Преимущества турбокомпаунда

Турбокомпаунд (ТКД) – двигатель, в котором циркуляция газов осуществляется как в цилиндро-поршневой системе, так и в силовой турбине. ТКД был разработан с целью повышения рабочих характеристик двигателей, работающих на дизтопливе. Повышение мощности происходит за счет преобразования исходящей энергии, то есть рециркулирующей из выхлопных газов. Турбокомпаунд является одной из разновидностей компаундного двигателя, в процессе работы которого дополнительная энергия образовывается за счет расширения отработанных выхлопных газов в блоке цилиндра низкого давления. Блок турбокомпаунда может устанавливаться на любые модели грузовиков, оснащенные дизельными двигателями.

Большинство современных дизелей состоит из двух турбин, сажаемых на один вал: газовой и центробежной компрессорной. Компаундирование двигателя осуществляется с добавлением дополнительной силовой турбины. Ее работа выполняется за счет получаемой при преобразовании выхлопных газов энергии. Под воздействием мощного вращательного движения на коленчатый вал повышается крутящий момент, частота оборотов уменьшается до 2 000 в минуту. Наиболее востребованными являются ТКД большой размерности, применяемые в сфере строительства судов и коммерческого грузового транспорта.

В автомобилестроении турбокомпаундные двигатели впервые начали использовать в 1991 году фирмой Scania, которая выпустила шестицилиндровый дизель DTC11, оборудованный силовой турбиной. Объем агрегата составлял 11 литров, его мощность достигала 400 лошадиных сил. Он весил на пару центнеров меньше, чем 14-литровый двигатель восьмерки без турбокомпаунда, работающей с аналогичной мощностью. Инженеры компании-производителя прогнозировали, что этот мотор будет пользоваться спросом, но агрегат DTC11 оказался недостаточно экономичен и слишком жестко работал. В результате двигатель не получил широкого применения и компания Scania свернула его производство.

Вторую попытку завоевания автомобильного рынка шведская фирма предприняла, выпустив ТКД Scania DT 12 02. Во избежание повторного провала в 1998 году была выпущена пробная партия – 25 грузовиков, оборудованных турбокомпаундом. Дебютные агрегаты получили отличные отзывы водителей, отметивших их высокую экономичность и бесшумность работы. Новый 12-литровый ТКД Scania способен развивать мощность до 470 лошадиных сил, в то время как его аналог, не оснащенный турбокомпаундом, – только до 420. Особенностью мотора также стало наличие всего одной силовой турбины и насос-форсунок HPI, разработанных совместно с компанией Cummins. Контролируется работа агрегата посредством блока управления с электронным меню. Координация впрыска выполняется в насос-форсунках гидравлическим способом с использованием топлива.

Схема работы

 Турбокомпаунд

После использования приводом традиционного турбокомпрессора с целью ускорения сгорания горючего и повышения мощностных возможностей двигателя образовавшиеся газы направляются в турбокомпаунд. Их температура при поступлении в блок равна 600-700 °С. Энергия передается на шестерни турбин, потом на муфту, далее на коленчатый вал и через шестерни газораспределителя. Скорость движения турбин двигателя в результате достигает 60 000 оборотов в минуту. Проходя систему турбонаддува, выхлопные газы охлаждаются на 100-200 °С – примерно до 500 °С. На маховике создается дополнительная тяга, и объем расходуемого топлива при этом не увеличивается. Гидравлическая муфта уравновешивает пульсацию рабочих скоростей турбины и маховика, координирует плавность работы маховика. Число выполняемых им оборотов уменьшается до 1900 в минуту.

Завершающим процессом является утилизация этих газов обычным способом – через систему глушителя. Преимущества ТКД заключаются в следующем: это силовой агрегат, имеющий более высокие эксплуатационные показатели, он экономичней, долговечней и надежней, чем обычный поршневой двигатель. Его КПД равен 46%, в то время как аналогичный показатель двигателя с турбонаддувом равняется 40%, а бензинового – около 35%. Среди основных преимуществ также можно выделить следующие:

Силовая турбина ускоряет скорость движения коленчатого вала, уравновешивает колебания нагрузки, создаваемой периодичными тактами сжигания топлива внутри цилиндров.

  • За счет снижения нагрузки на поршневую часть агрегата продлевается срок его эксплуатации, повышается надежность устройства.
  • Плавность работы автомобильного двигателя, достигаемая за счет уравнивания колебаний нагрузок.
  • Повышается комфортность вождения транспортных средств.

Недостатки ТДК сводятся к трем пунктам: сложность конструкции, высокая стоимость и сложность обслуживания и устранения неполадок.

© 2017 Все блоки тут. All Rights Reserved.

Please publish modules in offcanvas position.