Турбина дизельного двигателя: Устройство турбины и принцип работы турбокомпрессора на дизельном двигателе – 403 — Доступ запрещён

Ресурс турбины дизельного двигателя

Турбокомпрессор бензинового или дизельного двигателя изначально имеет достаточно большой ресурс, который планово может даже превышать моторесурс силового агрегата до первого капитального ремонта. На практике турбина может выходить из строя гораздо быстрее, требуя регулярной проверки работоспособности.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве турбокомпрессора. Из этой статьи вы узнаете о том, как работает система турбонаддува двигателя внутреннего сгорания.

Средний срок службы турбины дизельного двигателя находится на отметке около 150-250 тыс. пройденных километров. Что качается бензиновых двигателей, турбина на таких моторах может прослужить немного дольше, однако на срок службы сильно влияют конструктивные особенности турбонагнетателя и индивидуальные условия эксплуатации.

Читайте в этой статье

Особенности турбин для бензиновых и дизельных ДВС

Современные турбодизели зачастую получают нагнетатели, которые конструктивно предусматривают возможность гибкого управления потоком отработавших газов. Решение называется турбиной с изменяемой геометрией. Такое устройство отличается довольно высокой начальной стоимостью на фоне аналогов. Также стоит добавить, что ремонтопригодность данных турбин достаточно низкая.

Бензиновые ДВС решений в виде турбин с изменяемой геометрией практически никогда не получают по причине того, что температура отработавших газов в агрегатах на бензине заметно выше сравнительно с выхлопом дизельного двигателя.

На бензиновые турбомоторы повсеместно ставятся турбины, геометрия которых фиксирована. Ремонту нагнетатели данного типа поддаются намного легче и способны прослужить достаточно долго после профессионального восстановления и последующего прохождения процесса балансировки.

Что касается восстановления турбин с изменяемой геометрией, которые повсеместно ставят на дизеля, то ситуация другая. Далеко не каждый сервис принимает турбины с такой конструкцией в работу. Также после ремонта нет никаких гарантий, что турбокомпрессор данного типа будет способен нагнетать должное количество воздуха в строгом соответствии с оборотами мотора.

Поломка турбины и последствия

Неисправности турбокомпрессора независимо от типа его конструкции требуют незамедлительного ремонта. Также необходимо устранить причины, которые могут приводить к поломке турбины. Это необходимо для того, чтобы после ремонта или установки нового нагнетателя устройство не вышло из строя повторно.

Рекомендуем также прочитать статью о ресурсе дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, какой плановый ресурс имеет мотор данного типа, а также о факторах, влияющих на моторесурс силового агрегата.

Чаще всего турбонагнетатели страдают по причине того, что сильно снижается эффективность смазки ротора турбокомпрессора. Дело в том, что к маслу для турбированных дизельных или бензиновых ДВС выдвигаются особые требования. Смазка турбомоторов работает в условиях повышенных нагрузок и высоких температур, а также выступает в качестве рабочей жидкости для охлаждения.

В процессе эксплуатации двигателя наблюдается снижение производительности маслонасоса по причине его износа, пропускная способность подводящих масляных магистралей для подачи смазки в турбину постепенно забивается отложениями. Также продукты износа деталей двигателя в виде механических частиц попадают в моторное масло и могут привести к повреждению ротора турбины.

Советы и рекомендации

Нарушения в работе компрессора приводят к нестабильной работе двигателя, потере мощности, увеличению расхода топлива, изменению состава отработавших газов и повышенному содержанию токсичных веществ в выхлопе. В дизельном двигателе с некорректно работающей турбиной может быстро выходить из строя сажевый фильтр.

