SiteHeart

Турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов.

Турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов.

Турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов, в принципе, стар как мир. Он изобретён в начале этого столетия швейцарским инженером Бюхи. Господину Бюхи бросилось в глаза, что двигатели внутреннего сгорания извергают слишком большое количество энергии в виде горячих выхлопных газов. Тем не менее, эти горячие выхлопные газы можно использовать для привода турбины, то есть если направить в турбину горячий поток выхлопных газов, можно превратить большую часть его энергии в механическую работу. Что и решил сделать Бюхи. Так родился турбонагнетатель. В нём, турбина, раскручиваемая горячими выхлопными газами, приводит в действие сидящий на том же самом валу турбокомпрессор. В турбокомпрессоре сжимается необходимый мотору для сгорания бензина воздух. Вследствие этого растут мощность и экономичность мотора. В Германии турбонагнетатели с приводом от выхлопных газов для транспортных средств выпускаются исключительно фирмой KKK (Kühnle, Kopp und Kausch AG). Эти агрегаты имеют исключительно малые размеры и вес, благодаря тому, что работают на очень больших оборотах (до 130000 об/мин.).

KKK специально для маленьких двигателей внутреннего сгорания разработал новый ряд турбонагнетателей, который позволяет довести мощность до 100-350 л.с. Для дорожных моторов VW как правило достаточно самого маленького агрегата этой серии (K 24), который имеет приемлемый вес – примерно 5 кг

Выбор и доводка турбонагнетателя для соответствующего мотора не просты и должны были происходить, в любом случае, совместно с фирмой-производителем. Для реконструкции VW соответствующие специалисты уже позаботились о комплекте сопутствующих переходников и термодинамичном согласовании агрегата как с двигателем, так и с глушителем.

Турбонагнетатель (в этом случае агрегат KKK) соединяется фланцем с выпускным коллектором Golf. Вид со стороны входа в турбокомпрессор.
Турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов.


Самая значительная проблема моторов с турбонагнетателем – необходимость ограничения мощности. Нагнетатель с увеличением оборотов отправляет в мотор воздух под все большим давлением, а эффективного ограничения этому потоку нет. Вот и получается, что мощность мотора с наддувом пропорциональна давлению наддува. Давление наддува нельзя увеличивать сколько угодно. Для хорошей тяги желательно иметь относительно высокое давление наддува уже при низких оборотах мотора. Чтобы турбонагнетатель его обеспечил в таких условиях, он должен быть настолько мал по размеру, что он не сможет обеспечить мотор воздухом на больших оборотах. Имеются причины которые стоят на пути слишком высокого давления наддува. Механической прочности деталей двигателя достаточно – поршень, палец, шатун, головка цилиндров и т.д. справятся с существенно более высоким давлением сгорания, чем в обычном моторе. Но избыток воздуха в цилиндрах может вызвать детонацию. С другой стороны, установлено, что достаточно уже незначительного наддува (от 0,4 до 0,7 bar), чтобы получить достаточный прирост мощности для дорожного автомобиля.

Турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов.

Расположение турбонагнетателя у мотора Schrick (старое исполнение). Он соединен фланцами с выпускным коллектором и регулятором давления наддува (слева). По тепловым причинам впоследствии регулятор давления был перенесён.

Характеристики мощности и крутящего момента мотора с наддувом существенно отличаются от безнаддувных. В то время как безнаддувный мотор, в зависимости от исполнения, имеет максимум крутящего момента где-нибудь на средних оборотах, у мотора с наддувом без регулятора кривая крутящего момента поднимается до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное давление наддува.
Расположение деталей турбонагнетателя и промежуточного охладителя воздуха видно из этой иллюстрации – в комбинации с гоночной системой впрыска Pierburg-Renneinspritzung.

Турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов.

1. Luftfilter – воздушный фильтр;
2. Abgasturbolader – газовая турбина;
3. Ladeluftkühler – промежуточный охладитель (интеркулер);
4. Drosselklappe – дроссельная заслонка;
5. Raumnocken-Längsverstellung – регулировка длины приводного рычага;
6. Raumnocken – рычаг;
7. Abtastrolle – датчик положения дроссельной заслонки;
8. Stellmotor – сервомотор;
9. Drehpotentiometer – потенциометр поворота датчика положения дроссельной заслонки;
10. Elektronischer Regler – электронный регулятор;
11. Dosiereinheit – регулятор топлива;
12. Differenzdruckventil – клапан регулятора по давлению в коллекторе;
13. Zündverteiler – распределитель зажигания;
14. Einspritzventil – форсунки;
15. Steuerdruck-Regelventil – регулятор по давлению в коллекторе;
16. Kraftstofftank – топливный бак;
17. Kraftstoffilter – топливный фильтр;
18. Elektr. Kraftstoffpumpe – электрический топливный насос;
19. Systemdruckventil – накопитель топлива;
20. Druckregler – регулятор давления сливаемого топлива;
21. Mengenverteiler – распределитель топлива.

В зависимости от исполнения турбонагнетатель начинает свою деятельность на средних оборотах мотора, где кривая крутящего момента обычно имеет свой максимум. Так как с увеличением числа оборотов вентиляционные потери компенсируются более высоким давлением наддува, кривая крутящего момента не спадает как у безнаддувного мотора, а поднимается дальше. Для дорожной машины, однако, и желательно и необходимо иметь достаточное количество крутящего момента на малых оборотах. Для этого нужно согласовать размеры нагнетателя (чем меньше, тем лучше) и фазы распредвала. Таким образом, целесообразно установить на компрессорный двигатель распредвал который обещает хорошие величину крутящего момента и эластичность двигателя на малых оборотах. Если речь не идет о гоночном моторе, то, в большинстве случаев, это обеспечивает серийный распредвал. Кроме того, преимущество такого решения в том, что при относительно узких фазах серийного распредвала мотор работает на низких оборотах как нормальный безнаддувный, в отличие от оснащённого спортивным распредвалом, для которого характерны плохой холостой ход и недостаточная эластичность.

Тем не менее, субъективно фиксируемая при езде слабость крутящего момента турбо-моторов на малых оборотах часто имеет причину в малой степени сжатия, которую нужно уменьшить из-за опасности детонации. С другой стороны, часто необходимо меньшее (более длинное) передаточное отношение, чтобы приспособить транспортное средство к компрессорному двигателю. Еще нужно учитывать, что большие турбонагнетатели при очень низких оборотах мотора еще не развивают достаточное давление наддува, чтобы увеличить крутящий момент мотора.

Турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов.

Повышение мощности турбо-мотора является исключительно следствием более высокого давления сгорания. У мотора Schrick подъём наступает очень рано (с 2000 об/мин.).

← Назад к списку новостей

|
Заказать звонок
CAPTCHA