Система турбонаддува - загальна інформація
Загальна інформація та принцип функціонування
Система складається з турбокомпресора з водяним охолодженням, проміжного охолоджувача (Intercooler) і системи управління наддувом (MPFI Turbo).
Схема функціонування системи турбонаддува
1 - Датчик швидкості руху автомобіля (VSS)
2 - Датчик положення дросельної заслінки (TPS)
3 - Датчик температури охолоджуючої рідини двигуна (ECT)
4 - Датчик положення колінчастого вала (CKP)
5 - Датчик витрати повітря
6 - Клапан перепуску повітря
7 - Електромагнітний клапан управління скиданням тиску
8 - Діафрагма приводу перепускного клапана
9 - Пропускний клапан скидання тиску
10 - Турбокомпресор
11 - Проміжний охолоджувач (Intercooler)
12 - Напрямок подачі повітря при швидкому закриванні дросельної заслінки
13 - Водяні шланги
14 - Дроссельная заслінка
15 - Клапан перемикання тиску повітря
16 - Насос проміжного охолоджувача
17 - Електромотор приводу вентилятора системи охолодження
18 - Вентилятор системи охолодження
19 - Радіатор проміжного охолоджувача
20 - Радіатор системи охолодження
21 - Датчик тиску повітря
22 - Блок управління (MPFI Turbo)
Система управління дозволяє форсувати двигун по потужності, що в істотній мірі підвищує ефективність його віддачі і, як наслідок, покращує маневреність автомобіля у всіх робочих діапазонах. В системі управління передбачена функція компенсації зміни барометричного тиску при експлуатації автомобіля в високогірній місцевості.
Повітря, пройшовши очисник повітря, потрапляє в турбокомпресор, після стиснення в якому, охолоджується в теплообміннику проміжного охолоджувача (Intercooler), після чого подається в корпус дроселя і далі, - у впускний трубопровід і циліндри двигуна.
Для демпфірування швидкої зміни тиску при різкому закриванні дросельної заслінки в обхід неї передбачений спеціальний перепускний канал. При різкому наростанні глибини розрідження при закриванні заслінки повітря з даного каналу надходить на вхід компресора. Застосування такої системи дозволяє в значній мірі знизити рівень шумового фону під час гальмування двигуном.
Система управління наддувом (MPFI Turbo) складається з датчика тиску повітря, блоку управління, керуючого електромагнітного клапана, діафрагми приводу перепускного клапана і власне клапана скидання тиску, що забезпечує перепуску газів повз турбіни. Датчик тиску повітря постачає блок управління інформацією про тиск у впускному трубопроводі.
Компресор оснащений власною водяною сорочкою і перепускним клапаном скидання тиску. Турбіна виготовлена з термостійкої сталі, корпус компресора, - з алюмінієвого сплаву. Вал турбіни утримується в підшипниках плаваючого типу.
Регулювання тиску наддуву
Призначення перепускного клапана скидання тиску
Зі збільшенням частоти обертання колінчастого вала (при подібних положеннях дросельної заслінки) збільшується витрата відпрацьованих газів, що, в свою чергу, призводить до зростання оборотів вала турбіни (приблизно з 20 000 до 150 000 в хвилину) і, відповідно, - тиску наддуву. Зростання тиску наддуву може привести до детонаційного згоряння повітряно-паливної суміші (дизель-ефект) і, як наслідок, - зростанням теплового навантаження на днища поршнів, що загрожує пошкодженням внутрішніх компонентів двигуна. З метою ліквідації подібного ефекту компресор обладнаний спеціальним клапаном скидання тиску, що забезпечує перепуску газів в обхід турбіни.
Схема функціонування клапана скидання тиску
1 - Турбокомпресор
2 - Клапан скидання тиску
3 - Діафрагма приводу перепускного клапана
Пропускний клапан перебуває в закритому положенні до тих пір, поки тиск наддуву залишається нижче допустимого значення. При цьому весь потік відпрацьованих газів пропускається через турбіну.
Як тільки тиск на керуючої діафрагми перевалює за межі допустимого значення, перепускний клапан відкривається і частина відпрацьованих газів скидається в обхід турбіни безпосередньо в систему випуску. При цьому різниця тисків Р1 - Р2 (де Р1 - атмосферний тиск; Р2 - тиск у впускному трубопроводі) підтримується постійною.
Концепція управління тиском наддуву
При експлуатації автомобіля на великій висоті над рівнем моря, де має місце вже помітне зниження атмосферного тиску щодо нормального, система управління наддувом забезпечує підтримку максимального абсолютного значення тиску наддуву.
