Турбіна зі змінюваною геометрією крильчатки - вдосконалений вид турбонагнетателя, параметри якого управляються електронікою. двигун
Система наддуву із застосуванням турбіни із змінною геометрією крильчатки придумана як варіант боротьби з турбоями або турболагом. Турбояма або турболаг - найважливіше конструктивне перешкода, яка позбавляє двигуни з турбонаддувом можливості плавно нарощувати віддачу потужності на всіх оборотах - починаючи з найнижчих.
Що таке турбояма і чим вона шкідлива
Випускні гази можуть розкрутити крильчатки турбіни до швидкості 150 000 - 210 000 об / хв. Якщо не враховувати геометричні особливості конструкції турбіни, то можна вивести просту взаємозв'язок: чим більше відпрацьованих газів потрапляють в турбіну, тим вище її швидкість обертання і тим більше свіжого повітря вона нагнітає. Саме тут класичну турбіну підстерігає неприємність. Справа в тому, що ми очікуємо від турбодвигуна прискорення в будь-який момент. Уявіть собі, що автомобіль рухається з невеликою швидкістю, а двигун працює в нижньому діапазоні частоти обертання . В такому економному режимі двигун виробляє малу кількість відпрацьованих газів і, отже, швидкість обертання турбіни низька. Тут водій вирішує обігнати автобус, різко натискає на педаль акселератора і ... нічого не відбувається. Очікуваного прискорення немає. Причиною є вроджена затримка турбіни, звана в народі «турбоями»: відразу ж після команди водія швидкість обертання турбіни низька, а двигун спочатку збільшує уприскування, потім це паливо згорає і тільки потім надходить до турбіни у вигляді відпрацьованих газів. Поступово швидкість турбіни збільшується, вона нагнітає більше повітря і ось воно довгоочікуване прискорення - можна обганяти, але тут на «зустрічній» вимальовується інший автомобіль і маневр доводиться відкладати. Неприємно. Рішення прийшло у вигляді турбіни із змінною геометрією. Її відмінність від класичної конструкції - наявність спеціальних напрямних пелюсток в каналі, через який на крильчатку підводяться відпрацьовані гази. Принцип роботи розчулює своєю простотою.
спрощено конструкцію класичного турбонагнетателя можна представити у вигляді двох крильчаток, з'єднаних разом однією віссю. Знаходяться ці крильчатки в окремих герметично розділених камерах. На одну з крильчаток підводяться випускні гази працюючого двигуна і змушують її обертатися. Це обертання передається через спільну вісь на другу крильчатку, з'єднану з підведенням атмосферного повітря. Захоплений крильчаткою свіже повітря спрямовується до циліндрів двигуна для згоряння. Турбіна збільшує потужність двигуна Справа в тому, що потужність дизельного двигуна збільшується за рахунок подачі більшої кількості палива. Але в цьому випадку ми дуже швидко зіткнемося з проблемою: збільшивши порцію палива в черговий раз, ми визначимо, що всі воно не згорає - для його горіння не вистачає кисню. Пам'ятайте шкільні уроки, на яких нам стверджували, що горіння - це хімічна реакція? Це правда. Окислення відбувається за допомогою кисню і, якщо його мало, то нам не вдасться спалити (= окислити) все паливо. У цьому випадку досягається межа потужності. Усвідомивши завдання, інженери розробили турбокомпресор, який нагнітає додатковий повітря в камери згоряння. Є додатковий повітря, значить можна збільшити порцію палива, що впорскується і збільшити потужність двигуна.
Принцип роботи турбіни із змінною геометрією
Зміна перетину між напрямними пелюстками змінює швидкість руху відпрацьованих газів. Принцип роботи турбокомпресора із змінною геометрією складається в зміні перетину на вході колеса турбіни з метою оптимізувати потужність турбіни для заданого навантаження. При низьких оборотах двигуна і потік відпрацьованих газів є невеликим і він розкручує турбіну недостатньо сильно для різкого прискорення. У цей момент по сигналу блоку управління напрямні лопатки зміщуються і зменшують відстань між собою. Незважаючи на те, що обсяг відпрацьованих газів не збільшився, йому тепер доводиться «протискуватися» через вузький коридор, що змушує відпрацьовані гази рухатися швидше. В результаті обертів турбіни зростають і збільшується тиск наддуву. Таким чином, вдається збільшити швидкість обертання турбіни без різкого збільшення обсягу відпрацьованих газів.
Пам'ятайте шкільні уроки, на яких нам стверджували, що горіння - це хімічна реакція?