Как работает система турбонаддува Subaru Forester. Общая информация

Общая информация и принцип функционирования

Система состоит из турбокомпрессора с водяным охлаждением, промежуточного охладителя
(Intercooler) и системы управления наддувом (MPFI Turbo).

Схема функционирования системы турбонаддува

1  — Датчик скорости движения автомобиля (VSS) 2  —   Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) 3  —   Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя (ECT) 4  —   Датчик положения коленчатого вала (CKP) 5  —   Датчик расхода воздуха 6  —   Клапан перепускания воздуха 7  —   Электромагнитный клапан управления сбросом давления 8  —   Диафрагма привода перепускного клапана 9  —   Перепускной клапан сброса давления 10  —   Турбокомпрессор 11  —   Промежуточный охладитель (Intercooler) 12  —   Направление подачи воздуха при быстром закрывании дроссельной заслонки

13  — Водяные шланги 14  —   Дроссельная заслонка 15  —   Клапан переключения давления воздуха 16  —   Насос промежуточного охладителя 17  —   Электромотор привода вентилятора системы охлаждения 18  —   Вентилятор системы охлаждения 19  —   Радиатор промежуточного охладителя 20  —   Радиатор системы охлаждения 21  —   Датчик давления воздуха 22  —   Блок управления (MPFI Turbo)

Система управления позволяет форсировать двигатель по мощности, что в существенной
мере повышает эффективность его отдачи и, как следствие, улучшает маневренность
автомобиля во всех рабочих диапазонах. В системе управления предусмотрена функция
компенсации изменения барометрического давления при эксплуатации автомобиля в
высокогорной местности.

Воздух, пройдя воздухоочиститель, попадает в турбокомпрессор, после сжатия в котором,
охлаждается в теплообменнике промежуточного охладителя (Intercooler), после чего
подается в корпус дросселя и далее, — во впускной трубопровод и цилиндры двигателя.

Для демпфирования быстрого изменения давления при резком закрывании дроссельной
заслонки в обход нее предусмотрен специальный перепускной канал. При резком нарастании
глубины разрежения при закрывании заслонки воздух по данному каналу поступает
на вход компрессора. Применение такой системе позволяет в значительной мере снизить
уровень шумового фона во время торможения двигателем.

Система управления наддувом (MPFI Turbo) состоит из датчика давления воздуха,
блока управления, управляющего электромагнитного клапана, диафрагмы привода перепускного
клапана и собственно клапана сброса давления, обеспечивающего перепускание газов
мимо турбины. Датчик давления воздуха снабжает блок управления информацией о давлении
во впускном трубопроводе.

Турбокомпрессор

Конструктивные особенности

Конструкция турбокомпрессора

1  — Слив масла 2  —   Вход воздуха 3  —   Давление наддува 4  —   Подача масла 5  —   Отработавшие газы 6  —   Сжатый воздух 7  —   Подача охлаждающей жидкости

Компрессор оснащен собственной водяной рубашкой и перепускным клапаном сброса
давления. Турбина изготовлена из термостойкой стали, корпус компрессора, — из
алюминиевого сплава. Вал турбины удерживается в подшипниках плавающего типа.

Регулировка давления наддува

Назначение перепускного клапана сброса давления

С увеличением частоты вращения коленчатого вала (при сходных положениях дроссельной
заслонки) увеличивается расход отработавших газов, что, в свою очередь, приводит
к росту оборотов вала турбины (приблизительно с 20 000 до 150 000 в минуту) и,
соответственно, — давления наддува. Рост давления наддува может привести к детонационному
сгоранию воздушно-топливной смеси (дизель-эффект) и, как следствие, — возрастанию
тепловой нагрузки на днища поршней, что чревато повреждением внутренних компонентов
двигателя. С целью ликвидации подобного эффекта компрессор оборудован специальным
клапаном сброса давления, обеспечивающего перепускание газов в обход турбины.

Схема функционирования клапана сброса давления

1  — Турбокомпрессор 2  —   Клапан сброса давления 3  —   Диафрагма привода перепускного клапана

 

Перепускной клапан пребывает в закрытом положении до тех пор, пока давление наддува остается ниже допустимого значения. При этом весь поток отработавших газов пропускается через турбину.

Как только давление на управляющей диафрагме переваливает за пределы допустимого значения, перепускной клапан открывается и часть отработавших газов сбрасывается в обход турбины непосредственно в систему выпуска. При этом разница давлений Р1 — Р2 (где Р1 — атмосферное давление; Р2 — давление во впускном трубопроводе) поддерживается постоянной.

Концепция управления давлением наддува

При эксплуатации автомобиля на большой высоте над уровнем моря, где имеет место уже заметное понижение атмосферного давления относительно нормального, система управления наддувом обеспечивает поддержку максимального абсолютного значения давления наддува.

Смазка турбокомпрессора

Турбокомпрессор получает масло из системы смазки двигателя. Как только частота
вращения вала турбины достигает нескольких тысяч оборотов в минуту, подшипники
вала “всплывают” на масляном клине, образующемся как с внешней, так и с внутренней
стороны подшипниковой сборки. Кроме смазки подшипников масло обеспечивает также
дополнительный отвод тепла от турбокомпрессора.

