Главная » Авто » Как все устроено » Турбокомпаундный двигатель – принцип работы и устройство

Турбокомпаундный двигатель – принцип работы и устройство

Большое распространение получили турбокомпаундные двигатели большой размерности. Сначала корабельные, а затем и авиационные моторы (например, на самолетах «Boeing B-29» и «Douglas DC-7»).

Однако турбокомпаундный силовой агрегат дает экономию топлива, а также имеет лучшие показатели надежности и долговечности в сравнении с классическим поршневым двигателем. Если коэффициент полезного действия (КПД) бензинового двигателя составляет около 30 – 35 %, а дизеля с турбонаддувом – 40 %, то КПД турбокомпаундного мотора может достигать 46 %. Экономичность, надежность и долговечность играют важную роль для коммерческого автотранспорта, поэтому с начала 90-х годов XX века начались попытки внедрения силовой турбины в дизельный двигатель на грузовиках.

Турбокомпаунд преобразует энергию, которая в противном случае и ушла бы в атмосферу, в работу за счет силовой турбины, приводимой в действие выхлопными газами. Это типичный пример утилизации остаточной энергии отработавших газов.

Турбокомпаундный двигатель – принцип работы и устройство

Турбокомпаундный двигатель – это частный случай компаундного двигателя. В последнем дополнительная работа извлекается при расширении отработавших газов в цилиндре низкого давления.

Как правило, современный дизель уже включает две турбины. Это газовая и компрессорная (по сути, центробежный компрессор) турбины турбонаддува посаженные на один вал. При компаундировании двигателя добавляется третья – силовая турбина (компаунда). Она также вращается отработавшими газами со скоростью до 55000 об/мин. Чтобы передать такое быстрое вращательное движение на коленчатый вал, создавав тем самым полезную прибавку крутящего момента, необходимо уменьшить скорость вращения до примерно 2000 об/мин за счет шестерней и гидромуфты. Гидравлическая муфта не увеличивает передаваемый момент, но ее пробуксовка позволяет плавно согласовать различные частоты вращения (при их резком изменении) маховика и силовой турбины.

Турбокомпаундный двигатель – принцип работы и устройство

Рассмотрим, как работает турбокомпаундный двигатель:

  1. Выхлопные газы с температурой 600 – 700 °C поступают в газовую турбину наддува, раскручивая её до 55000 – 100000 об/мин.
  2. Газовая турбина через вал передает вращение на центробежный компрессор туробонаддува, который нагнетает воздух во впускной трубопровод для приготовления горючей смеси.
  3. Выхлопные газы покидают турбонаддув, потеряв там около 100 °C.
  4. Отработавшие газы, сохраняя высокую температуру, поступают в силовую турбину турбокомпаунда, раскручивая её примерно до 55000 об/мин.
  5. Вращение силовой турбины передается через понижающую передачу и гидравлическую муфту на коленчатый вал и маховик двигателя.
  6. Температура газов на выходе из турбокомпаунда также снижается примерно на 100 °C. Выхлопные газы отводятся через выпускную систему.

Но автомобилях турбокомпаунд появился в 1991 году, когда фирма «Scania» представила автомобильный шестицилиндровый дизель «DTC11», оснащенный силовой турбиной. Данный двигатель имел рабочий объем 11 литров и развивал мощность 400 л. с. Также он был на пару сотен килограммов легче 14-литровой «восьмерки» аналогичной мощности без турбокомпаунда.

Инженеры «Scania» предвещали этому мотору прекрасное будущее, но как оказалось двигатель «DTC11» работал слишком «жестко». Кроме того, он показал недостаточную топливную экономичность. В результате спрос на данный двигатель был недостаточным (выпущено всего 1500 шт.), поэтому его производство было свернуто.

Эта неудача привела к тому, что появления нового шведского шестицилиндрового турбокомпаундного двигателя «Scania DT 12 02» затянулось. Чтобы снова не потерпеть провал, «Scania» в 1998 году запустила в опытную эксплуатацию 25 грузовиков с турбокомпаундом. Отзывы водителей – самые хорошие. Новый мотор работает очень тихо, а также экономичность на высоком уровне.