  1. Основной рекомендацией во время эксплуатации турбомотора является регулярная замена моторного масла и масляного фильтра строго по регламенту. Также необходимо поддерживать постоянную чистоту системы смазки. После ремонта турбины обязательно требуется тщательная промывка системы смазки двигателя. Дополнительно может потребоваться снятие картера для лучшей очистки. Не редки случаи, когда замене подлежит и маслоподводящая магистраль, по которой смазка подается к турбокомпрессору.
  2. Не меньшего внимания требует и система подачи воздуха, так как от максимальной чистоты также зависит ресурс турбины дизельного или бензинового двигателя. Может потребоваться промывка или даже замена интеркулера, продувка всех магистралей. Поток воздуха обязательно должен проходить свободно, так как любое увеличение давления в выходной части турбокомпрессора приведет к утечкам моторного масла через уплотнения в области турбинного колеса. Высокое разрежение во впуске дополнительно приводит к тому, что выбросы масла увеличиваются.  Также обязательной и регулярной замене подлежит воздушный фильтр.

Ремонт турбины необходимо производить только в условиях профессионального сервиса. Также для восстановления необходимо использовать запчасти проверенных производителей, которые не могут стоить дешево.

После ремонта особое внимание уделяется настройке турбокомпрессора. Слишком малое или слишком большое количество подаваемого в двигатель воздуха негативно сказывается на ресурсе силового агрегата. На разных режимах работы мотору необходим оптимальный состав топливно-воздушной смеси для своевременного воспламенения и полноценного сгорания.

Читайте также

Принцип работы турбонаддува дизельного двигателя

В нашей статье «Принцип работы турбонаддува дизельного двигателя» мы расскажем вам, что такое турбонаддув, вы узнаете, как происходит его работа. Многие водители очень часто применяют термин «турбина», когда хотят обозначить турбонаддув, хотя это не совсем соответствует истине, потому что турбина это всего лишь одна из составных частей турбонаддува.

Вам следует знать, что турбонаддув дизельного двигателя представляет собой корпус, вал с крыльчатками, два опорных и один упорный подшипник скольжения, система уплотнений, две улитки, в которых происходит вращение крыльчаток. На всю данную конструкцию навешен пневмопривод, который приводит в работу байпасный (т.е. перепускной) клапан (хотя есть некоторые модели, на которых он отсутствует). Принцип его работы заключается в регулировании оборотов турбины и, соответственно, производительности компрессора. Как только выходящее давление воздуха из компрессора превышает оптимальное, происходит срабатывание пневмопривода, который затем открывает клапан. В результате некоторая часть выхлопных газов выходит в выхлопную систему напрямую, и соответственно происходит снижение оборотов турбины.

Что собой представляет турбина — это крыльчатка, которая неразъёмно насажена на вал, приводит во вращение другую такую же крыльчатку — т.е. компрессор. Турбина специально сделана из жаростойкого сплава, компрессор — из алюминия, а вал сделан из обычной среднелегированной стали. Отремонтировать такие детали практически невозможно, единственное, что можно сделать, это только заменить их. Правда есть одно исключение, это изношенный вал, иногда его можно заново перешлифовать, а затем под получившийся размер можете изготовить новые подшипники.

Корпус турбонаддува дизельного двигателя выполнен в виде сплошной отливки из чугуна, в которой происходит вращение вала на подшипниках. Вам следует знать, что зачастую изнашиваются постель под подшипники, а также гнездо под уплотнительное кольцо. И, конечно же, исправить данную проблему, можно будет только с помощью расточки под новый размер. Улитка турбины выполнена из чугуна, данная деталь представляет собой довольно-таки сложную форму. Именно за счёт её, формируется газовый поток, который в дальнейшем вращает турбину. А вот улитка компрессора выглядит в виде алюминиевой отливки с механически обработанным под компрессор местом. Вращаясь, компрессор засасывает через центральное отверстие воздух, затем его сжимает и только потом по кольцевому каналу, сразу же подает в двигатель. Вообще на первый взгляд, данная конструкция достаточно проста. Но сложные поверхности, точное литьё, высокая точность изготовления всех деталей могут вам создать много проблем даже при условии, что у вас будет хорошо оборудованная мастерская. Так как далеко не каждый конкретный турбонаддув поддаётся ремонту, иногда лучше взять все имеющиеся детали и создать новый.

