Турбина дизельного двигателя 2.2 TD4 Freelander 2
А – воздухозабор из воздушного фильтра; B – сжатый воздух к охладителю наддувочного воздуха; C – впуск отработавших газов; D – выпуск отработавших газов
1 – питающий маслопровод; 2 – корпус компрессора; 3 – вращающееся электронное исполнительное устройство (REA); 4 – рычажный привод исполнительного устройства регулировки положения лопаток; 5 – корпус турбины; 6 – опорный кронштейн турбокомпрессора; 7 – трубопровод возврата масла; 8 – выпускной коллектор.
Дизельный двигатель 2.2 TD4 Freelander 2 характеризуется наличием турбокомпрессора Garrett с регулируемым сопловым аппаратом и вращающимся электронным исполнительным устройством (REA).
Турбокомпрессор – это устройство для увеличения мощности мотора за счет большего количества подаваемого в цилиндры воздуха.
Турбокомпрессор установлен на выпускной коллектор на правой стороне дизельного двигателя 2.2 TD и крепится к блоку цилиндров с помощью кронштейна. Маслопровод с ниппельным соединением типа "банджо" устанавливается между выпускным портом на правой стороне блока цилиндров и верхней частью корпуса турбокомпрессора. Он обеспечивает подачу масла под давлением к подшипникам турбокомпрессора. Маслопровод, закрепленный в нижней части турбокомпрессора, подсоединен к масляному картеру и направляет возвращаемое масло из турбокомпрессора в масляный картер. Над турбокомпрессором и выпускным коллектором установлен теплозащитный экран, служащий для защиты других элементов и предотвращения случайного контакта с горячими элементами системы выпуска.
Турбокомпрессор включает в себя турбину и компрессорное колесо, установленные на общем валу. Они заключены в литой корпус. Общий вал поддерживается двумя полуплавающими подшипниками. Литой корпус образует две камеры, которые плотно окружают компрессорное и турбинное колеса. Турбинное колесо расположено в потоке отработавших газов от дизельного двигателя 2.2 TD и системы выпуска. Компрессорное колесо расположено в потоке впускаемого воздуха между воздушным фильтром и выпуском к охладителю наддувочного воздуха.
Турбина (автомобильная) – это устройство использующее отработанные газы (выхлопные газы) для увеличения давления внутри впускной камеры.
При работе турбокомпрессора турбина и вал компрессора могут достигать частоты вращения более 200 000 об/мин и обеспечивать давление наддувочного воздуха (наддува) до 1,7 бар. Внутри турбинной камеры могут быть генерированы давление перед турбиной 3 бара и температура 800°C.
Компрессор – это устройство, которое предназначено для сжатия и подачи воздуха, а также других газов под давлением.
Просмотреть ролик
A – низкая частота вращения коленчатого вала двигателя; B – средняя частота вращения коленчатого вала двигателя; C – максимальная частота вращения двигателя
1 – модуль управления двигателем ECM; 2 – вращающееся электронное исполнительное устройство; 3 – вращающееся регулировочное кольцо; 4 – регулируемые лопатки; 5 – турбинное колесо.
Просмотреть ролик
К корпусу компрессора крепятся элементы REA, которые соединяются рычажным механизмом с вращающимся регулировочным кольцом, расположенным в корпусе турбины. По внутреннему периметру вращающегося регулировочного кольца размещен комплект радиальных регулируемых лопаток. Регулируемые лопатки расположены так, чтобы прерывать поток отработавших газов из двигателя, перед турбинным колесом.
REA управляется непосредственно модулем управления дизельным двигателем 2.2 TD (ECM). ECM постоянно управляет положением исполнительного устройства, используя входную информацию от различных датчиков, установленных на дизельном двигателе 2.2 TD и автомобиле. Датчик обратной связи в REA постоянно информирует ECM о положении исполнительного устройства при работе турбокомпрессора. Когда регулируемые лопатки не в состоянии достигать запрашиваемого положения, в памяти ECM регистрируется диагностический код неисправности (DTC).
Принцип работы
Турбокомпрессор использует энергию потока отработавших газов от дизельного двигателя 2.2 TD для обеспечения подачи сжатого воздуха к системе воздухозабора. Регулируемые лопатки позволяют турбокомпрессору создавать требуемое давление наддува для впускаемого воздуха для текущих рабочих условий дизельного двигателя 2.2 TD.
Дизельный двигатель 2.2 TD с турбонаддувом обеспечивает следующие преимущества над обычным дизельным двигателем с прямым забором воздуха:
- Более высокий объемный КПД
- Повышенные мощность и крутящий момент двигателя
- Уменьшение расхода топлива
- Уменьшение токсичности выхлопа
- Использование энергии отработавших газов
- Отсутствие зависимости от высоты над уровнем моря
- Ограниченные периоды повышенного наддува для непосредственных запросов двигателя
Реагируя на сигналы от различных датчиков, ECM управляет REA, чтобы приводить в действие вращающееся регулировочное кольцо. Перемещение регулировочного кольца изменяет угол наклона регулируемых лопаток, чтобы отклонять поток отработавших газов к внутреннему центру или наружному краю турбинного колеса.
Максимальное положение регулируемых лопаток турбокомпрессора (полностью открытое положение) - это также аварийное положение по умолчанию, в случае наличия электрической проблемы. REA будет перемещать регулируемые лопатки в полностью открытое положение, чтобы предотвратить повреждение дизельного двигателя 2.2 TD вследствие повышенного давления наддува.
Низкая частота вращения коленчатого вала дизельного двигателя 2.2 TD
При низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя объем отработавших газов, выходящих из дизельного двигателя 2.2 TD, низок. Лопатки перемещаются в закрытое положение, чтобы направить поток отработавших газов к наружному краю турбинного колеса. Закрытое положение лопаток обеспечивает уменьшение пропускной способности для потока газов и увеличивает скорость газов, идущих к турбинному колесу. Скорость турбинного колеса увеличивается, соответственно увеличивая количество наддувочного воздуха (давление наддува), подаваемого от компрессора.
Средняя частота вращения коленчатого вала дизельного двигателя 2.2 TD
Когда частота вращения коленчатого вала дизельного двигателя 2.2 TD и объем отработавших газов увеличиваются, лопатки перемещаются в открытое положение, чтобы направить поток отработавших газов к центру турбинного колеса. Лопатки не ограничивают поток отработавших газов и поэтому скорость газов зависит от частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя 2.2 TD. Скорость турбинного колеса поддерживается благодаря увеличению скорости газов, выходящих из двигателя и направляемых к центральной зоне турбинного колеса.
Максимальная частота вращения дизельного двигателя 2.2 TD
При максимальной частоте вращения двигателя объем отработавших газов, выходящих из дизельного двигателя 2.2 TD, высок. Лопатки перемещаются в направлении полностью открытого положения и не воздействуют на скорость газа. Поток отработавших газов контактирует с центральной зоной турбинного колеса, чтобы поддерживать скорость турбинного колеса и давление наддува от компрессора.
Повышенное давление наддува
В процессе резкого ускорения турбокомпрессор должен в течение ограниченного периода времени создавать повышенное давление наддува, чтобы удовлетворять текущим потребностям подачи топлива к дизельному двигателю 2.2 TD. ECM будет запрашивать REA с целью перемещения регулируемых лопаток в закрытое положение, чтобы увеличить скорость турбинного колеса, уже вращающегося с высокой скоростью. Состояние повышенного давления наддува допускается модулем ECM в течение ограниченного периода.
Датчик барометрического давления
На большой высоте над уровнем моря турбокомпрессор будет работать обычно, но вследствие более низкого наружного давления турбина и компрессор могут иметь склонность к превышению допустимой частоты вращения. В ECM расположен датчик барометрического давления, служащий для предотвращения возникновения повышенного давления наддува и возможного повреждения двигателя в этих условиях. ECM открывает регулируемые лопатки в фазе открывания раньше, чтобы удовлетворить условиям высоты автомобиля над уровнем моря.
Смазка турбокомпрессора
Просмотреть ролик
Запросы быстрого ускорения и замедления турбокомпрессора зависят от устойчивости расхода чистого масла. Масло, подаваемое системой смазки дизельного двигателя 2.2 TD, обеспечивает смазку вала и подшипников турбокомпрессора, при этом также действуя в качестве охлаждающей жидкости для центрального корпуса турбокомпрессора.
Для поддержания предполагаемого срока службы турбокомпрессора следует заменять моторное масло через регулярные интервалы обслуживания, используя для этих целей масло рекомендуемого качества в требуемом количестве. Масло должно иметь свободный проход через турбокомпрессор и возможность неограниченного возвращения в масляный картер.
