Турбокомпаунд scania – Scania. Самосвалы, тягачи Скания. Грузовики, автобусы (383) 363-56-00 Продажа, ремонт. Эвакуация. Дизельгенераторы, дизельные электростанции

Содержание

Турбокомпаунд scania

При всем уважении, которого заслуживает ДВС, его проникновении практически во все сферы деятельности людей и том влиянии, которое он оказал на развитие цивилизации, его нельзя отнести к лучшим достижениям человеческого разума. А все из-за низкого КПД и разрушительного влияния на окружающую среду. Отмеченные недостатки ДВС можно уменьшить, и одним из устройств, позволяющих это реализовать, является турбокомпаунд.

Вернемся к началу, немного о работе ДВС

Она основана на сгорании топлива в цилиндрах мотора. Эффективность этого процесса оценивается по-разному – от тридцати до сорока пяти процентов тепловой энергии преобразуется в механическую. Еще до двадцати пяти процентов уходит на тепловые потери, нагревание двигателя. И примерно сорок процентов энергии безвозвратно теряется вместе с выхлопными газами. Часть потерь удается уменьшить, и в этом процессе участвует турбокомпаунд.

Как происходит использование энергии отработанных газов?

После сгорания топлива в цилиндрах ДВС, выхлопные газы удаляются и поступают в выхлопную систему. Для утилизации части энергии первым на их пути стоит турбокомпрессор. Его привод осуществляется выхлопными газами, и это позволяет обеспечить подачу дополнительного объема воздуха в мотор. Как это происходит, понятно из рисунка

Такой подход позволяет частично утилизировать энергию выхлопных газов. На выходе ДВС их температура составляет семьсот градусов, после турбокомпрессора она равна шестистам градусам.

Турбокомпаунд Scania

Эти данные говорят о том, что энергия выхлопных газов еще достаточно велика. И первыми ее стали использовать разработчики Scania для улучшения характеристик дизеля DTS 11 01. Инженеры Scania добились удивительного результата – благодаря полученной практически без дополнительных затрат мощности, двигатель стал работать мягче и продемонстрировал великолепную приспособляемость к различным режимам движения.

Фактически турбокомпаунд Scania можно считать классическим примером рекуперации энергии – повторное использование той ее части, которая получена раньше, а затем бесполезно теряется. Достигнутые результаты оказались впечатляющими – турбокомпаунд дал прибавку к мощности двигателей Scania примерно в сорок лошадиных сил. Так что можно сказать, что турбокомпаунд оправдал ожидания инженеров компании Scania, обеспечив дизелям их разработки улучшенные характеристики.

Как работает турбокомпаунд

После прохождения турбокомпрессора, как уже отмечалось, выхлопные газы остаются горячими и обладают достаточным запасом энергии. Поэтому на пути движения отработанных газов появляется дополнительное устройство – турбокомпаунд, использующее сохранившуюся энергию. Как это происходит, позволяет понять рисунок ниже:

Выхлопные газы поступают в турбокомпаунд и раскручивают турбину, входящую в его состав, до пятидесяти пяти тысяч оборотов. Развиваемая мощность через понижающую передачу и специальную муфту поступает на маховик. После того, как выхлопные газы пройдут турбокомпаунд, их температура снижается ещё на сто градусов, после чего они поступают в выхлопную систему.

Что же получается в итоге

В результате того, что был введен турбокомпаунд в конструкцию дизелей Scania, удалось:

  • повысить КПД и снизить расход топлива;
  • сгладить влияние пульсаций нагрузки благодаря использованию дополнительной мощности;
  • повысить надежность и долговечность поршневой группы.

К недостаткам можно отнести разве что усложнение конструкции и обслуживания, ну и как следствие этого, увеличение стоимости.
Турбокомпаунд можно считать одним из вариантов улучшения характеристик дизеля за счет его скрытых возможностей. Это показывает, что благодаря правильному подходу их можно использовать для улучшения ДВС.

znanieavto.ru

Турбокомпаунд, что это такое и принцип его работы

Если вы найдете ошибку в тексте, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter. Спасибо.

Для многих людей слово турбокомпаунд не только тяжело произнести, но оно еще и ассоциируется с чем-то загадочны и не понятным.

Даже люди, которые считают себя технически грамотными и подкованными в вопросах последних технических новшеств не могут с ходу дать определение слову турбокомпаунд, хотя впервые оно появилось в терминологии еще в далеком 1990 году.

Впервые турбокомпаунд был применен на дизельном двигателе DTS 11 01 разработанным шведской компанией Scania в 1990 году, а вот с какой целью было применено это техническое новшество мы и поговорим далее.

Назначение

Целью создания данного технического новшества являлось, является и сейчас, повышение мощностных и эксплуатационных характеристик дизельных двигателей.

Принцип работы

Принцип работы турбокомпаунда основан на использовании энергии отработанных газов, что позволило увеличивать мощность двигателей буквально из ниоткуда.

Давно известно, что энергия, которая выделяется при сгорании топлива в двигателе, используется не полностью.

В каждом двигателе процентные показатели использования энергии разные, но в среднем они такие:

  1. Энергия, которая преобразуется из тепловой в механическую (полезную) – 40 – 45%;
  2. Тепловая энергия, которая уходит на нагревание деталей двигателя – 20 – 25%;
  3. Тепловая энергия, которая уходит вмести с выхлопными газами – 30 – 40%.

С тепловой энергией, которая уходит на нагрев двигателя, мы ничего сделать не можем, с ней «борется» специально созданная система охлаждения.

А вот использовать 30 – 40% энергии, которая уходи с выхлопными газами, вполне возможно и ученные это уже доказали.

Первый этап использования энергии

Энергия выхлопных газов для повышения мощности дизельных двигателей впервые была использована в 1961 году на двигателе DS10 от уже известной фирмы Scania, где впервые был установлен турбокомпрессор.

Многим известно, что турбокомпрессор предназначен для нагнетания под давлением воздуха в цилиндры двигателя, чем обеспечивается качественное сгорание топлива и соответственно повышается мощность двигателя. Нагнетание воздуха происходит за счет использования энергии отработанных газов.

Но эта энергия используется не полностью.

Если взять усредненные показатели, то выхлопные газы покидают цилиндры двигателя имея температуру 650 – 750 градусов.

Пройдя через турбину компрессора их температура снижается приблизительно до 550 – 650 градусов, значит теряется около 100 градусов, т.е. из 40% энергии используется приблизительно 15%, а остальные 25% уходят в выхлопную трубу.

Второй этап использования энергии

Для использования оставшейся энергии был разработан специальный турбокомпаундный блок, благодаря которому энергия отработанных газов преобразуется в механическую энергию и через специальный привод передается на колен вал двигателя повышая его мощность.

Из турбины турбокомпаундного блока отработанные газы уже выходят с температурой в 480 – 500 градусов.

Как все работает

  1. После сгорания топлива выхлопные газы покидают цилиндры двигателя через выхлопной коллектор с температурой в диапазоне 650 - 750 градусов.
  2. На первом этапе выхлопные газы вращают лопасти турбокомпрессора, про то, что при этом происходит мы писали выше.
  3. Покинув турбокомпрессор выхлопные газы через тормоз двигателя (так называемый горный тормоз) попадают в специальную силовую турбину, которая работает на скорости в 55 тыс. об. в минуту.
  4. Полученный вращательный момент через гидромуфту и систему понижающих редукторов поступает на коленвал двигателя, оттуда на маховик и коробку передач с частотой до 1900 – 2000 об в минуту.
  5. И только тогда выхлопные газы уходят в атмосферу.

Роль гидромуфты очень важна, так как благодаря ей происходи сглаживание изменение частот турбины турбокомпаунда и маховика.

Практическое применение

Компания Scania нашла широкое применение для турбокомпаунда в разрабатываемых ей дизельных двигателях для грузовых автомобилей.

Для примера можно взять дизельный двигатель DT 12 02, разработанный компанией в 2001 году и имеющей 12 цилиндров.

Если раньше, работая как обычный турбо дизель DT 12 02 развивал мощность 420 л.с., то после внедрения турбокомпаундого блока его мощность возросла до 470 л.с.