Схема смазки турбокомпрессора

1  — Колесо турбины 2  —   Отработавшие газы 3  —   Масло 4  —   Улитка турбины 5  —   Колесо компрессора 6  —   Улитка компрессора 7  —   Воздух

Охлаждение турбокомпрессора

С цель повышения срока службы и надежности функционирования турбокомпрессора в
его корпусе предусмотрена водяная рубашка охлаждения. Охлаждающая жидкость поступает
по соединительным шлангам из водяной рубашки двигателя. После отбора тепла от
турбокомпрессора рабочая жидкость направляется в расширительный бачок системы
охлаждения.

Система промежуточного охлаждения воздуха

Схема функционирования системы промежуточного охладителя системы турбонаддува

1  — Радиатор промежуточного охладителя 2  —   Радиатор системы охлаждения 3  —   Вход охлаждающей жидкости 4  —   Вентилятор 5  —   Выход воздуха 6  —   Электромотор привода вентилятора 7  —   Выход охлаждающей жидкости 8  —   Насос охладителя	9  — Охладитель 10  —   Вход воздуха 11  —   Электромотор привода насоса 12  —   Датчик скорости движения автомобиля (VSS) 13  —   Датчик температуры охлаждающей жидкости (ECT) 14  —   Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) 15  —   Блок управления

Промежуточное охлаждение воздуха после выхода его из компрессора повышает эффективность
функционирования системы турбонаддува, снижает вероятность возникновения детонации
смеси и способствует сокращению расхода топлива.

Схема подключения теплообменника промежуточного охладителя системы
турбонаддува

1  — Воздухозаборник 2  —   Воздухоочиститель 3  —   Турбокомпрессор 4  —   Охладитель (Intercooler) 5  —   Двигатель 6  —   Радиатор охладителя 7  —   Насос охладителя

Промежуточный охладитель (Intercooler) представляет собой водо-воздушный теплообменник
с низким гидравлическим сопротивлением и высокой охлаждающей способностью.

Конструкция теплообменника промежуточного охладителя (Intercooler)
системы турбонаддува

1  — Выход воздуха 2  —   Вход воздуха 3  —   Вход охлаждающей жидкости 4  —   Выход охлаждающей жидкости

Теплообменник промежуточного охладителя, состоящий из пяти отдельных блоков, выполнен
из алюминиевого сплава и обеспечивает отвод избытка тепла от воздушного потока,
температура которого поднимается в результате адиабатического сжатия в компрессоре.

Схема подключения радиатора промежуточного охладителя системы турбонаддува

1  — Радиатор охладителя 2  —   Корпус дросселя 3  —   Крышка системы охлаждения 4  —   Интеркулер 5  —   Насос охладителя

 

Радиатор промежуточного охладителя изготовлен из оребренных алюминиевых труб.
Левый бачок радиатора разделен на две части, что позволяет более эффективно обеспечивать
отвод тепла от охлаждающей жидкости. Для удаления из тракта воздушных пробок предусмотрена
специальная вентиляционная пробка.

Конструкция насоса промежуточного охладителя

1  — Обмотка 2  —   Крыльчатка 3  —   Вход жидкости

Привод крыльчатки насоса промежуточного охладителя осуществляется от индивидуального
электромотора.

Мощность которого составляет порядка 28 Вт при открывании
дроссельной заслонки менее чем 80% и 50 Вт при большем открывании заслонки. Данная схема реализована с целью экономии затрат мощности.

Клапан перепускания воздуха в система наддува

Как уже говорилось выше, при резком закрывании дроссельной заслонки в системе
впуска воздуха может возникать низкочастотный гул. С целью минимизации звукового
фона при торможении двигателем в тракт системы турбонаддува включен специальный
перепускной клапан. Клапан срабатывает под воздействием разрежения, возникающего
за дроссельной заслонкой при резком ее закрывании, в результате воздух из дроссельной
камеры перенаправляется на вход компрессора.

Конструкция перепускного клапана сброса давления

1  — От компрессора 2  —   К впускному трубопроводу 3  —   Пружина 4  —   Диафрагма 5  —   На вход компрессора

Диагностика неисправностей системы турбонаддува

Нарушения функционирования системы турбонаддува могут приводить к следующим последствиям:

При повышенном давлении наддува:

a) Детонация воздушно-топливной смеси.

При заниженном давлении наддува:

Причинами возникновения перечисленных ниже признаков могут являться также нарушение герметичности систем впуска воздуха или выпуска отработавших газов, повышение сопротивления выпускного тракта в результате деформации труб, отказ системы управления по устранению детонации, а также нарушение исправности функционирования системы управления впрыска.

b) Потеря мощности
c) Снижение приемистости;
d) Повышение расхода топлива.

При утечках масла:

e) Повышенный расход масла;
f) Образование белого дыма на выходе системы выпуска отработавших
газов.