Система впуска воздуха (Cummins ISF2.8)

Система питания двигателя воздухом состоит из воздушного фильтра, воздуховодов, охладителя надувочного воздуха, турбокомпрессора и впускного коллектора.

Схема системы впуска воздуха

1. Вход воздуха в турбонагнетатель, 2. Из турбонагнетателя к охладителю наддувочного воздуха, 3. Охладитель наддувочного воздуха, 4. Привод дроссельной заслонки двигателя, 5. Впускной воздушный патрубок, 6. Устройство облегчения запуска холодного двигателя, 7. Впускной коллектор, 8. Впускной канал, 9. Впускные клапаны, 10. Охладитель системы рециркуляции отработавших газов, 11. Клапан системы рециркуляции отработавших газов, 12. Воздуховод системы рециркуляции отработанных газов, 13. Патрубок подачи отработавших газов в впускной коллектор

Максимальное сопротивление во впускном воздуховоде (чистый элемент воздушного фильтра) 3,7 кПа [3,71 кПа / 378 мм вод. ст. ]
Максимальное сопротивление во впускном воздуховоде (загрязненный элемент воздушного фильтра) 6,2 кПа [6,2 кПа / 632 мм вод. ст. ]
Минимальная разность (впускной коллектор - наружный воздух) 20°C
Максимальный перепад давления на охладителе наддувочного воздуха 13 кПа

Впускная система двигателей с системой рециркуляции отработавших газов (EGR) состоит из следующих узлов:
1. Воздушный фильтр,
2. Датчика массового расхода воздуха (MAF)
3. Впускной воздуховод
4. Турбонагнетатель,
5. Трубопровод наддувочного воздуха
6. Охладитель наддувочного воздуха
7. Привод дроссельной заслонки двигателя
8. Нагреватель впускной системы
9. Впускной патрубок системы рециркуляции отработавших газов.

Вращение рабочего колеса турбины происходит за счет энергии отработавших газов. Колесо турбины вращает рабочее колесо компрессора через общий вал. Лопатки рабочего колеса компрессора подают впускной воздух через воздушный фильтр комплектного оборудования и систему труб в корпус компрессора турбонагнетателя. Прежде чем воздух попадает в охладитель наддувочного воздуха, он сжимается под воздействием компрессора.

Масло из системы смазки двигателя обеспечивает смазку подшипников и частичное охлаждение турбонагнетателя. Оно подается к турбонагнетателю по магистрали под давлением, равным давлению в системе смазки двигателя. Сливная магистраль, подсоединенная к нижней части турбонагнетателя, обеспечивает слив масла в поддон картера двигателя.

Турбина, рабочее колесо компрессора и вал поддерживаются двумя вращающимися подшипниками. По каналам в корпусе подшипников отфильтрованное моторное масло направляется под давлением к опорным и упорным подшипникам. Масло используется для смазки и охлаждения вращающихся деталей. Затем масло из корпуса подшипников поступает в поддон картера двигателя по сливной магистрали.

Подача достаточного количества качественного отфильтрованного масла необходима для обеспечения длительного срока службы турбонагнетателя. Обязательно используйте масло высокого качества и производите замену масляного фильтра в соответствии с техническими условиями на обслуживание.

Турбонагнетатели с перепускными клапанами используются для оптимизации рабочих характеристик двигателя.

Такая конструкция позволяет быстро достичь максимального давления, исключая выход турбонагнетателя на слишком высокие обороты при росте частоты вращения двигателя.

Работой перепускного клапана управляет приводное устройство, сравнивающее давление на выходе из компрессора с заранее настроенным усилием пружины. Перепускной клапан установлен перед входом в турбину. Когда он открывается, часть отработавших газов отводится от рабочего колеса турбины, что позволяет управлять частотой вращения турбонагнетателя и давлением воздуха на выходе из него.

