globe

10 подписчиков

Недостатки турбин и методы их решения

Недостатки турбин и методы их решения

Как несложно догадаться, турбины должны иметь недостатки. Самым явным является усложненная, относительно большинства старых турбонагнетателей, конструкция. Последние имели не самый впечатляющий КПД, но зато отличались высокой надежностью. Большинство нагнетателей и вовсе не нуждались в обслуживании! Что до турбин, то они имеют и другие недостатки:

  • Турбояма;
  • Несоответствие расхода воздуха текущей нагрузке;
  • Габариты (в случае специальных моделей и систем);
  • Высокий расход масла;
  • Требования к качеству топлива.

Можно видеть, что недостатков у турбин довольно много. Так почему же их устанавливают? Причин несколько, и вот лишь некоторые из них: улучшение динамики автомобиля, экологичности, мощности. На классических «автомобилях выходного дня» с атмосферным двигателем в турбине нет особо смысла. А вот регулярно эксплуатируемый автомобиль становится еще более привлекательным для водителя, если его двигатель малого объема имеет впечатляющую мощность и экологичность. Однако и проблему недостатка турбин хорошо было бы решить… И несколько решений действительно есть.

В погоне за разрешением проблемы возникновения турболага инженеры создали несколько интересных схем применения турбин. Именно турбин: их могло быть две.

Например, системы твин-турбо и би-турбо. О таких решениях мы поговорим чуть позже, а пока давайте разберемся, что же такое турбояма и турболаг (не стоит путать эти два понятия)

Эффект турбоямы состоит в следующем: при движении авто на небольших оборотах и при резком нажатии на педаль газа турбина не сразу реагирует на манипуляции водителя. И действительно – топливо должно смешаться с воздухом, сгореть, а затем отработавшие газы должны поступить к турбине. Турболаг несколько отличается от турбоямы. Если первый эффект обусловлен работой мотора и объемом турбины, то второй эффект может быть обусловлен, например, размером и эффективностью интеркулера и диаметром пайпинга. И вот, когда мы разобрались с основными недостатками турбокомпрессоров, давайте посмотрим, какие же решения предлагают инженеры автоконцернов. И здесь есть на что посмотреть:

  • Твин-турбо (twin-turbo);
  • Би-Турбо (biturbo);
  • Изменяемая геометрия сопла, а также угла наклона крыльчатки в системах VGT;
  • Твин-скрол (twin-scroll).

Система твин-турбо изначально не была призвана решить проблему турбоямы, так как ее устанавливают на автомобили с особенно мощными двигателями. В твин-турбо используются сразу две одинаковые турбины, значительно повышающие объем или же давление воздуха, который будет поступать к двигателю. Это гарантирует, что мощность последнего будет близка к максимально возможной. Если же турбин две, но их объем мал, то система позволяет добиться прироста мощности на малых оборотах и частично или полностью решить проблему турбоямы.

В отличие от предыдущей системы, в би-турбо применяется пара разных турбин с последовательным соединением. Турбина малого объема работает на малых оборотах, а вот турбина большого объема включается в работу при высоких оборотах двигателя. Это также позволяет решить проблему возникновения турбоямы, а также уменьшить число лагов двигателя при изменении оборотов.

Турбины с изменяемой геометрией, которые просто называют VGT, полностью соответствуют своему названию. Угол наклона лопаток крыльчатки в таких турбинах может меняться в зависимости от того, какова нагрузка на турбокомпрессор. Также может меняться и сечение трубы, через которую проходят выхлопные газы. Это призвано «разогнать» отработавшие газы, а также более эффективно использовать их энергию. Как правило, системы VGT применяют на турбированных дизелях. Это обусловлено меньшими тепловыми нагрузками в турбинах, а также их способность уменьшать скорость вращения ротора.

Твин-скрол, или же двойная улитка – это еще одна система, которая соответствует своему названию. Суть в том, что контур движения газов в таких турбинах двойной. Они могут идти как сразу по обоим контурам (легко провести аналогию с твин-турбо), так и разделяться на два потока (напоминает би-турбо). Геометрия контуров, как вы уже догадались, различна. Регулируется системы посредством клапанов.

Источник - https://remontturbin-24.ru

Картина дня

наверх