Турбокомпресор отримує масло із системи змащення двигуна. Як тільки частота обертання валу турбіни досягає декількох тисяч обертів на хвилину, підшипники вала "спливають" на масляному клині, що утворюється як із зовнішнього, так і з внутрішньої сторони підшипникової збірки. Крім мастила підшипників масло забезпечує також додаткове відведення тепла від турбокомпресора.
Схема мастила турбокомпресора
1 - Колесо турбіни
2 - Відпрацьовані гази
3 - Масло
4 - Равлик турбіни
5 - Колесо компресора
6 - Равлик компресора
7 - Повітря
З мета підвищення терміну служби і надійності функціонування турбокомпресора в його корпусі передбачена водяна сорочка охолодження. Охолоджуюча рідина надходить по сполучних шлангах з водяної сорочки двигуна. Після відбору тепла від турбокомпресора робоча рідина направляється в розширювальний бачок системи охолодження.
Система проміжного охолодження повітря
Схема функціонування системи проміжного охолоджувача системи турбонаддува
1 - Радіатор проміжного охолоджувача
2 - Радіатор системи охолодження
3 - Вхід охолоджуючої рідини
4 - Вентилятор
5 - Вихід повітря
6 - Електромотор приводу вентилятора
7 - Вихід охолоджуючої рідини
8 - Насос охолоджувача
Проміжне охолодження повітря після виходу його з компресора підвищує ефективність функціонування системи турбонаддува, знижує ймовірність виникнення детонації суміші і сприяє скороченню витрати палива.
Схема підключення теплообмінника проміжного охолоджувача системи турбонаддува
1 - Воздухозаборник
2 - Повітряочищувач
3 - Турбокомпресор
4 - Охолоджувач (Intercooler)
5 - Двигун
6 - Радіатор охолоджувача
7 - Насос охолоджувача
Проміжний охолоджувач (Intercooler) являє собою водо-повітряний теплообмінник з низьким гідравлічним опором і високою охолоджуючої здатністю.
Конструкція теплообмінника проміжного охолоджувача (Intercooler) системи турбонаддува
Теплообмінник проміжного охолоджувача, що складається з п'яти окремих блоків, виконаний з алюмінієвого сплаву і забезпечує відведення надлишку тепла від повітряного потоку, температура якого піднімається в результаті адіабатичного стиснення в компресорі.
Схема підключення радіатора проміжного охолоджувача системи турбонаддува
1 - Радіатор охолоджувача
2 - Корпус дроселя
3 - Кришка системи охолодження
4 - Интеркулер
5 - Насос охолоджувача
Радіатор проміжного охолоджувача виготовлений з оребрених алюмінієвих труб. Лівий бачок радіатора розділений на дві частини, що дозволяє більш ефективно забезпечувати відведення тепла від охолоджувальної рідини. Для видалення з тракту повітряних пробок передбачена спеціальна вентиляційна пробка.
Конструкція насоса проміжного охолоджувача
1 - Обмотка
2 - Крильчатка
3 - Вхід рідини
Привід крильчатки насоса проміжного охолоджувача здійснюється від індивідуального електромотора.
Потужність якого становить близько 28 Вт при відкриванні дросельної заслінки менш ніж 80% і 50 Вт при більшому відкриванні заслінки. Дана схема реалізована з метою економії витрат потужності.
Клапан перепуску повітря в система наддуву
Як вже говорилося вище, при різкому закриванні дросельної заслінки в системі впуску повітря може виникати низькочастотний гул. З метою мінімізації звукового фону при гальмуванні двигуном в тракт системи турбонаддува включений спеціальний перепускний клапан. Клапан спрацьовує під впливом розрідження, що виникає за дросельною заслінкою при різкому її закриванні, в результаті повітря з дросельної камери перенаправляється на вхід компресора.
Конструкція перепускного клапана скидання тиску
1 - Від компресора
2 - До впускному трубопроводу
3 - Пружина
4 - Діафрагма
5 - На вхід компресора
Діагностика несправностей системи турбонаддува
Порушення функціонування системи турбонаддува можуть призводити до таких наслідків:
При підвищеному тиску наддуву:
a) Детонація повітряно-паливної суміші.
При заниженому тиску наддуву:
Причинами виникнення перелічених нижче ознак можуть бути також порушення герметичності систем впуску повітря або випуску відпрацьованих газів, підвищення опору випускного тракту в результаті деформації труб, відмова системи управління щодо усунення детонації, а також порушення справності функціонування системи управління уприскування.
b) Втрата потужності
c) Зниження приемистости;
d) Підвищення витрати палива.
При витоках масла:
e) Підвищений витрата масла;
f) Освіта білого диму на виході системи випуску відпрацьованих газів.