Двигатели с охлаждением наддувочного воздуха

Для улучшения рабочих характеристик и снижения выброса загрязняющих веществ на автомобильных двигателях используется охладитель наддувочного воздуха, устанавливаемый на шасси. В такой системе также используются воздуховоды большого диаметра для подачи воздуха от турбонагнетателя в охладитель и от охладителя во впускной коллектор.

Температура воздуха, сжимаемого турбонагнетателем, увеличивается. Нагретый воздух охлаждается, проходя через охладитель наддувочного воздуха. Холодный воздух имеет более высокую плотность, что позволяет подать в цилиндр больше воздуха и тем самым повысить эффективность сгорания топлива.

Безотказная работа системы охлаждения наддувочного воздуха обеспечивается изготовителями транспортного средства и его узлов.

Впускная система

Конструкция впускного воздушного патрубка зависит от модели двигателя. И хотя конструкция впускного воздушного патрубка может быть различна, функция его остается неизменной.

Впускной воздушный патрубок (1) является критически важным элементом для сочетания в двигателе потока регенерированных отработавших газов и свежего впускного воздуха. Клапан EGR (2) устанавливается с выпускной стороны двигателя и контролирует количество обработавших газов, циркулирующих через охладитель EGR и подаваемых во впускной патрубок двигателя.

Поток свежего впускного воздуха измеряется датчиком массового расхода воздуха, устанавливаемым поставщиком комплектного оборудования, и контролируется приводом дроссельной заслонки (3).

Привод дроссельной заслонки подсоединяется к впускному воздушному патрубку. Прибор, измеряющий впускной воздух, используется для контроля количества воздуха, поступающего во впускной воздушный патрубок. Это делается с помощью внутренней поворотной заслонки, которая приводится в действие электродвигателем. ЭБУ двигателя управляет положением поворотной заслонки в зависимости от требований к впускному воздуха.

Встроенное вспомогательное пусковое устройство (1) представляет собой единый нагревательный элемент, предназначенный для предварительного нагрева впускного воздуха в условиях низких температур. Включение/выключение нагревателя впускного воздуха контролируется модулем ЕСМ двигателя. Модуль ECM двигателя управляет работой реле в составе комплектного оборудования, которое по сигналу подает напряжение на нагреватель впускного воздуха.

Схема прохождения впускного воздуха

Сначала воздух проходит через воздушный фильтр в составе комплектного оборудования, в котором воздух освобождается от инородных частиц и мусора.

Датчика массового расхода воздуха (только на двигателях с системой рециркуляции отработавших газов):

Воздух проходит через датчик массового расхода воздуха, в котором количество чистого воздуха, поступающего в двигатель, измеряется и преобразуется в сигнал, обрабатываемый модулем ЕСМ.

Впускной воздуховод и турбонагнетатель

Затем воздух через впускной воздуховод в составе комплектного оборудования поступает на вход компрессора турбонагнетателя. Воздух, достигающий колеса компрессора, сжимается до уровня, контролируемого перепускным клапаном.

Пройдя компрессор турбонагнетателя, воздух попадает в охладитель наддувочного воздуха в составе комплектного оборудования, где у него отбирается часть тепла, образовавшегося в результате сжатия воздуха. С понижением температуры воздуха его плотность повышается. Повышенная плотность воздуха позволяет двигателю выдерживать требования по уровню вредных выбросов при одновременном повышении эффективности работы.

Переходник впускного воздушного патрубка, впускной воздушный патрубок и впускной воздушный коллектор

Пройдя охладитель наддувочного воздуха, воздух попадает в переходник впускного воздушного патрубка (при наличии), который выполнен в виде регулируемого колена, позволяющего придать определенную гибкость управлению подачей впускного воздуха. После переходника впускного воздушного патрубка поток воздуха через впускной воздушный патрубок поступает на впускной коллектор, где воздух распределяется по цилиндрам для обеспечения сгорания топлива.

Для двигателей, оснащенных системой рециркуляции отработавших газов:

Двигатель оборудован приводом дроссельной заслонки, который устанавливается после впускного воздушного патрубка и контролирует количество свежего воздуха, смешиваемого с рециркулирующими обработавшими газами. Выход привода дроссельной заслонки подключается к системе рециркуляции отработавших газов, где охлажденные отработавшие газы смешиваются со свежим воздухом и распределяется по цилиндрам для обеспечения сгорания топлива.