Турбокомпаундый блок может устанавливаться практически на любые дизельные двигателя для грузовых автомобилей от компании Scania, было бы желание заказчика.

Чтобы было понятно, благодаря внедрению турбокомпаунда было достигнуто:

  1. Повышение мощности двигателя при не относительно не высоких частотах вращения коленвала двигателя;
  2. Экономия топлива;
  3. Устойчивость работы двигателя при резких перепадах в режимах работы автомобиля;
  4. Мягкая, без рывковая работа двигателя, что достигается постоянной передачи дополнительной мощности от турбокомпаунда к коленвалу, благодаря чему выравнивается пульсация нагрузок.
  5. Более комфортное вождение автомобиля, на котором установлен турбокомпаунд.

Технологии не стоят на месте. Стремление увеличения эксплуатационных качеств двигателей за счет его скрытых возможностей является перспективным направлением для многих автомобильных компаний и пример с турбокомпаундом, который реализовала компания Scania, является хорошим примером для подражания.

Если в статье есть видео и оно не проигрывается, выделите любое слово мышью, нажмите Ctrl+Enter, в появившееся окно введите любое слово и нажмите "ОТПРАВИТЬ". Спасибо.

ЭТО МОЖЕТ БЫТЬ ПОЛЕЗНЫМ:

ПОДЕЛИТЬСЯ НОВОСТЬЮ С ДРУЗЬЯМИ:

autotopik.ru

Турбокомпаундный двигатель – принцип работы и устройство

Автор: Владимир Егоров
Источник: icarbio.ru
13909 2
Турбокомпаундный двигатель (ТКД)
Двигатель внутреннего сгорания, в котором работа газов происходит не только в цилиндро-поршневой группе, но и в силовой турбине, связанной с коленчатым валом.

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.

Устройство и принцип работы

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.

Устройство турбокомпаундного двигателя «Scania»

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.

Схема работы турбокомпаундного двигателя

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.

Турбокомпаундный дизель

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.

Преимущества и недостатки

Плюсы:

  • 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.

Минусы:

  • усложнение конструкции;
  • усложнение обслуживания;
  • как следствие, увеличение стоимости.
Опубликовано 02.04.2014

Читайте также

  • Электрическая трансмиссия

    Электрическая трансмиссия представляет собой дизель-генераторную силовую установку и тяговые электродвигатели с одноступенчатой или двухступенчатой планетарной передачей в ступицах колес.

Комментарии

icarbio.ru

Турбокомпаундный дизель – Основные средства

В. Мамедов

В переводе с английского слово compound означает «сложный», «составной». Компаундные паровые машины с последовательным сжатием пара и турбокомпаундные корабельные, а также авиационные двигатели внутреннего сгорания были первыми силовыми установками, где принцип более сложного использования сжатого газообразного рабочего тела, чем простое его сжатие, нашел применение и дал эффективный результат.

Двигатель DT12 02

Автомобильные специалисты познакомились с применением турбокомпаундного наддува на грузовиках в 1991 г. после презентации нового дизеля DTC11 01 фирмы Scania для тяжелых магистральных тягачей. Именно эта система по сравнению с традиционным наддувом позволила при рабочем объеме 11 л увеличить мощность мотора на 5% – до 400 л.с. – вместе с соответствующим ростом крутящего момента. Казалось бы, в автомобилестроении появилось новое, прогрессивное направление развития двигателей. Однако на деле все оказалось не так просто: экономичность мотора оставляла желать лучшего, а его приспособляемость к изменению нагрузки оказалась недостаточной. Выпустив до 1996 г. 1 500 таких дизелей, Scania остановила производство, но не прекратила доводочные работы. Только спустя 10(!) лет новый компаундный турбонаддувный дизель появился на тяжелых грузовиках. Чем же он привлекателен для автомобилистов и как, собственно, устроен компаундный турбонаддув?

Как известно, КПД современного дизеля не превышает 44%. Оставшаяся часть энергии, заключенной в топливе, теряется вместе с отработавшими газами (примерно 35%) или уходит в систему охлаждения (21%). Лишь незначительная часть тепла из системы охлаждения используется для обогрева кабины. Температура отработавших газов на выходе из камеры сгорания достигает 700°С. После прохождения через турбокомпрессор она падает до 600оС. Потеря 100оС означает, что часть энергии ушла на вращение турбины. Как же рекуперировать оставшуюся часть энергии газов?

Компоновка компаундного турбонаддува на дизеле

Инженеры Scania решили эту задачу, разместив после традиционного турбонагнетателя еще одну турбину – силовую. Она соединена с коленчатым валом дизеля двумя рядами прямозубых шестерен и промежуточной гидромуфтой. Многоступенчатость шестеренного привода объясняется тем, что турбина ежеминутно делает 50 тыс. оборотов, а коленвал вращается с частотой до 2 000 мин-1. Что касается гидромуфты, то ее назначение – компенсация постоянного изменения оборотов двигателя и снижение крутильных колебаний. Пройдя через турбокомпрессор, отработавшие газы попадают на силовую турбину и теряя очередные 100°С температуры, раскручивают рабочее колесо. Так осуществляется дополнительная передача крутящего момента на коленчатый вал дизеля.

Выпустив на рынок новый турбокомпаундный 12-литровый 470-сильный дизель ДT12 02, отвечающий нормам Euro-3, фирма Scania снабдила его более совершенной системой впрыска HPI (High Pressure Injection), разработанной в сотрудничестве с компанией Cummins. Основа системы – новые насос-форсунки, для производства которых создано совместное предприятие Cummins-Scania High-Pressure Ingection LLC, в котором 30% акций принадлежит шведской стороне.

Принцип системы HPI

Главная «изюминка» новых насос-форсунок заключается в том, что управление впрыском осуществляет гидравлика, или, точнее, количество дизельного топлива, подаваемого в управляющий канал. Чем больше топлива под давлением 18 бар поступит в насос-форсунку по управляющему каналу, тем раньше начнется впрыск солярки в камеру сгорания под давлением 1 500 бар. В конструкции насос-форсунки сохраняется традиционный плунжер, приводимый от кулачкового вала, а «общее руководство» топливной аппаратурой осуществляет компьютер EDC (Electronic Diesel Control). По сравнению с традиционными индивидуальными насос-форсунками с непосредственным электронным управлением, новые, с «гидроприводом управления», работают значительно тише.

Сравнивая параметры нового турбокомпаундного дизеля ДT12 02 с «просто турбонаддувным» 420-сильным дизелем ДС12 01 отметим, что номинальная мощность выросла на 12%, а максимальный крутящий момент – на 10% при одинаковом минимальном удельном расходе топлива – 192 г/кВт.ч. При этом ДС12 01 из-за агрегата турбокомпаунда на 60 кг тяжелее и на 4 000 долларов дороже.

Схема турбокомпаунда

Испытания новых дизелей ДT12 02 проводились нетрадиционным способом – в них были задействованы транспортные компании из шести стран, представители которых вошли в группу технических разработчиков. С начала 1998 г. 25 грузовиков Scania R124 470 прошли более 6 млн. км по дорогам нескольких стран Европы. Инженеры Технического центра фирмы Scania в Седертелье постоянно следили за работой новых дизелей, поддерживая контакт с водителями тестируемых автомобилей по сотовой связи GSM.

Испытания дали интересные и обнадеживающие результаты. Оказалось, что 470-сильный дизель с высоким крутящим моментом на низких и средних оборотах стимулирует комфортный и экономичный стиль вождения. Число переключений передач для поддержания высокой средней скорости движения заметно снижается. Также пропадает необходимость разгоняться перед подъемом, превышая при этом установленное ограничение по скорости.

Все это способствует повышению безопасности движения, уменьшает эксплуатационные расходы, увеличивает срок службы автомобиля и снижает его вредное воздействие на окружающую среду. Создателей нового двигателя можно поздравить с большой удачей.

os1.ru

Что такое Турбокомпаунд

Для многих людей слово турбокомпаунд не только тяжело произнести, но оно еще и ассоциируется с чем-то загадочны и не понятным. Даже люди, которые считают себя технически грамотными и подкованными в вопросах последних технических новшеств не могут с ходу дать определение слову турбокомпаунд, хотя впервые оно появилось в терминологии еще в далеком 1990 году. Из этого материала вы узнаете, что такое Турбокомпаунд, и его практическое применение в современных автомобилях.