Так как же всё-таки происходит работа турбины? Говорят, например: «Турбина включилась, и я поехал…» Это неверно, так как турбонаддув дизельного двигателя начинает свою работу уже с первых оборотов двигателя и завершает её уже после остановки двигателя. Как только в цилиндрах двигателя появляются первые вспышки, то выхлопные газы сразу же попадают из коллектора в улитку турбины, за счёт их, начинается вращение вала с крыльчатками. До тех пор пока обороты двигателя не слишком большие, скорость и давление выхлопных газов недостаточны, в результате компрессор, чтобы не создавать во время всасывании излишнего сопротивления, вращается на холостом ходу, таким образом, просто перемешивает воздух. Нажмите на педаль газа. Обороты двигателя начнут расти, на панели загорится зелёная лампочка, на ней будет написано «TURBO» (при условии, что она есть), и вы почувствуете в спину ощутимый толчок.

Запомните, если турбина включилась, значит, она просто вышла на рабочие обороты, и заметьте, очень высокие: около 110-115 тысяч оборотов в минуту. На этот раз компрессор не просто месит воздух, а наоборот, сжимая его эффективно, посылает в двигатель. При этом сразу же происходит срабатывание соответствующей сервисной системы в карбюраторе (ТНВД или EFI, неважно), в двигательные цилиндры подаётся больший весовой заряд топливной смеси, затем резко где-то на 50-70% возрастает его мощность, соответственно, увеличивается расход топлива. Турбонаддув вынужден работать далеко не в самых лёгких условиях: высокие окружные скорости (на концах лопаток, скорость, в зависимости от того, какая у вас модель турбонаддува, почти такая же, как у пистолетной пули — 300 м/сек), высокая температура. Подшипники вращаются с предельно допустимой скоростью, для того чтобы её снизить, вам придётся прибегнуть к различным ухищрениям. Как же тогда турбонаддуву удаётся долго и надежно работать в таких условиях?

Когда вы заводите двигатель, в дело вступает масляный насос. Масло, находясь под давлением, поступает по системе каналов на подшипники турбонаддува, после чего на масляном клине начинает вращаться вал. Упорный подшипник также получает свою порцию масла. Чем больше будут обороты двигателя, тем больше масла будет поступать на его подшипники и вал турбины. Данные подшипники изготавливают из специальных подобранных материалов. Для них выбираются оптимальные зазоры: если зазоры будут меньшими, то может возникнуть опасность, во время теплового расширения подшипники начинают подклинивать. А если зазоры будут слишком большими — то может произойти срыв масляного клина, в результате вся работа будет происходить в условиях полужидкостного трения, к тому же произойдёт перекос вала, начнётся процесс износа уплотнительного кольца. Так как зазоры в парах подшипник — корпус, вал — подшипник слишком малы, а также соизмеримы с размерами ячеек масляного фильтра, мы вам советуем постоянно держать масло в чистоте, всегда проверяйте состояние масляного фильтра.

Знайте, что долговечность подшипников скольжения не зависит от частоты вращения, в отличие от подшипников качения. У правильно работающих и рассчитанных подшипников скольжения коэффициент трения в условиях жидкостной смазки равен 0,001-0,005. Но в случае если имеются неблагоприятные условия работы (высокие окружные скорости, высокая вязкость масла, а также малые зазоры), то коэффициент трения равен 0,1-0,2, что может привести к снижению оборотов турбонаддува дизельного двигателя, а значит, и к снижению его эффективности, в результате повышения теплоотвода произойдёт повышение нагарообразования.

Подшипники скольжения надежно работают при температуре не более 150 градусов Цельсия. При более высоких температурах возникает опасность разрыва масляного слоя в результате разжижения масла. Кроме того, при высоких температурах обычные минеральные масла окисляются намного быстрее, тем самым теряют свои смазочные свойства. При полужидкостной смазке непрерывность масляного слоя нарушена, и поверхности вала и подшипника на участках большей или меньшей протяженности соприкасаются своими микронеровностями. При граничной системе смазки поверхности вала и подшипников соприкасаются полностью или на участках большой протяженности, разделительный масляный слой здесь вообще отсутствует.

Пока двигатель вращается, и масляный насос создает давление, исправный турбонаддув работает нормально. Но рано или поздно вы решите заглушить двигатель, он остановится, также остановится и масляный насос, давление масла в системе сразу, же упадет до нуля, а вал с крыльчатками, который имеет приличный вес и вращается с достаточно большой скоростью, не сможет мгновенно остановиться. Но масляного клина уже нет. Возникает полужидкостная смазка, переходящая в граничную. К вашему сведению в тяжело нагруженных подшипниках может возникнуть перегрев, расплавление, схватывание, а также заедание подшипника. Плюс грязное масло, и в результате произойдёт интенсивное изнашивание.

А допустимый износ подшипников составляет всего лишь 0,03-0,06 мм в зависимости от того, какая у вас модель турбонаддува. Поэтому делайте выводы сами. Потому что это одна из самых больших проблем, которые могут возникать во время работы турбонаддува. Для того, чтобы она не стала основной, во-первых, вовремя меняйте масло и масляный фильтр. Во-вторых, используйте только масло, предназначенное для двигателей, оборудованных турбонаддувом, которое несложно выбрать среди большого числа существующих хороших масел. Но в дороге всякое может случиться, и если вам пришлось залить неизвестное масло, то не гоните, двигайтесь потихоньку. Двигатель это масло переживет, а вот турбонаддув — не обязательно. Приехав домой, сразу же смените масло и масляный фильтр.

И, наконец, третье, самое главное условие нормальной работы турбонаддува. Как мы уже отмечали, в жизни турбонаддува есть два самых ответственных момента: запуск двигателя и его остановка. При запуске холодного двигателя масло в нем имеет высокую вязкость, оно с трудом прокачивается по зазорам; еще не установились тепловые зазоры; нагрев разных деталей турбонаддува, а, следовательно, и тепловое расширение, идут с разной скоростью. Поэтому не спешите, дайте двигателю и турбонаддуву прогреться. Если вам надо остановиться, никогда не глушите двигатель сразу. В зависимости от режима езды дайте ему поработать на холостом ходу 2-5 минут (зимой можно дольше). За это время вал турбины снизит обороты до минимальных, а детали, непосредственно соприкасающиеся с выхлопными газами, плавно остынут.

В процессе работы крыльчатка турбины и вал сильно нагреваются. Масло, поступающее для смазки подшипников, нагнетается с большой интенсивностью и успевает снять нагрев с вала, не успев перегреться само. При резкой остановке двигателя прокачка масла прекращается, раскаленная крыльчатка турбины отдает большую часть тепла валу, и масляная пленка, покрывающая детали, разогревается до температуры горения. Идет интенсивное нагарообразование в районе уплотнительного кольца и несколько меньшее — в районе подшипников и на внутренних поверхностях корпуса турбонаддува. Спасает только то, что масло, предназначенное для таких двигателей, изначально рассчитано на более высокие температуры, чем обычное. Но и оно имеет свои пределы. Владельцам автомобилей Nissan следует помнить, что в этих автомобилях турбонаддув работает в более напряжённом тепловом режиме, чем, например, у автомобилей Toyota. Значительно облегчает жизнь и продлевает срок службы турбонаддува турботаймер. Он установлен не на всех автомобилях, но эта функция есть во многих охранных сигнализациях.

Как глушить турбодизель

Обладатели турбомоторов часто задаются вопросом касательно необходимости охлаждения турбины перед тем, как заглушить мотор. Подобное охлаждение предполагает несколько минут работы ДВС на холостом ходу. Для получения точного ответа необходимо выяснить, в каких условиях работает турбокомпрессор двигателя. Отработавшие газы несут в себе большое количество полезной энергии, которая получена в результате сгорания топлива в цилиндрах. Перенаправление потока выхлопа на турбинное колесо позволяет реализовать эффективный привод для компрессора. Так удается получить нагнетание воздуха под давлением без отбора мощности у ДВС, что принципиально отличает турбокомпрессор от механического нагнетателя.

Турбонагнетатель является осью, на концах которой присутствуют колеса с лопатками. Выделяют турбинное и компрессорное колесо. Указанные колеса находятся в специальных корпусах. Нагнетатель ставится в выпускном тракте, так как турбинное колесо вращается от контакта с отработавшими газами. Такое вращение позволяет компрессорному колесу вращаться параллельно, засасывать и сжимать воздух для подачи в цилиндры двигателя.

