- Назначение турбокомпрессоров
- Устройство, работа и характеристики турбокомпрессора
- Ремонт турбокомпрессора
- Соответствие двигателей и типов турбин согласно экологическим нормам выброса отработавших газов (Евро)
- Рекомендуемые режимы работы двигателя с турбонаддувом
- Возможные неисправности турбонаддува и способы устранения
Установка дизельных турбин на КамАЗ дает машине прирост мощности от 20 до 40%.
Производитель устанавливает двухрядные V-образные двигатели как на старые модели грузовиков, так и на новые магистральные тракторы Камаз.
Они используют два турбокомпрессора, по одному на каждый ряд: правый и левый.
Турбинные агрегаты имеют небольшие размеры, просты в ремонте, эффективны в эксплуатации и недороги.
Назначение турбокомпрессоров
Во время нормальной работы дизельного двигателя топливовоздушная смесь в камере сгорания формируется за счет количества воздуха, который «под действием силы тяжести» попал в камеру сгорания при опускании поршня. Однако в этом случае топливо не сгорает полностью и не теряет всю запасенную в нем энергию, и поэтому двигатель не развивает мощность, которую он мог бы развивать. Самое простое решение возникшей проблемы — принудительно увеличить объем воздуха, поступающего в камеру сгорания. Как это сделать? С турбонагнетателем.
Турбокомпрессор нагнетает, то есть нагнетает воздух под давлением в камеру сгорания, благодаря чему топливно-воздушная смесь обогащается кислородом и лучше сгорает. А что подразумевается под словом «лучший»?
Прежде всего — более полно. Это означает, что одна единица объема топлива выделяет больше энергии, позволяя двигателю развивать большую мощность. На практике использование турбонагнетателей на различных двигателях КамАЗ позволяет увеличить мощность с 20% до 40%. А весь смысл наддува в том, что прирост мощности происходит без каких-либо изменений в конструкции двигателя.
За счет более полного сгорания топлива значительно снижается токсичность выхлопных газов, снижается их дымность (в том числе за счет уменьшения количества твердых продуктов сгорания — сажи) и в целом экологическая безопасность двигатель увеличился.
Установка турбонагнетателя на двигатель увеличивает расход топлива, но в целом расход топлива на единицу мощности в этом двигателе ниже, чем в обычном двигателе. Да, если считать в абсолютных цифрах, двигатель с наддувом потребляет больше топлива, но он также более мощный: обычный дизель той же мощности менее экономичен. Так что лучше и дешевле использовать турбокомпрессор, чем получать такую же мощность от обычного двигателя.
Участвовать в обсуждении могут только зарегистрированные пользователи.
Это интересно — все о ремонте и установке тормозного клапана на КамАЗ
Устройство, работа и характеристики турбокомпрессора
На удивление просты. По сути, турбокомпрессор объединяет два отдельных устройства: газовую турбину и центробежный компрессор.
Газовая турбина состоит из корпуса (по праву прозванного «улитка») и рабочего колеса (турбинного колеса или ротора) с лопастями особой формы. Выхлопные газы двигателя поступают в турбину, которая, проходя по каналу корпуса, сильно ударяется о лопасти колес и выбрасывается через центральное отверстие в выхлопной системе.
Центробежный компрессор имеет такое же устройство: в спиральном корпусе находится компрессорное колесо с лопатками особой формы. Воздух поступает в компрессор через центральное отверстие и выходит через диффузор во впускной коллектор двигателя.
Колеса турбины и компрессора соединены валом через центральный корпус, и именно через вал крутящий момент от колеса турбины передается на компрессор. Таким образом, энергия для работы турбонагнетателя извлекается из энергии выхлопных газов.
Принцип работы турбокомпрессора очень прост. Выхлопные газы попадают в турбину, где, ударяясь о лопатки турбинного колеса, передают ей свою кинетическую энергию — во время работы колесо вращается до 75 000 об / мин! Турбинное колесо передает крутящий момент на компрессор через вал: поглощая атмосферный воздух, оно с силой бросает его на стенки корпуса, разгоняя его до высоких скоростей. Этот воздух поступает в сужающийся диффузор, где сжимается и под высоким давлением подается во впускной коллектор, а через него — в камеры сгорания.
