Турбина с изменяемой геометрией

По материалам сайта: www.autoexpert.in.ua

Конструкция классической турбины

Обычный турбокомпрессорУпрощенно конструкцию классического турбонагнетателя можно представить в виде двух крыльчаток, соединенных вместе одной осью. Находятся эти крыльчатки в отдельных герметично разделенных камерах. На одну из крыльчаток подводятся выпускные газы работающего двигателя и заставляют ее вращаться. Это вращение передается через совместную ось на вторую крыльчатку, соединенную с подводом атмосферного воздуха. Захваченный крыльчаткой свежий воздух направляется к цилиндрам двигателя для сгорания.

Турбина увеличивает мощность двигателя

Дело в том, что мощность дизельного двигателя увеличивается за счет подачи большего количества топлива. Но в этом случае мы очень быстро столкнемся с проблемой: увеличив порцию топлива в очередной раз, мы определим, что все оно не сгорает - для его горения не хватает кислорода. Помните школьные уроки, на которых нам утверждали, что горение - это химическая реакция? Это правда. Окисление происходит с помощью кислорода и, если его мало, то нам не удастся сжечь (= окислить) все топливо. В этом случае достигается предел мощности.

Осознав задачу, инженеры разработали турбокомпрессор, который нагнетает дополнительный воздух в камеры сгорания. Есть дополнительный воздух, значит можно увеличить порцию впрыскиваемого топлива и увеличить мощность двигателя

Турбояма

Выпускные газы могут раскрутить крыльчатки турбины до скорости 150 000 - 210 000 об/мин! Если не учитывать геометрические особенности конструкции турбины, то можно вывести простую взаимосвязь: чем больше отработанных газов попадают в турбину, тем выше ее скорость вращения и тем больше свежего воздуха она нагнетает. Именно здесь классическую турбину подстерегает неприятность. Дело в том, что мы ожидаем от турбодвигателя ускорения в любой момент. Представьте себе, что автомобиль двигается с небольшой скоростью, а двигатель работает в нижнем диапазоне частоты вращения. В таком экономном режиме двигатель вырабатывает малое количество отработанных газов и, следовательно, скорость вращения турбины низкая.

Тут водитель решает обогнать автобус, резко нажимает на педаль акселератора и ... ничего не происходит. Ожидаемого ускорения нет. Причиной является врожденная задержка турбины, называемая в народе «турбоямой»: сразу же после команды водителя скорость вращения турбины низкая, а двигатель сначала увеличивает впрыск, потом это топливо сгорает и только потом поступает к турбине в виде отработанных газов. Постепенно скорость турбины увеличивается, она нагнетает больше воздуха и вот оно долгожданное ускорение - можно обгонять, но тут на «встречке» вырисовывается другой автомобиль и маневр приходиться откладывать. Неприятно.
Решение пришло в виде турбины с изменяемой геометрией. Ее отличие от классической конструкции - наличие специальных направляющих лепестков в канале, через который на крыльчатку подводятся отработанные газы. Принцип работы умиляет своей простотой.

Принцип работы турбины с изменяемой геометрией

Изменение сечения между направляющими лепестками изменяет скорость движения отработанных газовПринцип работы турбокомпрессора с изменяемой геометрией состоит в изменении сечения на входе колеса турбины с целью оптимизировать мощность турбины для заданной нагрузки.

При низких оборотах двигателя и поток отработанных газов является небольшим и он раскручивает турбину недостаточно сильно для резкого ускорения. В этот момент по сигналу блока управления направляющие лопатки смещаются и уменьшают расстояние между собой. Несмотря на то, что объем отработанных газов не увеличился, ему теперь приходиться «протискиваться» через узкий коридор, что заставляет отработанные газы двигаться быстрее.
В результате обороты турбины возрастают и увеличивается давление наддува. Таким образом, удается увеличить скорость вращения турбины без резкого увеличения объема отработанных газов.

На полной скорости работы двигателя и при высоком уровне газового потока турбокомпрессор развдвигает направляющие лепестки, защищая себя от превышения оборотов и Конструкция турбины с изменяемой геометриейподдерживая давление наддува на уровне необходимом двигателю.

Изменение площади сечения (расстояния между направляющими элементами) может управляться непосредственно давлением турбины с помощью привода, с помощью вакуумного регулятора или шагового электромотора.

