РЕГУЛИРОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА

Принцип регулирования заключается в ограничении частоты вращения турбокомпрессора после достижения необходимого давления наддува. С этой целью используется специальный перепускной клапан, который ограничивает количество отработавших газов, проходящих че­ рез турбину (рис. 2.105).

В системе выпуска перед турбиной имеется обводной (байпасный) канал, который дает возможность отработавшим газам миновать турбину. Этот канал открывается перепуск­ ным клапаном. Чувствительным элементом клапана является подпружиненная мембрана, на которую воздействуют две противоположно направленные силы: сила сжатия пружины и давление воздуха после турбокомпрессора. При достижении заданного давления надду-

ва мембрана прогибается, сжимая пружи­ ну, а соединенный с мембраной клапан от­ крывает обводной канал. Давление наддува можно отрегулировать предварительным сжатием пружины.

В современных двигателях с турбонад- дувом (рис. 2.106) максимальное давле­ ние наддува регулируется системой управ­ ления двигателем. Компьютер получает сигнал от датчика абсолютного давления, сравнивает его с величиной номинально­ го значения давления, содержащимся в памяти, и управляет электромагнитным перепускным клапаном. Работа электро­ магнитного клапана корректируется в за­ висимости от скоростного и нагрузочного режимов двигателя.

Рис. 2.105. Регулирование наддува:1 — ко­ лесо компрессора; 2 — подшипники ротора; 3 — колесо турбины; 4 —- перепускной клапан

Рис. 2.106. Турбокомпрессор Garret:1 — лопатки турбины; 2 — корпус турбины; 3 — теп­ ловая защита; 4 — корпус подшипников; 5 — упор; 6 — защитная пластина; 7 — корпус ком­ прессора; 8 — диффузор; 9 — клапан; 10 — насос компрессора; 11 — уплотнение; 12 — под­ шипник; 13 — втулка подшипника; 14 — заслонка

Рис. 2.107. Схема работы турбокомпрес­ сора с изменяемой геометрией

Рис. 2.108. Внешний вид турбокомпрессо­ ра с изменяемой геометрией

Очень важный вопрос — выбор пра­ вильного размера турбины для конкретно­ го двигателя. В первых двигателях с турбо- наддувом для легковых автомобилей 1970-х гг. использовались готовые конст­ рукции, разработанные, как правило, для дизелей больших грузовых автомобилей. Такие устройства давали хороший ре­ зультат для увеличения максимальной мощности, но были неэффективными для получения большого крутящего момента в среднем диапазоне частот вращения двигателя, т. е. для получения достаточной приемистости автомобиля. Большие тур­ бины требовали некоторого времени на «раскрутку», когда при небольших на­ грузках открывалась дроссельная заслон­ ка, что приводило к задержке нарастания давления наддува. Этот эффект получил название турбоямы.

Большинство современных турбоком­ прессоров легковых автомобилей имеют небольшие размеры и высокую частоту вращения.

Для того чтобы увеличить диапазон час­ тот вращения двигателя, при которых турбонаддув обеспечивает повышение да­ вления, применяются по два турбоком­ прессора на одном двигателе. Один турбо­ компрессор работает при низких оборотах, а второй при высоких. В последних поколе­ ниях наддувных двигателей стали приме­ няться турбокомпрессоры с переменной геометрией (рис. 2.107), которые сохраня­ ют высокую скорость газов при малых

нагрузках, так что турбина всегда вращается с нужной скоростью. В таких турбокомпрессо­ рах поток направляемых на турбину газов управляется с помощью специальных поворачи­ вающихся заслонок. Одновременный поворот заслонок производится с помощью штока вакуумной камеры. Разрежение в камере регулируется электромагнитным клапаном по сигналу компьютера.

Компания DaimlerChrysler, которая на своих автомобилях Mercedes в течение продолжи­ тельного времени применяла механический наддув, сейчас использует турбокомпрессор с изменяемой геометрией, в котором поворот заслонок осуществляется с помощью электро­ двигателя (рис. 2.108).

При работе системы турбонаддува происходит сильный нагрев турбины, а компрессор оста­ ется сравнительно холодным. Очень важным узлом, определяющим долговечность турбоком­ прессора, является узел подшипников вала. Обычно масло для смазки подшипников подается под давлением из системы смазки двигателя. Иногда для повышения работоспособности надду­ ва применяют охлаждение корпуса турбины жидкостью из системы охлаждения двигателя. Пос­ ле продолжительного движения на высокой скорости автомобиля с турбонаддувом турбина мо-

Рис. 2.109. Дизельный двигатель с турбо-

наддувом

Рис. 2.110. Турбокомпаундный двигатель Scania

жет раскрутиться до высоких скоростей (сотни тысяч оборотов в минуту). После остановки дви­ гателя турбокомпрессор останавливается не сразу, а масло уже не поступает к подшипникам. Чтобы не произошло повреждения подшипников, рекомендуется перед выключением двигате­ ля дать ему возможность некоторое время поработать на холостом ходу.

Очень хорошо система турбонаддува работает в дизелях. Отработавшие газы в дизеле хо­ лоднее, чем в бензиновых двигателях, что облегчает работу турбокомпрессора, и, кроме то­ го, в дизеле не существует опасности возникновения детонации. Поэтому неслучайно, что турбонаддув устанавливается почти на всех современных дизельных двигателях легковых автомобилей (рис. 2.109).

В многоцилиндровых двигателях с большим рабочим объемом некоторых грузовых авто­ мобилей отработавшие газы продолжают обладать большой энергией, даже после прохож­ дения турбокомпрессора. Эту энергию можно использовать для дальнейшего повышения мощностных характеристик двигателя, создавая так называемые турбокомпаундные двига­ тели (рис. 2.110). В таком двигателе часть энергии отработавших газов используется для раскручивания дополнительной турбины, которая через гидравлическую муфту связана с ко­ ленчатым валом. Такая конструкция дает возможность, увеличить крутящий момент на вале двигателя.