Читайте в этой статье

Условия работы турбины

Температура выхлопных газов дизельного двигателя на выходе перед турбиной составляет в среднем 750-850 градусов по Цельсию. Бензиновые агрегаты имеют еще более разогретый выхлоп. Такие раскаленные газы движутся с большой скоростью и встречаются с турбинным колесом.

Турбокомпрессор отличается высокой производительностью и потребляет достаточно много энергии отработавших газов (в среднем около 25-30 кВт и более). Турбодизель с рабочим объемом 2.0 литра в режиме холостого хода потребляет около 800 литров воздуха за 60 секунд. В режиме максимальной мощности данный показатель доходит до 4 м3. Если учесть, что турбокомпрессор также нагнетает избыток давления до 1 атмосферы, тогда общий объем нагнетаемого устройством воздуха намного больше.

Во время работы ДВС на пиковых нагрузках турбинное колесо раскручивается до 150 тыс. об/мин и более, нагрев колеса достигает 800-900 градусов по Цельсию. После взаимодействия с турбинным колесом температура выхлопа заметно падает до средней отметки 400-500 градусов.  

В режиме холостого хода отработавшие газы дизеля имеют температуру около 100 градусов по Цельсию и движутся с небольшой скоростью. Для эффективного вращения колеса турбины и параллельного вращения компрессорного колеса этой энергии достаточно только для того, чтобы турбокомпрессор не препятствовал проходу через него воздуха в объеме, который необходим для поддержания стабильной работы ДВС на холостых оборотах.

Охлаждение и смазка турбокомпрессора

Колесо турбины выполнено из специальной жаропрочной стали, компрессорное колесо изготавливают из сплавов алюминия. Разные материалы применяются для снижения инерционности турбины. Вал турбины (ось, стержень) закреплен и вращается в плавающих подшипниках скольжения. Также в некоторых турбокомпрессорах могут использоваться шариковые подшипники. 

Для смазки подшипников турбокомпрессора реализован подвод моторного масла из системы смазки двигателя. Кроме снижения потерь на трение и препятствования износу трущихся элементов смазка турбины также выполняет важную функцию по отводу тепла из области трения. 

В трущихся элементах турбины выделяется большое количество тепла. Сама ось нагнетателя нагревается от контакта с разогретым турбинным колесом, нагрев еще более усиливается в результате высокой частоты вращения и возникающего трения. Во время работы ДВС масло активно подается к подшипникам, охлаждая их. Если мотор сразу заглушить после серьезных нагрузок на двигатель, тогда нагретая ось остановится практически сразу после остановки двигателя. Подача масла к подшипникам сразу прекращается, а сам вал и подшипники усиленно нагреваются от раскаленного колеса турбины. Сильный нагрев приводит к тому, что масло в турбине начинает закоксовываться.

В момент последующего пуска турбомотора закоксовавшееся масло и отложения препятствуют нормальному доступу свежей смазки в первые секунды после запуска. Вполне очевидно, что присутствует сильный износ подшипников турбины. Для решения этой проблемы рекомендуется не сразу глушить мотор после езды, а дать силовому агрегату поработать на холостых оборотах от 2-х до 5-и минут. Температура выхлопа на холостом ходу упадет до 100 градусов Цельсия, интенсивность вращения турбины снизится. Этого времени будет достаточно для того, чтобы колесо турбины и ось успели охладиться до такой температуры, когда коксования масла не произойдет после остановки ДВС. Отсутствие кокса значительно продлевает ресурс турбины дизельного или бензинового двигателя.

Для эффективного охлаждения турбины после остановки двигателя и минимизации рисков перегрева используется автоматическое электронное устройство под названием турботаймер. Принцип работы данного решения упрощает процедуру охлаждения.

Водитель останавливает машину, вынимает ключ из замка зажигания и может сразу покинуть автомобиль. Двигатель продолжает работать еще несколько минут, после чего будет заглушен автоматически. Единственным неудобством можно считать то, что приходится постоянно пользоваться стояночным тормозом и следить за его исправностью, так как сразу поставить автомобиль на передачу при наличии МКПП нельзя.

Читайте также

Дизельный двигатель с турбонаддувом

История создания дизельных двигателей с турбонаддувом

Турбокомпрессоры применялись для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания еще на этапе развития этого вида технологий. Запатентованный американцем Альфредом Бюхи в 1911 году турбокомпрессор на заре своего развития сыграл значительную роль в военной авиации – турбированные бензиновые двигатели ставились на истребители и бомбардировщики для повышения их высотности. Свое применение в автомобильном дизелестироении технология нашла относительно недавно. Первым серийным автомобилем с турбированным дизелем был появившийся в 1978 г. Mercedes-Benz 300 SD, а в 1981 г. за ним последовал VW Turbodiesel.

Устройство и принцип работы дизельного двигателя с турбонаддувом

Принцип работы турбированного дизельного двигателя основан на использовании энергии выхлопных газов. Покинув цилиндр, отработавшие газы попадают на крыльчатку турбины, вращая ее и закрепленную с ней на одном валу турбину компрессора, встроенного в систему подачи воздуха в цилиндры.

Таким образом, в отличие от атмосферных дизелей, в турбокомпрессорных агрегатах воздух в цилиндры подается принудительно под более высоким давлением. В итоге объем воздуха, попадающего в цилиндр за один цикл, возрастает. В сочетании с увеличением объема сгорающего топлива (пропорции топливно-воздушной смеси остаются неизменными) это дает прирост мощности до 25%.

Для еще большего повышения объема поступающего в цилиндры воздуха дополнительно применяют интеркулер – специальное устройство, охлаждающее атмосферный воздух перед нагнетанием в двигатель. Из школьного курса физики известно, что холодный воздух занимает меньше места, чем теплый. Таким образом, при охлаждении можно «затолкать» в цилиндр больше воздуха за цикл.

В результате у турбодизеля меньше удельный эффективный расход топлива (в граммах на киловатт-час) и выше объемная мощность (количество лошадиных сил на литр объема двигателя). Все это обеспечивает возможность существенно подрастить суммарную мощность мотора без значительного увеличения его габаритов и числа оборотов.

Плюсы и минусы дизельного двигателя с турбонаддувом

Обратная сторона повышения мощности мотора при сохранении общих характеристик, то есть форсирования, – более интенсивный износ узлов, как следствие, снижение ресурса силовой установки. Кроме того, турбины требуют применения специальных сортов моторных масел и строгого соблюдения рекомендуемых изготовителем сроков обслуживания. Еще более требователен к вниманию владельца воздушный фильтр. Также в работе двигателей с турбинами низкого давления может присутствовать эффект «турбоямы», выражающийся в заметном «проседании» на низких и средних оборотах двигателя.

Турбированные моторы менее экономичны, чем атмосферные дизели, потребляя на 20 – 50% больше топлива при том же объеме. Еще один явный недостаток системы турбонаддува – она очень чувствительна к износу поршневой группы. Возрастание давления картерных газов ощутимо снижает ресурс турбины. При продолжительной работе в таких условиях наступает «масляное голодание» и поломка турбокомпрессора. Причем повреждение этого агрегата вполне может привести к выходу из строя всего двигателя, а турбированные дизели еще менее ремонтопригодны, чем их атмосферные братья.

Да и вообще, наличие технически сложного турбокомпрессора, нуждающегося в дополнительных устройствах стабилизации давления, аварийного его сброса и так далее делает силовую установку автомобиля более замысловатой, увеличивая число деталей, а значит, снижая общую надежность. К тому же, ресурс самого турбокомпрессора значительно меньше, чем аналогичный показатель двигателя в целом.

Современные технологии усовершенствования дизельных двигателей

Значительную популярность сегодня приобрела система повышения эффективности и гибкости режимов дизеля под названием «Common-Rail». Если в традиционном дизельном двигателе каждая секция насоса высокого давления подает топливо в отдельный топливопровод, замкнутый на одну форсунку. Даже несмотря на изрядную толщину стенок топливопроводов при подаче в них жидкости под давлением в 1500-2000 атмосфер они незначительно, но «раздуваются». В результате попадающая в цилиндр порция топлива отличается от расчетной. «Довесок», сгорая, увеличивает расход горючего, повышает дымность и снижает полноту сгорания топливно-воздушной смеси.