Максимальная мощность «Scania DT 12 02» достигает 470 л. с. при рабочем объеме 12 л, что на 50 сил больше, чем у аналога без турбокомпаунда. Но силовая турбина – только одна особенность нового мотора. Второе новшество – это необычные насос-форсунки HPI (High Pressure Injection), созданные в сотрудничестве с фирмой «Cummins». В насос-форсунах HPI управление впрыском осуществляется гидравлически, с помощью самого топлива. Чем больше дизельного топлива под давлением 18 атмосфер поступит в насос-форсунку по управляющему каналу, тем раньше начнется впрыск (его давление – 1500 атмосфер, а в будущем – до 2400). Также «Scania» разработала новый электронный блок управления двигателем.

  • рост эффективного КПД двигателя, а, следовательно, низкий удельный расход топлива;
  • вращение коленчатого вала дополняется постоянной передачей усилия от силовой турбины, что сглаживает пульсацию нагрузки, вызванную периодическими тактами сгорания в цилиндрах;
  • разгрузка поршневой части двигателя приводит к улучшению показателей надежности и долговечности.
  • усложнение конструкции;
  • усложнение обслуживания;
  • как следствие, увеличение стоимости.

Опубликовано 02.04.2014

Если при частичной нагрузке многоцилиндрового двигателя выключить несколько цилиндров, то остальные будут работать при большей нагрузке с лучшим КПД.

Электрифицированные дороги будут снабжать энергией автомобили будущего. Такая технология позволила бы электромобилям отказаться от своих тяжелых аккумуляторов.

Танковый двухтактный дизель 5ТДФ — тот же компаунд, правда без муфт и электроники

Все материалы, представленные на данном сайте, защищены законодательством в области авторского права. Смотрите публикация Ваших материалов, условия перепечатки материалов, соблюдение авторских прав.

О admin

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Check Also

Бортовая диагностика автомобиля

Для систем электрооборудования и электронных систем автомобиля график интенсивности отказов X(t) от времени эксплуатации показан на рис. 10.3. Время работы электрооборудования и электронных систем подразделяется ...

Подвеска МакФерсон: устройство, плюсы и минусы

Подвеска – это один из основных механизмов в конструкции любого транспортного средства. Благодаря ей автомобиль способен передвигаться по неровным участкам дороги, снижая удары и колебания. ...

Краш тесты автомобилей методика испытаний — Помощь автолюбителю

Краш тесты автомобилей методика испытаний, меры, направленные на усовершенствование транспортных средств в плане безопасности позволяют снизить количество смертельных исходов, но этого часто бывает недостаточно. Другим ...

Гибридный автомобиль

Гибридным автомобилем называется транспортное средство, приводимое в движение с помощью гибридной силовой установки. Отличительной особенностью гибридной силовой установки является использование двух и более источников энергии ...

Коробка передач DSG — плюсы и минусы

Вокруг коробки передач DSG сформировалось множество мифов и легенд. Автомобилисты где-то слышали о ее проблемах, но точно не могут их сформулировать. Попробуем ответить на все ...

Эксперименты с карбюратором и зажиганием

Stanislavovic › Блог › Эксперименты с карбюратором и зажиганием. Тюнинг карбюратора. • Давно хотел поделиться личным опытом по поводу тюнинга классических Жигулей за счёт регулировок ...

Признаки неисправности датчика распредвала

Что происходит, если изнашивается датчик положения распределительного вала. Это может произойти в любое время без предупреждения. Представьте, Вы едете по шоссе, двигаясь на большой скорости, ...

Как часто нужно менять тормозную жидкость?

pomaxa79 › Блог › Как часто нужно менять тормозную жидкость? Исправная тормозная система – залог безопасного движения, именно поэтому так важно следить за тормозами и ...