Диагностика впускной системы

Сопротивление впускной системы может снизить рабочие характеристики двигателя. Чаще всего сопротивление впускной системы является следствием загрязнения воздушных фильтров или подогревателей впускного воздуха. Сопротивление может создаваться отложениями нагара.

Неисправность турбонагнетателя

Некоторые растворители токсичны и легко воспламеняются. Перед использованием ознакомьтесь с инструкцией производителя.

Используйте средства защиты для кожи и глаз при работе с щелочными растворами для снижения вероятности травм.

Поврежденные внутренние компоненты турбонагнетателя снижает эффективность его работы. Повреждение подшипника приводит к увеличению трения и снижению частоты вращения ротора. Кроме того, при этом возможно касание лопатками корпусных деталей, что также замедлит его вращение.

Для проверки отсутствия контакта лопаток с корпусом удалите грязь между корпусом и лопатками палочкой с ватой, смоченной в растворителе. В результате будут удалены отложения, образовавшиеся из-за близкого соседства лопаток и корпуса, и можно будет осматривать чистую поверхность.

С каждой стороны ротора установлены манжетные уплотнения. В первую очередь они предназначены для исключения попадания отработавших газов и воздуха под давлением в корпус подшипников турбонагнетателя. Утечка масла через уплотнения маловероятна, но возможна.

Повышенное давление в картере двигателя затруднит слив масла из турбонагнетателя. В результате возникающего в корпусе подшипников давления масло проходит через манжетные уплотнения, попадая во впускную и выпускную системы двигателя.

Если утечки масла из турбины попадают в выпускную систему на двигателях, оборудованных системой нейтрализации отработавших газов, следует проверить данную систему, прежде чем её повторно использовать.

Повышенное сопротивление или повреждение сливной магистрали приведет к возникновению давления в корпусе подшипников, в результате чего масло будет проходить через уплотнения в турбину и компрессор.

Повышенное сопротивление на входе или выходе турбонагнетателя может привести к образованию вакуума между компрессором и корпусом турбонагнетателя, в результате чего масло будет проходить через уплотнительные кольца со стороны (впускной) компрессора.

Если это произойдет, обязательно промойте охладитель наддувочного воздуха для удаления масла из впускной системы. Очистите впускной коллектор.

Шум в турбонагнетателе

Обычно турбонагнетатель издает свистящий звук, сила которого зависит от частоты вращения колеса турбины. Его причиной является очень высокая частота вращения ротора и способ его балансировки при изготовлении.

Нарушение герметичности деталей впускной и выпускной систем может быть источником повышенного шума при работе двигателя. Звук утечки обычно воспринимается как вой высокого тона или звук всасывания.

Проверьте отсутствие утечек во впускной и выпускной системах. Убедитесь в плотности затяжки всех обжимных хомутов.

Звуки низкого тона или дребезжание при более низкой частоте вращения двигателя могут указывать на наличие посторонних предметов в системе или касание ротором корпусов.

Снимите входной патрубок турбонагнетателя и проверьте, нет ли в нем посторонних предметов.

Двигатели с охлаждением наддувочного воздуха

Для проверки работы охладителя наддувочного воздуха выполните следующую процедуру.

В случае повышенной температуры впускного воздуха см. диагностическую блок-схему "Температура воздуха во впускном коллекторе выше нормы".

Впускная система

Для двигателей, оснащенных системой рециркуляции отработавших газов, датчик массового расхода воздуха измеряет поток чистого воздуха, поступающего в двигатель.

Количество воздуха, поступающего в двигатель, контролируется приводом (1) дроссельной заслонки на впуске двигателя для обеспечения нормальной работы системы рециркуляции отработавших газов по подаче необходимого количества чистого воздуха. Это делается с помощью внутренней поворотной заслонки (2), которая приводится в действие электродвигателем. ЭБУ двигателя управляет положением поворотной заслонки в зависимости от требований к впускному воздуха.