Впервые турбокомпаунд был применен на дизельном двигателе DTS 11 01 разработанным шведской компанией Scania в 1990 году, а вот с какой целью было применено это техническое новшество мы и поговорим далее.

Назначение Турбокомпаунда

Целью создания данного технического новшества являлось, является и сейчас, повышение мощностных и эксплуатационных характеристик дизельных двигателей.

Принцип работы

Принцип работы турбокомпаунда основан на использовании энергии отработанных газов, что позволило увеличивать мощность двигателей буквально из ниоткуда.

Давно известно, что энергия, которая выделяется при сгорании топлива в двигателе, используется не полностью.

В каждом двигателе процентные показатели использования энергии разные, но в среднем они такие:

  1. Энергия, которая преобразуется из тепловой в механическую (полезную) – 40 – 45%;
  2. Тепловая энергия, которая уходит на нагревание деталей двигателя – 20 – 25%;
  3. Тепловая энергия, которая уходит вмести с выхлопными газами – 30 – 40%.

С тепловой энергией, которая уходит на нагрев двигателя, мы ничего сделать не можем, с ней «борется» специально созданная система охлаждения.

А вот использовать30 – 40% энергии, которая уходи с выхлопными газами, вполне возможно и ученные это уже доказали.

Первый этап использования энергии

Энергия выхлопных газов для повышения мощности дизельных двигателей впервые была использована в 1961 году на двигателе DS10 от уже известной фирмы Scania, где впервые был установлен турбокомпрессор.

Многим известно, что турбокомпрессор предназначен для нагнетания под давлением воздуха в цилиндры двигателя, чем обеспечивается качественное сгорание топлива и соответственно повышается мощность двигателя. Нагнетание воздуха происходит за счет использования энергии отработанных газов.

Но эта энергия используется не полностью.

Если взять усредненные показатели, то выхлопные газы покидают цилиндры двигателя имея температуру 650 – 750 градусов.

Пройдя через турбину компрессора их температура снижается приблизительно до 550 – 650 градусов, значит теряется около 100 градусов, т.е. из 40% энергии используется приблизительно 15%, а остальные 25% уходят в выхлопную трубу.

Второй этап использования энергии

Для использования оставшейся энергии был разработан специальный турбокомпаундный блок, благодаря которому энергия отработанных газов преобразуется в механическую энергию и через специальный привод передается на колен вал двигателя повышая его мощность.

Из турбины турбокомпаундного блока отработанные газы уже выходят с температурой в 480 – 500 градусов.

Как все работает

  1. После сгорания топлива выхлопные газы покидают цилиндры двигателя через выхлопной коллектор с температурой в диапазоне 650 — 750 градусов.
  2. На первом этапе выхлопные газы вращают лопасти турбокомпрессора, про то, что при этом происходит мы писали выше.
  3. Покинув турбокомпрессор выхлопные газы через тормоз двигателя (так называемый горный тормоз) попадают в специальную силовую турбину, которая работает на скорости в 55 тыс. об. в минуту.
  4. Полученный вращательный момент через гидромуфту и систему понижающих редукторов поступает на коленвал двигателя, оттуда на маховик и коробку передач с частотой до 1900 – 2000 об в минуту.
  5. И только тогда выхлопные газы уходят в атмосферу.

Роль гидромуфты очень важна, так как благодаря ей происходи сглаживание изменение частот турбины турбокомпаунда и маховика.

Практическое применение

Компания Scania нашла широкое применение для турбокомпаунда в разрабатываемых ей дизельных двигателях для грузовых автомобилей.

Для примера можно взять дизельный двигатель DT 12 02, разработанный компанией в 2001 году и имеющей 12 цилиндров.

Если раньше, работая как обычный турбо дизель DT 12 02 развивал мощность 420 л.с., то после внедрения турбокомпаундого блока его мощность возросла до 470 л.с.