Поскольку турбина постоянно работает в условиях высоких термических и механических нагрузок, ее корпус изготовлен из особо прочных сплавов. А высокая скорость вращения колес возможна только при хорошей смазке подшипников (подшипники скольжения используются в турбинах для грузовых автомобилей КамАЗ) — для этого турбокомпрессор подключается к системе смазки двигателя через маслопроводы.
Следует сказать, что на КамАЗе устанавливаются двухрядные V-образные двигатели, для которых оказалось целесообразным использовать два турбокомпрессора, по одному на каждый ряд. Использование двух небольших турбонагнетателей намного дешевле, дешевле и эффективнее, чем использование большого.
примечательно, что турбины грузовиков КамАЗ имеют небольшие размеры: диаметры рабочих колес не превышают 61 мм, а диаметры корпусов турбины и компрессора не превышают 220 мм очень сильно. В этом случае компрессор весит не более 7 кг. А использование таких небольших агрегатов позволяет значительно увеличить мощность двигателя!
Ремонт турбокомпрессора
Если есть утечка в соединении между монтажным фланцем турбины и выпускным отверстием коллектора, замените стальную прокладку.
В случае появления постороннего шума, а также повышенной дымности и снижения мощности двигателя, связанных с техническим состоянием турбокомпрессора, отсоедините передний патрубок глушителя от турбокомпрессора и проверьте легкость вращения ротора.
Снимите турбокомпрессор, если ротор станет твердым, застрявшим или ударится по частям корпуса.
Снимите турбокомпрессор в следующей последовательности:
— снимаем воздушный фильтр (при снятии левого ТКП), патрубки соединительные, тройник;
— отсоединить маслопровод к ТКП;
— ослабить хомуты соединительных патрубков корпуса компрессора;
— разблокировать и снять болты выпускного коллектора, втянуть выпускной коллектор, отсоединить маслопровод, снять выпускной коллектор с блока ТКП.
Примечание. Для удобства последующего монтажа перед разборкой ТКП на корпусах турбины и компрессора нанесите признаки сцепления с корпусом подшипника;
— открутите шесть болтов турбины и снимите седло компрессора вместе с гнездом подшипника;
— открутите восемь болтов картера компрессора и снимите его;
— промыть корпус компрессора и решетку дизельным маслом, удалить отложения;
— промойте корпус подшипника со стороны компрессора и удалите отложения с поверхностей лопаток и седла.
Внимание! Во избежание повреждения поверхностей лопастей и дисбаланса ротора нельзя использовать металлические предметы для удаления отложений и исправления погнутых лопастей;
— проверьте целостность лопастей колес и отсутствие на них заломов. Если лопасти повреждены, замените турбокомпрессор.
Внимание! В связи с тем, что ротор турбокомпрессора при сборке сбалансирован с высокой точностью, разборка ротора ТКР не допускается. Полная разборка турбокомпрессора проводится на специализированных предприятиях с необходимым оборудованием и инструментами;
— Установите турбокомпрессор в обратном порядке. Установите корпуса компрессора и турбины относительно корпуса подшипника по меткам;
— затянуть болты картера компрессора моментом 4,9-7,8 Нм (0,5-0,8 кгс.м), болты картера турбины моментом 23,5-29,4 Нм (2,4-3,0 кгс.м);
— проверить легкость вращения ротора и отсутствие трения о детали корпуса в крайнем осевом и радиальном положениях;
— установить выпускной коллектор, затянуть крепежные болты моментом 43,1-54,9 Нм (4,4-5,6 кгс-м), зафиксировать болты.