Встроенное вспомогательное пусковое устройство (1) представляет собой единый нагревательный элемент, предназначенный для предварительного нагрева впускного воздуха в условиях низких температур. Признаком неисправности вспомогательного пускового устройства является затрудненный запуск двигателя при низких температурах окружающей среды и/или появление белого дыма при запуске двигателя.

Проверьте исправность вспомогательного пускового устройства.

Утечки воздуха во впускной и выпускной системах

Типовые действия при выявлении нарушения герметичности впускной системы:

1. проверка отсутствия поврежденных или плохо затянутых хомутов.

2. нанесение мыльной воды в места возможных утечек и наблюдение за появлением пузырьков воздуха.

3. выявление на слух свиста высокого тона или звука всасывания в месте возможной утечки или протечки.

Поступающий в двигатель воздух должен проходить через фильтр, чтобы предотвратить попадание в двигатель грязи и посторонних частиц. Если впускной воздуховод поврежден или плохо закреплен, в двигатель будет подаваться неочищенный воздух, что приведет к его преждевременному износу.

Проверьте впускные воздуховоды на отсутствие трещин на шлангах или плохо затянутых хомутов.

Запустите двигатель на высоких холостых оборотах и проверьте герметичность впускного воздуховода с помощью мыльной воды.

При наличии утечки воздуха на входе в турбонагнетатель, в месте утечки будут появляться мыльные пузыри.

При необходимости замените поврежденные трубопроводы и затяните ослабленные хомуты для обеспечения герметичности впускной системы.

Момент затяжки: 10 Н•м

Убедитесь в отсутствии коррозии впускного воздуховода под шлангами и хомутами. Продукты коррозии и грязь могут попасть во впускную систему.

При необходимости снимите и очистите.

Нарушение герметичности контура высокого давления впускной системы приведет к уменьшению количества воздуха, подаваемого в цилиндры во время работы двигателя, и ухудшению его характеристик.

Выведите двигатель в режим работы с максимальной подачей топлива, максимальной нагрузкой и номинальной частотой вращения.

Прислушайтесь, не доносится ли из турбонагнетателя, соседних трубопроводов и патрубков свистящего звука.

Нанесите мыльную воду на контактные поверхности, проверьте, не появляются ли пузырьки.

Утечки также могут быть обнаружены в выходном патрубке турбонагнетателя.

Проверьте отсутствие повреждений, замените уплотнительное кольцо и подтяните хомуты.

Момент затяжки: 10 Н•м

Проверьте на отсутствие повреждений трубопроводы и соединения охладителя наддувочного воздуха . см. тут

Затяните ослабленные хомуты.

На двигателях с системой рециркуляции отработавших газов проверьте привод дроссельной заслонки на отсутствие повреждений.

На двигателях с каталитическим нейтрализатором SCR проверьте воздуховод на отсутствие повреждений.

Убедитесь в надежности затяжки болтов.

Проверьте впускной коллектор на отсутствие повреждений.

Убедитесь в надежности затяжки болтов.

В случае обнаружения повреждения следует выполнить действия по его устранению, включая возможную замену прокладки.

Проверьте привод/трубопровод перепускного клапана на отсутствие повреждений.

Проверьте контактную поверхность корпуса компрессора на отсутствие повреждений.

Очистите поверхность чистой тканью.

Нарушение герметичности выпускной системы приведет к снижению частоты вращения турбонагнетателя и уменьшению количества воздуха, подаваемого в цилиндры работающего двигателя.

Утечки можно обнаружить по шуму, при помощи мыльной воды или по изменению цвета под действием просачивающихся горячих газов.

Возможные места утечек:

Прокладки выпускного коллектора

Прокладки в местах крепления турбонагнетателя.

Уплотнительная поверхность корпуса турбины

Прокладки узлов и деталей системы рециркуляции отработавших газов (при наличии).