Турбокомпаундый блок может устанавливаться практически на любые дизельные двигателя для грузовых автомобилей от компании Scania, было бы желание заказчика.

Чтобы было понятно, благодаря внедрению турбокомпаунда было достигнуто:

  1. Повышение мощности двигателя при не относительно не высоких частотах вращения коленвала двигателя;
  2. Экономия топлива;
  3. Устойчивость работы двигателя при резких перепадах в режимах работы автомобиля;
  4. Мягкая, без рывковая работа двигателя, что достигается постоянной передачи дополнительной мощности от турбокомпаунда к коленвалу, благодаря чему выравнивается пульсация нагрузок.
  5. Более комфортное вождение автомобиля, на котором установлен турбокомпаунд.

x7.by

Что такое и как работает турбокомпаунд?

Заголовок

Двигатель, в котором источником движущей энергии является не только сам ДВС (двигатель внутреннего сгорания), а если точнее, то его цилиндропоршневая группа, но и особая силовая группа называется турбокомпаунд.Эта система получила достаточное распространение и встречается очень часто.

Наиболее широкое применение турбокомпаунд нашел в моторах большого объема. Применение этой системы позволяет:

  • Уменьшить нагрузку на КШМ (кривошипно-шатунный механизм).
  • Увеличить экономично почти любого автомобиля.

Целесообразность применения этой технологии в данный момент проявляется к любому мотору.

Турбокомпаунд

Для лучшего пониманию сути и назначения этой системы нужно понимать, что ДВС крайне далек от совершенства. Как известно, в цилиндре сгорает топливная смесь. От ее сгорания лишь до 45% превращаются во вращательное движение коленчатого вала. Еще 25% этой энергии уходят при тепловых потерях, то есть они нагревают блок двигателя, а еще около 30 – 40 % вовсе просто теряются с выхлопными газами. Установив турбокомпаунд часть потерь с выхлопными газами удается уменьшить и направить их на выработку энергии.

Принцип работы турбокомпаунда

Как известно всем автолюбителям – после сгорания топливной смеси отработавшие газы через выпускной клапан покидают цилиндр и попадают в выпускной коллектор, откуда уходят по выхлопной системе. Турбокомпаунд появляется на их пути и часть газов отлавливаются. Газы поступают в турбокомпрессор и вращают его крыльчатку.

Казалось бы, все просто, но здесь два турбокомпрессора, а не один и турбокомпаунд все же необычное твин турбо. Весь интерес заключается в том, что пойманные газы вращают первую турбину, и она работает на подачу воздуха в цилиндры. А далее газы идут во вторую турбину, которая не создает воздушное давление, а передает свое вращательное движение через привод коленчатому валу. Далее, мы разберемся поэтапно и более подробно на примере обычного дизельного двигателя.

На первом этапе выходящие из выпускного коллектора газы, разогретые до 700 градусов, попадают в турбокомпаунд. На втором этапе выхлопные газы заставляют работать обычный турбокомпрессор. Эта турбина работает на повышение качественности сгорания топливной смеси и создания давления для подачи воздуха в цилиндр.

Тем самым двигатель начинает работать ровнее и повышается его мощность. Далее, газы следуют в непосредственно то, что можно назвать турбокомпаунд.

На входе газы имеют немного под остывший вид – около 600 градусов. Энергия газов немного уменьшилась за счет затрат на первую турбину, но все же крыльчатка второй раскручивается до 50 тысяч оборотов в минуту. Здесь газы еще немного остывают и выходят через стандартную систему выпуска. Четвертый этап турбокомпаунд знаменует себя подачей вращательного движения через передаточные устройства коленчатому валу. В качестве передаточных устройств могут применяться различные муфты и или обычный ремень, или цепь. Передавать напрямую нельзя. Это приведет к не стабильной работе мотора, так как обороты коленчатого вала и крыльчатки турбины сильно различаются. При получении маховиком коленчатого вала энергии вращения от турбины замечается более мягкая работа мотора.