 

a. корпус турбины
b. крыльчатка для отработанных газов
c. корпус турбокомпрессора
e. ось рычага смещения регулируемого кольца
f. регулируемое кольцо
g. оси направляющих лепестков
h. направляющие лепестки

 

 

Теги: VTG, двигатель, дизельный двигатель, технологии, турбодвигатель, турбокомпрессор, турбояма, устройство авто

Читайте также:
Значения значков на приборной панели автомобиля, о которых вы всегда стеснялись спросить
09.09.2016
Значения значков на приборной панели автомобиля, о которых вы всегда стеснялись спросить
Этапы развития полного привода
12.06.2014
Этапы развития полного привода
Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль
16.12.2013
Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль
Что значит цвет дыма из выхлопной трубы?
19.07.2013
Что значит цвет дыма из выхлопной трубы?
Audi – ведущий бренд в технологиях освещения
06.02.2013
Audi – ведущий бренд в технологиях освещения
Немцы придумали руль будущего
25.01.2013
Немцы придумали руль будущего
Toyota и Audi покажут на CES 2013 самоуправляемые автомобили
05.01.2013
Toyota и Audi покажут на CES 2013 самоуправляемые автомобили
Google Maps и Places появятся в новых автомобилях Kia
04.01.2013
Google Maps и Places появятся в новых автомобилях Kia
Автомобили Hyundai можно будет открывать смартфоном
27.12.2012
Автомобили Hyundai можно будет открывать смартфоном
больше новостей »
Комментарии посетителей
23.06.2016 Денис
Спасибо огромное! Раньше не понимал что такое турбина с изменяемой геометрией!

Дизельный двигатель: экологическая эволюция

Дизельный двигатель: экологическая эволюция

Техника продолжает развиваться быстрыми темпами. Дизельный двигатель, который всегда подкупал своей простотой, оброс новыми компонентам и превратился в высотехнологичный агрегат. Зачем все это? Задумайтесь над следующим фактом: с 1990-х годов отработанные газы дизельного двигателя стали на 90% чище! Инженеры прилагают огромные усилия для защиты нашего здоровья, давайте посмотрим, что для этого было разработано в последнее время. 

HDI

HDI

Коммерческое название используемое группой PSA Peugeot Citroën для обозначения двигателей, оснащенных прямым впрыском топлива.

Электромоторы в автомобилях: устройство и тенденции развития

Электромоторы в автомобилях: устройство и тенденции развития

Электромобили и гибриды делают нашу жизнь интереснее, а инженеров заставляют разрабатывать новые конструкции и выдвигать новые идеи. Autoexpert.in.ua решил разобраться в конструкциях электромоторов и разузнать последние тенденции в этой сфере.

Что такое «квадратный» двигатель?

Что такое «квадратный» двигатель?

Часто ли Вам приходилось, изучая характеристики автомобиля, отмечать для себя непонятные, и, соответственно, ненужные на первый взгляд данные? Думаю, да :) Что Вы, например, думаете о таких параметрах двигателя, как «ход поршня» и «диаметр цилиндра»? Наверное, что это размеры для особо одаренных конструкторов, или... это просто размеры. Оказывается, эти параметры могут многое рассказать о двигателе. Очень многое!

Муфта Haldex: история развития

Муфта Haldex: история развития

Названная по имени фирмы производителя муфта Haldex уже свыше 10 лет обеспечивает полный привод от внедорожника до суперкара. Как это было... 

Автомобильный свет

Автомобильный свет

Автосвет прежде всего влияет на вашу безопасность. Усталость глаз, способность заблаговременно увидеть препятствие, видимость вас другими участниками движения все это составляющие Вашего...

Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль

Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль

ABS считается матерью всех ассистент-систем. В 1978 система впервые появилась как опция в Mercedes S-класса и очень быстро после этого в BMW 7-й серии. С начала 90-х эта система получила уже широкое распространение даже в автомобилях компактного класса, а сегодня в Европе Вам вряд ли удастся найти новый автомобиль без ABS.

Анатомия автомобиля [4]: топливный фильтр

Анатомия автомобиля [4]: топливный фильтр

Продолжая анатомическую тему строения автомобиля, нам нужно найти объект сравнения для топливного фильтра, именно о нем и о симптомах его заболеваний пойдет речь  в этой статье.

Топливная система Common Rail

Топливная система Common Rail

Современный дизельный двигатель стал очень экономичным, тяговитым и динамичным. Это стало возможным благодаря прямому впрыску с электронным управлением. Некоторые знания о том, как работает эта система, помогут Вам избежать неприятностей с двигателем.

Вас могут заинтересовать мотоспорт, автомобильный спорт на портале спортивные клубы, а также фитнес клубы Киева.
Использование материалов autoexpert.in.ua разрешается при условии ссылки (для интернет-изданий - гиперссылки) на www.autoexpert.in.ua. Материалы, отмеченные знаком "Реклама" публикуются на правах рекламы.
Разработка сайта