Соответствие двигателей и типов турбин согласно экологическим нормам выброса отработавших газов (Евро)
Класс |
Тип турбокомпрессора |
Модель двигателя КамАЗ |
Евро 0, стандарт введен в ЕС в 1988 г |
ТКР7Н-1 |
Старые модели, для которых уже сложно найти в продаже турбокомпрессоры: 740,10 |
Евро 1 (1992г.) |
Различные модели TKR7 и K27, а также зарубежные подразделения CZ Strakonice (Чехия) и Schwitzer (Германия) |
740,11 |
Евро 2 (1995 г.) |
Самый распространенный тип турбины На Евро-2 меняют ТКР7 и К27 Аналоги: К27 145 02 Евро-2 (Чехия) S2B / 7624TAE / 0.76D9 (Швиц, Германия) |
740,31–240 740,55-300 |
Евро 3 (1999г.) |
Модели: — К27 ТИ — Schwyzer S2B Не много вариантов на продажу Также существуют турбины Cummins для двигателей собственной марки |
740,60-360 |
Евро 4 (2005 г.) |
Ожидается релиз. Турбокомпрессор TKR с регулируемыми направляющими лопатками Альтернатива — турбины Schwitzer |
КАМАЗ-750.10 |
Наибольшей популярностью сегодня пользуются турбины стандартов Евро-2 и Евро-3. Примечательно, что турбина для КамАЗа класса Евро-2 производства BorgWarner Turbo Systems подходит и для двигателей Евро-3.
Производством турбоагрегатов для дизельных двигателей занимаются три предприятия на российском, чешском и белорусском заводах, а также немецкая компания Borg Warner Turbosystems.
Российские ТКР7 доступны по цене, немецкие турбины отличаются высоким качеством и универсальностью.
Заказывая турбонагнетатели для КАМАЗ, учтите, что необходима пара турбин: правая и левая.
* Турбины классов Евро-5 (2009 г.) и Евро-6 (2015 г.) пока не производятся. При этом в Украине стандарт Евро-5 введен с 1 января 2016 года, а Евро-6 ожидается с 2018 года.
Рекомендуемые режимы работы двигателя с турбонаддувом
Чтобы избежать всасывания масла из турбонагнетателей и его попадания в цилиндры двигателя, на пути потока компрессора и турбины, не рекомендуется запускать двигатель на холостом ходу более 10 минут с более низкой частотой вращения коленчатого вала при 700 мин -1.
Это приводит к закоксовыванию поршневых колец, загрязнению проточного тракта компрессора и образованию нагара на проточном тракте турбины.
При принудительной работе двигателя на холостом ходу (нагрев, нагнетание воздуха в цилиндры тормозной системы и т.д.) необходимо поддерживать частоту вращения коленчатого вала не менее 1000-1200 мин-1.
Перед выключением двигателя после работы под нагрузкой необходимо установить режим холостого хода не менее 3 минут, чтобы избежать перегрева подшипника турбонагнетателя и закоксовывания ротора.
Не останавливайте двигатель внезапно после работы под нагрузкой.
Потеря мощности, задымление, высокий расход топлива, перегрев двигателя, высокая температура выхлопных газов, утечки масла в турбонагнетателе — симптомы систем с турбонаддувом.
Однако все это часто несправедливо связывают с неисправностью турбокомпрессора, поскольку дефекты других частей двигателя приводят к аналогичным симптомам.
Поскольку турбонагнетатель является саморегулирующимся двигателем, только механические поломки или засорение воздушных и газовых каналов из-за грязи и посторонних предметов ухудшают его работу.
Перед выключением двигателя после работы под нагрузкой необходимо установить режим холостого хода не менее чем на 3 минуты, чтобы избежать перегрева подшипников турбонагнетателя и кокса ротора. Не останавливайте двигатель внезапно после работы под нагрузкой.
Возможные неисправности турбонаддува и способы устранения
Неисправность
— причина неисправности
Отлаживать
Пониженная мощность двигателя, черный дым
— грязный воздушный фильтр
Очистите или замените воздушный фильтр
— засорение подачи воздуха к компрессору ТКР
Устраните препятствие или замените дефектные детали
— течь на линии подачи воздуха к компрессору ТКР
Затяните зажимные болты, при необходимости замените втулки
— утечка на выхлопной магистрали воздуха от компрессора ТКР во впускной системе
Затяните зажимные болты, при необходимости замените втулки и прокладки
Синий дым
— коксование ротора турбины, сварочный агрегат ТКР
Ремонт в специализированной мастерской или замена ТКР
— плохая вентиляция картера
Устранить сопротивление, при необходимости заменить неисправные детали