращает преждевременное открытие вестгейта при повышении давления наддува, позволяя системе создавать оптимальное количество наддува, не подвергая опасности двигатель.

Другие средства используют электродвигатель для непосредственного привода штока привода перепускной заслонки. Электрический привод по сравнению с пневматическим позволяет вестгейту открываться без давления наддува. Это увеличивает скорость создания максимального давления наддува, удерживая клапан закрытым до тех пор, пока его не потребуется открыть, и позволяет системе повысить эффективность использования топлива за счет открытия клапана для уменьшения насосных потерь, когда наддув не требуется. Кроме того, вестгейт можно открыть во время холодного пуска, чтобы сократить время выключения каталитического нейтрализатора.

Автомобили, оснащенные перепускным клапаном с электронным управлением, также используют PCM для активации соленоида, иногда называемого перепускным клапаном или соленоидом уравнительного клапана. В отличие от соленоида перепускного клапана, соленоид перепускного клапана имеет рабочий цикл для управления вакуумом в коллекторе. Байпасный клапан не откроется до тех пор, пока на диафрагме клапана не появится вакуум в коллекторе.

Турбокомпрессоры с фиксированной геометрией

Турбокомпрессоры с фиксированной геометрией

Ханну Яаскеляйнен

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : В простейшей конструкции турбокомпрессора геометрия турбины и компрессора фиксирована, а давление наддува полностью определяется потоком выхлопных газов.

Байпас со стороны выхлопа, или перепускной клапан, является распространенным средством достижения лучшего контроля давления наддува с турбинами с фиксированной геометрией. Вестгейт может быть встроен в турбонагнетатель со стороны турбины или может представлять собой отдельный клапан, подключенный к внешнему трубопроводу. Пневматическое срабатывание перепускной заслонки под давлением было обычным явлением, но во многих новых конструкциях используется вакуумное и электрическое срабатывание.

• Введение
• Байпас со стороны выхлопа (Wastegate)
• Конструкция вестгейта
• Перепускной клапан
• Байпас со стороны впуска

Введение

Самая простая конструкция турбокомпрессора с точки зрения управления — это конструкция, в которой геометрия турбины и компрессора фиксирована и в которой не используются средства для управления давлением наддува. Давление наддува, обеспечиваемое этим типом турбокомпрессора, полностью определяется потоком выхлопных газов двигателя и характеристиками турбокомпрессора.

Турбокомпрессор оптимизирован для конкретных условий эксплуатации. Размер турбины турбонагнетателя и/или отношение A/R имеют тенденцию быть относительно большими для данного применения из-за необходимости такого размера турбонагнетателя, чтобы в условиях самого высокого расхода турбонагнетатель не превышал скорость или не создавал чрезмерное давление наддува. Хотя давление наддува, близкое к номинальным, можно выбрать с помощью размера турбонагнетателя, переходная характеристика и давление наддува при более низких оборотах двигателя могут пострадать. Кроме того, на больших высотах скорость турбонагнетателя будет иметь тенденцию к увеличению, что может привести к проблемам с помпажем и / или превышению скорости турбонагнетателя, если только это не будет объяснено увеличением размера турбонагнетателя. Однако для некоторых двигателей, работающих в основном в ограниченном числе установившихся режимов, неуправляемый турбонагнетатель с турбиной с фиксированной геометрией может оказаться вполне удовлетворительным.

Для приложений, которые испытывают широкий диапазон условий эксплуатации и которые должны обеспечивать хорошие динамические характеристики, например, для легковых автомобилей, турбонагнетатель с фиксированной геометрией без контроля давления наддува не подходит. Для контроля давления наддува турбокомпрессоров с турбинами с фиксированной геометрией в этих приложениях можно использовать два метода:

• Байпас со стороны выхлопа , также известный как перепускной клапан , для перепуска части потока на входе турбины, или
• Байпас со стороны впуска для перепуска потока на входе компрессора.

Байпас со стороны выхлопа (Wastegate)

Добавление перепускного клапана, который позволяет части выхлопных газов обходить турбину, является более распространенным средством достижения лучшего контроля давления наддува с турбинами с фиксированной геометрией. В большинстве приложений это позволяет использовать турбину с фиксированной геометрией меньшего размера или с меньшим отношением A/R, которая способна обеспечить большую мощность для компрессора при более низком расходе выхлопных газов, для данного приложения, рисунок 1 9. 0076 [2629] . Переходная характеристика также значительно улучшается из-за улучшенной эффективности низкого расхода, а также меньшей инерции вращения турбонагнетателя.

На рисунке 1 синяя линия представляет турбокомпрессор с турбиной с фиксированной геометрией, а красная линия представляет турбокомпрессор с меньшей турбиной с фиксированной геометрией. Ни одна из турбин с фиксированной геометрией не имеет вестгейта. Обратите внимание, что турбонагнетатель с турбиной меньшего размера будет завышать скорость и форсировать двигатель при относительно низких оборотах двигателя. Добавление перепускной заслонки к турбокомпрессору с меньшей турбиной может значительно улучшить наддув на более низких оборотах двигателя, избегая при этом избыточного наддува и превышения скорости турбонагнетателя на более высоких скоростях. Количество улучшений зависит от того, насколько хорошо контролируется вестгейт.

Рисунок 1 . Влияние размера турбины и вестгейта на давление наддува и скорость турбонагнетателя

(Источник: Cummins Turbo Technologies)

На рис. 2 показан другой пример, но с точки зрения карты компрессора. Показана характеристика наддува при полной нагрузке с фиксированной геометрией и турбокомпрессором с регулируемым перепускным клапаном. Каждая турбина рассчитана таким образом, чтобы обеспечить двигателю одинаковое давление наддува, массовый расход всасываемого воздуха и скорость вращения при номинальной мощности. Турбина с фиксированной геометрией без байпаса должна иметь возможность обрабатывать весь поток выхлопных газов при номинальной мощности и, как правило, обеспечивать меньшее давление наддува при более низком расходе воздуха двигателя. Преимущество возможности использовать меньшую турбину / более низкое соотношение A / R с вестгейтом очевидно. Следует отметить, что, поскольку скорость турбонагнетателя при максимальном расходе для всех случаев одинакова, степень повышения давления при высоких оборотах двигателя на турбине с перепускным клапаном и, следовательно, насосные потери двигателя должны быть выше, чем для турбины с фиксированной геометрией без перепускного клапана.