Как сделать шумоизоляцию салона автомобиля своими руками

Проводим своими руками на автомобиле шумоизоляцию от посторонних звуков снаружи Шумоизоляция салона автомобиля — это важная составляющая комфортной езды. Даже если водитель является обладателем автомобиля ...

Производство Тормозных Колодок

Производство тормозных колодок – процесс трудоемкий, который требует детального рассмотрения, так как имеет некоторые особенности. При этом при производстве, именно к колодкам предъявляются самые высокие ...

Как открыть шиномонтаж: что нужно, стоит ли, документы, оборудование

Спрос на шиномонтажные услуги постоянно растет. Это связано с постоянным ростом количества автомобилей в городах. Рынок не имеет строгих правил, и это помогает работать на ...

Какое масло нужно заливать в коробку передач: фото и рекомендации

Практически все известные компании специализирующиеся на выпуске смазочных материалов предлагают своему покупателю продукцию исключительно высокого качества, отлично зарекомендовавшую себя на протяжении многих лет. В данной ...

GDI двигатель: плюсы и минусы

Преимущества и недостатки прямого впрыска двигателя GDI Ещё в начале 2000-х годов в Россию начали попадать первые автомобили Mitsubishi с обозначениями GDI около индексов, указывающих ...

Электронная система управления газовым двигателем (ЭСУД)

Разработка электронных систем управления для любых типов двигателей, автоматических трансмиссий, гибридных и электрических автомобилей. Главная Направления Разработка и создание Центр информационных и интеллектуальных систем Выполненные ...

Самый мощный джип в мире

Автомобиль — это не только средство передвижения. Машина даёт водителю возможность самовыражения. Цвет, технические характеристики, марка и модель — эти критерии позволят определить характер, образ ...

Supercharger — механический нагнетатель

Понятие, плюсы и минусы механического нагнетателя Supercharger Механический наддув – это процесс увеличения давление некой смеси на впуске двигателя для повышения массы горючей смеси в ...

Карданная передача, карданные шарниры

Карданные передачи используются во многих как грузовых, так и легковых автомобилях. А если учесть всевозможную сельскохозяйственную технику, то там карданная передача нашла весьма широкое применение. ...

Десять автомобильных марок, которые являются самыми надежными

Десять автомобильных марок, которые являются самыми надежными Автобренды, которые делают качественные и надежные автомашины. Надежность стала повсеместным ярлыком, который производители автомобилей любят «цеплять» к своим ...

Свечи зажигания: какие лучше (рейтинг), подбор свечей по типу, признаки неисправности

Всё о свечах зажигания: виды, рейтинг, правила подбора, неисправности Наряду с моторным маслом, фильтрами и тормозными колодками, свечи зажигания в номенклатуре автомобильных запасных частей принадлежат ...

Прибор ночного видения на авто своими руками: где взять и как установить

Прибор ночного видения на авто своими руками:где взять и как установить Прибор ночного видения на авто своими руками:где взять и как установить Что такое прибор ...

Как проверить аккумулятор — Основы электроники

Сегодняшняя статья посвящена проверки аккумулятора автомобиля. В процессе эксплуатации автомобиля мы периодически сталкиваемся с вопросом как проверить аккумулятор. Обычно это происходит в двух случаях, при ...

Почему скрипят или свистят тормозные колодки и когда их нужно менять?

Здравствуйте, уважаемые автомобилисты! Нет такого водителя, который не слышал бы, как у его автомобиля скрипят тормозные колодки. Казалось бы, что им нужно, купил и установил ...

Выбираем пружины

Пружина и амортизатор — два отдельных узла, являющихся важными элементами подвески. Пружина «принимает» на себя вес автомобиля, в то время, как амортизатор гасит колебания кузова ...

Рулевое управление автомобиля

Устройство рулевого управления, червячный и реечный механизмы В процессе движения водитель испытывает постоянную потребность в контроле за автомобилем и дорогой. Очень часто возникает необходимость смены ...

Рейтинг@Mail.ru