Недостатки турбокомпаунда

Турбокомпаунд также имеет незначительные недостатки. Ими являются более сложная конструкция и усложнение технического обслуживания всего двигателя. Турбокомпаунд также влияет и на цену автомобиля, но чаще всего его можно встретить на большегрузных тягачах, которые и так стоят много. В общем, же это система отличный способ значительно поднят коэффициент полезного действия мотора.

Похожие статьи:

autodont.ru

Турбокомпаунд scania - Легкое дело

Что такое турбокомпаунд и для чего он нужен

При всем уважении, которого заслуживает ДВС, его проникновении практически во все сферы деятельности людей и том влиянии, которое он оказал на развитие цивилизации, его нельзя отнести к лучшим достижениям человеческого разума. А все из-за низкого КПД и разрушительного влияния на окружающую среду. Отмеченные недостатки ДВС можно уменьшить, и одним из устройств, позволяющих это реализовать, является турбокомпаунд.

Вернемся к началу, немного о работе ДВС

Она основана на сгорании топлива в цилиндрах мотора. Эффективность этого процесса оценивается по-разному – от тридцати до сорока пяти процентов тепловой энергии преобразуется в механическую. Еще до двадцати пяти процентов уходит на тепловые потери, нагревание двигателя. И примерно сорок процентов энергии безвозвратно теряется вместе с выхлопными газами. Часть потерь удается уменьшить, и в этом процессе участвует турбокомпаунд.

Как происходит использование энергии отработанных газов?

После сгорания топлива в цилиндрах ДВС, выхлопные газы удаляются и поступают в выхлопную систему. Для утилизации части энергии первым на их пути стоит турбокомпрессор. Его привод осуществляется выхлопными газами, и это позволяет обеспечить подачу дополнительного объема воздуха в мотор. Как это происходит, понятно из рисунка

Такой подход позволяет частично утилизировать энергию выхлопных газов. На выходе ДВС их температура составляет семьсот градусов, после турбокомпрессора она равна шестистам градусам.

Турбокомпаунд Scania

Эти данные говорят о том, что энергия выхлопных газов еще достаточно велика. И первыми ее стали использовать разработчики Scania для улучшения характеристик дизеля DTS 11 01. Инженеры Scania добились удивительного результата – благодаря полученной практически без дополнительных затрат мощности, двигатель стал работать мягче и продемонстрировал великолепную приспособляемость к различным режимам движения.

Фактически турбокомпаунд Scania можно считать классическим примером рекуперации энергии – повторное использование той ее части, которая получена раньше, а затем бесполезно теряется. Достигнутые результаты оказались впечатляющими – турбокомпаунд дал прибавку к мощности двигателей Scania примерно в сорок лошадиных сил. Так что можно сказать, что турбокомпаунд оправдал ожидания инженеров компании Scania, обеспечив дизелям их разработки улучшенные характеристики.

Как работает турбокомпаунд

После прохождения турбокомпрессора, как уже отмечалось, выхлопные газы остаются горячими и обладают достаточным запасом энергии. Поэтому на пути движения отработанных газов появляется дополнительное устройство – турбокомпаунд, использующее сохранившуюся энергию. Как это происходит, позволяет понять рисунок ниже:

Выхлопные газы поступают в турбокомпаунд и раскручивают турбину, входящую в его состав, до пятидесяти пяти тысяч оборотов. Развиваемая мощность через понижающую передачу и специальную муфту поступает на маховик. После того, как выхлопные газы пройдут турбокомпаунд, их температура снижается ещё на сто градусов, после чего они поступают в выхлопную систему.

Что же получается в итоге

В результате того, что был введен турбокомпаунд в конструкцию дизелей Scania, удалось:

  • повысить КПД и снизить расход топлива;
  • сгладить влияние пульсаций нагрузки благодаря использованию дополнительной мощности;
  • повысить надежность и долговечность поршневой группы.

К недостаткам можно отнести разве что усложнение конструкции и обслуживания, ну и как следствие этого, увеличение стоимости.
Турбокомпаунд можно считать одним из вариантов улучшения характеристик дизеля за счет его скрытых возможностей. Это показывает, что благодаря правильному подходу их можно использовать для улучшения ДВС.

Оцените полезность статьи!

http://znanieavto.ru

legkoe-delo.ru