Fiksuotos ir kintamos geometrijos turbokompresorius – koks skirtumas?
Dažnai apibūdinant variklius vartojamas terminas „kintama turbokompresoriaus geometrija“. Kuo ji skiriasi nuo konstantos ir kokie jos privalumai bei trūkumai?
Turbokompresorius yra prietaisas, plačiai naudojamas dyzeliniuose varikliuose nuo devintojo dešimtmečio, padidinantis sukimo momentą ir galią bei teigiamai veikiantis degalų sąnaudas. Būtent turbokompresoriaus dėka dyzeliniai varikliai nebebuvo suvokiami kaip nešvarios darbo mašinos. Benzininiuose varikliuose jie pradėjo turėti tą pačią užduotį ir dažniau pasirodė 80-aisiais, laikui bėgant jie išpopuliarėjo, o po 90 metų jie tapo tokie pat įprasti benzininiuose varikliuose, kaip 2010-80-aisiais.
Kaip veikia turbokompresorius?
Turbokompresorius susideda iš turbinos ir kompresoriaus montuojamas ant bendro veleno ir viename korpuse, padalintame į dvi beveik dvipuses. Turbiną varo išmetamosios dujos iš išmetimo kolektoriaus, o ant to paties rotoriaus su turbina besisukantis ir jo varomas kompresorius sukuria oro slėgį, vadinamąjį. papildymas. Tada jis patenka į įsiurbimo kolektorių ir degimo kameras. Kuo didesnis išmetamųjų dujų slėgis (didesnis variklio sūkių skaičius), tuo didesnis suspaudimo slėgis.
Pagrindinė turbokompresorių problema yra būtent tame fakte, nes be tinkamo išmetamųjų dujų greičio nebus tinkamo slėgio suspausti į variklį patenkantį orą. Įkrovimui reikalingas tam tikras išmetamųjų dujų kiekis iš variklio esant tam tikram sūkių dažniui – be tinkamos išmetamųjų dujų apkrovos nėra tinkamo pastiprinimo, todėl varikliai su kompresoriumi esant žemiems sūkiams yra itin silpni.
Siekiant sumažinti šį nepageidaujamą reiškinį, reikia naudoti atitinkamo variklio matmenų turbokompresorių. Mažesnis (mažesnio skersmens rotorius) „sukasi“ greičiau, nes sukuria mažesnį pasipriešinimą (mažiau inercijos), bet duoda mažiau oro, todėl didelio postūmio nesukurs, t.y. galia. Kuo didesnė turbina, tuo ji efektyvesnė, tačiau jai reikia daugiau išmetamųjų dujų apkrovos ir daugiau laiko „pasisukti“. Šis laikas vadinamas turbo lag arba lag. Todėl mažam varikliui (iki maždaug 2 litrų) prasminga naudoti mažą turbokompresorių, o didesniam varikliui – didelį. Tačiau didesnės vis dar turi vėlavimo problemą, todėl Dideliuose varikliuose paprastai naudojamos dvi turbo ir dviejų turbinų sistemos.
Benzinas su tiesioginiu įpurškimu – kodėl turbo?
Kintamoji geometrija – turbo lag problemos sprendimas
Veiksmingiausias būdas sumažinti turbo lagą yra naudoti kintamos geometrijos turbiną. Judančios mentelės, vadinamos mentėmis, keičia savo padėtį (pasvirimo kampą) ir taip suteikia kintamą formą išmetamųjų dujų srautui, patenkančiam ant nekintamų turbinos mentes. Priklausomai nuo išmetamųjų dujų slėgio, mentės nustatomos didesniu ar mažesniu kampu, o tai pagreitina rotoriaus sukimąsi net esant mažesniam išmetamųjų dujų slėgiui, o esant didesniam išmetamųjų dujų slėgiui, turbokompresorius veikia kaip įprastas be kintamo. geometrija. Vairai montuojami su pneumatine arba elektronine pavara. Kintamoji turbinos geometrija iš pradžių buvo naudojama beveik vien dyzeliniuose varikliuose., tačiau dabar jį vis dažniau naudoja ir benzinas.
Kintamos geometrijos poveikis yra didesnis sklandus pagreitis nuo žemų apsisukimų ir pastebimo „turbo įjungimo“ momento nebuvimas. Paprastai dyzeliniai varikliai su pastovia turbinos geometrija daug greičiau įsibėgėja iki maždaug 2000 aps./min. Jei turbo varikliai turi kintamą geometriją, jie gali sklandžiai ir aiškiai įsibėgėti nuo maždaug 1700–1800 aps./min.
Atrodo, kad kintamoji turbokompresoriaus geometrija turi tam tikrų pliusų, tačiau taip būna ne visada. Virš visko tokių turbinų tarnavimo laikas yra mažesnis. Anglies nuosėdos ant vairų gali juos užblokuoti, todėl variklis aukštoje ar žemoje diapazone neturi savo galios. Dar blogiau, kintamos geometrijos turbokompresorius sunkiau regeneruoti, o tai brangiau. Kartais visiškas regeneravimas net neįmanomas.