Удачное инженерное решение этой проблемы разработали одновременно сразу несколько автопроизводителей. В новой системе топливный насос высокого давления подает горючее в общий трубопровод — топливную рампу, которая, помимо прочего, играет роль ресивера, то есть стабилизатора давления в контуре. В рампе все время присутствует постоянный объем топлива, находящегося не под пульсирующим давлением, а под постоянным.

К тому же, развитие интеллектуальных технологий позволило оснастить форсунки электронными системами открытия (в традиционных дизелях регулировка циклов впрыска происходит гидромеханическим способом при повышении давления в трубопроводе). Электронный блок, управляющий работой форсунок, учитывает информацию о положении педали акселератора, давлении в рампе, температурном режиме двигателя, его нагрузке и т.д. На основе этих данных рассчитывается размер порции топлива и момент его подачи.

Еще одно новшество, появившееся благодаря развитию автомобильной электроники – двухэтапная подача топлива в камеру сгорания. Сначала впрыскивается «разгонная» (около миллиграмма) порция. При сгорании она дополнительно к эффекту сжатия повышает температуру в камере, и основная доза, впрыскиваемая следом, сгорает более плавно, также плавно наращивая давление в цилиндре. В результате двигатель работает мягче и менее шумно, а расход топлива сокращается примерно на 20% при одновременном возрастании крутящего момента на малых оборотах на 25%. Что немаловажно — уменьшается содержание в выхлопе сажи.

Среди новых разработок, призванных улучшить экологические характеристики дизелей одновременно с оптимизацией их экономичности, наиболее перспективной считается система BlueTec, разработанная специалистами концерна Daimler AG. Основная ее составляющая – инновационная методика каталитической нейтрализации выхлопных газов.

Каталитические нейтрализаторы современных автомобилей работают за счет керамических или металлических «сот», покрытых слоем химически активных веществ — катализаторов. Катализаторы окисляют или восстанавливают токсичные соединения CO, CH и NOx до углекислого газа, простого азота и воды.

Однако особенности дизельного топлива, а также процессов образования и сгорания топливно-воздушной смеси в дизеле таковы, что выхлоп содержит не только вредные химические компоненты, но большое количество сажи. Причем если начать уменьшать долю сажи возрастает содержание NOx, и наоборот. Таким образом, для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна многокомпонентная химико-механическая система, усложняющая конструкцию автомобиля и, как следствие, снижающая рентабельность производства.

Технология BlueTec построена на сочетании традиционных и новых решений. Сначала отработавшие газы проходят имеющийся на большинстве дизельных автомашин противосажевый фильтр и катализатор, «истребляющий» соединения углерода. Далее в выпускной тракт впрыскивается активный реагент AdВlue на основе мочевины (раствора аммиака в воде). Получившаяся смесь попадает в специальный нейтрализатор избирательного действия (SCR), в котором аммиак из AdBlue под влиянием катализа при температуре 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота, «разбирая» их на азот и воду. Здесь же «дожигаются» остальные вредные компоненты.

При очевидных плюсах BlueTec имеет не менее очевидные минусы. Хранение запаса компонента AdВlue требует отдельной емкости. Сама система осложняется за счет присутствия дополнительных узлов и магистралей. К тому же, система еще более прихотлива к качеству топлива и может работать только на солярке с минимальным содержанием серы.

Еще одна весьма актуальная для России проблема — раствор AdВlue замерзает при минус 11,5 градусов. Поэтому инженеры BlueTec сейчас активно работают над совершенствованием систем без использования мочевины. Сегодня проходят опробование и доработку комплексы из противосажевого фильтра, платинового каталитического нейтрализатора и двух SCR-катализаторов, «заряженных» исключительно на борьбу с оксидами азота. В настоящее время система позволяет обеспечить содержание NOx в выхлопе дизелей примерно на уровне Евро-5.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*