Управление отработавшим газом в турбокомпрессоре

Содержание

1) Виды энергии, содержащиеся в отработавшем газе, и их преобразование в турбине.

а) Импульсный газотурбинный наддув.

б) Газотурбонаддув с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением.

2) Выпускной коллектор

3) Импульсный преобразователь

4) Система выпуска отработавших газов

5) Турбонагнетатель в подробностях.

6) Наддув на заказ

7) Требования к современному нагнетателю.

8) Сшитый на заказ турбонагнетатель.

9) Различные типы турбонагнетателей.

а) Осевая турбина.

б) Радиальная турбина.

в) Турбина смешанного типа.

Управление отработавшим газом.

Виды энергии, содержащиеся в отработавшем газе, и их преобразование в турбине.

При газотурбонаддуве различают два противоположных варианта использования содержащейся в отработавшем газе энергии для привода турбины: импульсный газотурбинный наддув или газотурбинный наддув с подводом отработавшего газа с постоянным давлением. Оба вида имеют свои характерные признаки.

При газотурбонаддуве с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением используется термическая энергия, которая освобождается в результате спада давления и температуры до и после впуска в турбину. Импульсный наддув, напротив, использует кинетическую энергию отработавших газов, которая определяется скоростью выходящего из цилиндров двигателя отработавшего газа. В зависимости от типа наддува формируется и коллектор отработавших газов. Соответственно и корпус турбины также должен быть сконструирован по-другому.

В то время как в секторе грузовых автомобилей имеют дело исключительно с импульсным наддувом, для сектора легковых автомобилей используется смешанная форма из указанных выше типов наддува. Поэтому не следует вводить кого-либо в заблуждение, когда часто говорят о том, что «отработавший газ скапливается перед турбиной». Долевой эффект от импульсного наддува при использовании его в секторе легковых автомобилей по меньшей мере точно так же высок, но сначала он был основательно преобразован с помощью прогрессивных разработок и с учетом получаемых от этого результатов.

Импульсный газотурбинный наддув.

При импульсном газотурбинном наддуве, как уже было сказано выше, используется кинетическая энергия выходящих из цилиндров газов. Для этого необходимы отдельные выпускные трубопроводы и рекомендуемые многоструйные впускные корпуса турбин. Для подводки выпускных трубопроводов при этом соответственно объединяются расположенные в порядке зажигания далеко друг от друга цилиндры. Таким образом, четырехцилиндровому двигателю необходимо иметь два выпускных трубопровода, пятицилиндровому - три и шестицилиндровому соответственно два отдельно подведенных трубопровода. Длины и поперечные сечения этих трубопроводов, как и у оптимального двигателя без наддува, должны быть согласованы. Однако на основании специфических условий или конструктивных данных часто невозможно получить оптимальное исполнение импульсного газотурбонаддува. В результате этого при импульсном наддуве перед турбиной нагнетателя создаются переменные степени сжатия; за счет этого импульсный наддув улучшает коэффициент полезного действия турбины и характер срабатывания турбонагнетателя. Помимо этого давление наддува спадает не так уж сильно в соответствии с частотой вращения, как это происходит при чистом наддуве с подводом отработавшего газа постоянного давления.

Импульсный газотурбонаддув является стандартом для грузовых автомобилей, в которых специально для этого применяется двухструйный впускной корпус турбины (так называемая двойная лопаточная турбина). Здесь потоки отработавших газов от выпуска двигателя до впуска в турбину ведутся по отдельности, при этом всегда в один поток вбрасывают отработавший газ те цилиндры, которые по интервалу между вспышками и впуском согласованы друг с другом, так что при смене заряда никаких взаимных помех не происходит. Таким образом, импульсы газа беспрепятственно достигают колеса турбины, без того, чтобы один цилиндр столб газа выпускающего соседнего цилиндра в свою очередь впускал в камеру сгорания.

Однако практикуемый в таком виде «классический» импульсный газотурбонаддув трудно реализовать в двигателях легковых автомобилей. Ну, а в дизельных двигателях это затруднительно сугубо по причине размеров корпуса турбины: средний язычок, который у двухструйных корпусов турбины отделяет впускные каналы друг от друга, получается здесь слишком тонким, чтобы противостоять нагрузкам импульсных волн. У бензиновых двигателей к тому же еще добавляется аспект допустимых термических нагрузок корпуса турбины и среднего язычка. В качестве наглядного примера из истории газотурбонаддува рекомендуется в этой связи взглянуть на первый дорожный турбоавтомобиль Германии, BMW 2002. Этот двигатель использует импульсный наддув с двухструйным корпусом турбины. Но нагнетатель здесь оказался не очень надежным, и это стало причиной того, что этот BMW через год тихо убрался с авторынка. Однако чистокровный импульсный турбонаддув с двухструйным корпусом турбины для сектора легковых автомобилей окончательно не умер: в конце прошедшего столетия Volvo вновь бросил вызов и использовал его на своем S/V 40.

Но, несмотря на все это, импульсный газотурбонаддув, хотя не в своем классическом исполнении, пра

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать