Турбины с изменяемой геометрией: принцип работы, устройство, ремонт

Опубликованно 02.05.2019 15:20

С развитием турбин для двигателей внутреннего сгорания, производители стараются повысить ее согласованность с двигателя и эффективность. Технологически серия решением является изменение геометрии входной части. Далее рассматривается конструкция турбины с изменяемой геометрией принцип работы, особенности обслуживания. Общие характеристики

Серьги турбины различной мощности адаптация к режиму работы двигателя через изменение отношения A/R, определяет полосу пропускания. Характеристика тела, представленная на площадь поперечного сечения канала и расстояния между центром тяжести этой Центральной секции и вал турбины.

Актуальность турбокомпрессоров с изменяемой геометрией связано с тем, что для высоких и низких оборотов, оптимальное значение этого параметра значительно отличаются. Так, при небольшой кинотеатр A/R поток имеет большую скорость, поэтому турбина раскручивается быстро, тем не менее, предел пропускной способности. Большие значения этого параметра, наоборот, определяют более высокую пропускную способность и низкая скорость выхлопных газов.

Следовательно, слишком высокая A/R турбины не может создать давление на низких оборотах, и если он слишком низкий, используемые двигателя на высшем уровне (из-за давления в выпускном коллекторе упадет производительность). Таким образом, турбокомпрессор с фиксированной геометрией собирают среднее значение A/R, что позволяет ему работать во всем диапазоне оборотов, в то время как принцип работы турбины с изменяемой геометрией основывается на поддержании оптимальной стоимости. Таким образом, эти параметры, используя низкий порог минимальной нагрузке, очень эффективны на больших оборотах.

Кроме имени турбины с изменяемой геометрией (VGT, VTG)) эти параметры известны, как модели с переменной рот (VNT), с переменной крыльчатки (VVT), турбина форсунки на переменной площади (VATN).

Турбина с изменяемой геометрией была разработана Garrett. Кроме того, она, запуская эти части касаются других производителей, в том числе MHI и BorgWarner. Основным производителем параметры трения от Cummins Turbo Technologies.

Несмотря на применение турбины с изменяемой геометрией, в основном, в дизельных двигателях, которые очень распространены и набирают популярность. Ожидается, что в 2020 году эти модели могут занять более 63% мирового рынка турбин. Расширение использования этой технологии и ее развития необходимо, прежде всего, ужесточением экологических норм. Дизайн

Устройство турбины с изменяемой геометрией модели отличается наличием дополнительного механизма на входной части турбины, коробки. Существует несколько вариантов конструкции.

Самый распространенный тип-это мобильный зубную пасту кольцо. Это устройство представляет собой кольцо, с рядом фиксированных и листьев, расположенных вокруг ротора и движение относительно неподвижной пластины. Механизм скольжения можно использовать для сужения/расширения прохода для потока газов.

Потому что зубную пасту кольцо скользит в осевом направлении, этот механизм очень компактный, и минимальное количество слабых мест, что обеспечивает прочность и устойчивость. Этот вариант идеально подходит для двигателей, поэтому главным образом применяется в грузовиках и автобусах. Характеризуется простотой, высокой производительностью на "нижних", надежность.

Второй вариант также предполагает наличие лопастного кольца. Однако, в этом случае, быть жестко закреплено на плоскости пластины и лопатки, установленной на Shift, чтобы обеспечить его вращение в осевом направлении, с другой его стороны. Таким образом, геометрия турбины изменяется с помощью лопастей. Этот вариант является оптимальным КПД.

Тем не менее, из-за большого количества движущихся элементов этого конструктора-это менее надежно, особенно в условиях высокой температуры. Отмеченные проблемы трения металлических частей, которые при нагревании расширяются.

Другой вариант-движение стенки. Во многих отношениях аналогична технологии скользящего кольца, однако, в этом случае, лопасти установлены в статическом платы, и не в бегунок кольцо.

Турбокомпрессор с переменной поверхности (НДС) предполагает наличие лопасти, которые вращаются вокруг точки установки. В отличие от схемы с помощью вращающихся лопастей, которые не лежат на окружности кольца, и в серии. Поскольку этот вариант требует сложной и дорогостоящей механической системы, были разработаны упрощенные версии.

Одним из них является турбокомпрессор с переменным расходом (VFT) Aisin Seiki. Корпус турбины разделен на два канала фиксированной, то его об этом попросил и оснащен заслонкой, уважай ее поток между ними. Несколько неподвижных лопастей, установленных вокруг ротора. Они обеспечивают удержание и слияние потока.

Второй вариант, называемый схемой Switchblade, ближе НДС, однако, здесь вместо ряда лопаток используется лист, также вращается вокруг точки установки. Есть два вида этой конструкции. Один из них заключается в установке ножей в Центральной части корпуса. Во втором случае, находится в середине канала и делит ее на два отсека, как экскаватор, VFT.

Для управления турбиной с изменяемой геометрией применяются приводы: электрические, гидравлические, пневматические. Управление турбонаддувом осуществляет блок управления двигателем (ECU, и ТОЧКА).

Следует отметить, что для данного типа турбин не требуется, клапан безопасности, благодаря точным контролем можно тормозить поток выхлопных газов идет ни в какое сравнение формы и терять лишний через турбину. Принцип работы

Принцип работы турбины с изменяемой геометрией состоит в поддержании оптимального значения A/R, а угол турбулентности путем изменения сечения впускного коллектора, со стороны. Основан на том, что скорость потока выхлопных газов связана обратной зависимостью с шириной канала. Таким образом, в "нижних" для быстрой раскрутки секция ввода уменьшается. С увеличением оборотов, чтобы увеличить поток постепенно расширяется. Механизм изменения геометрии

Механизм реализации этого процесса определяется конструкцией. На моделях с вращающимися лопастями, это достигается путем изменения его положения: для обеспечения узкого сечения лопатки расположены перпендикулярно радиальной линии, и для расширения канала становится этапах положение.

У турбин скольжение кольцо, и подвижной стенки возникает осевого перемещения кольцо, которое также изменяется поперечное сечение канала.

Принцип работы VFT основывается на разделении потока. Ускорение на низких оборотах, осуществляется путем перекрытия заслонкой внешнего отсека канала, так, что газы идут в ротор по кратчайшему пути. С ростом нагрузки клапан поднимается, пропуская поток через два отсека для расширения пропускной способности.

НДС и модели ножа изменение геометрии осуществляется с помощью вращения лопасти: на низких оборотах, поднимается, сужая шаг для ускорения потока, в то время как в Лос-Альтос находится рядом с турбины колесо, расширяя полосу пропускания. Для турбин бритвы второго типа более характерен обратный порядок работы лопастей.

Так, в "низах" крепится к ротору, так что поток идет только вдоль внешней стены корпуса. С увеличением частоты вращения лопатки поднимается, открывая вокруг крыльчатки для повышения пропускной способности.

Диск

Приводы-самые распространенные шины, параметры, которой механизм управления осуществляется поршень, который движется внутри цилиндра воздуха.

Положение лопастей регулируется мембранным приводом, связанных с действием комплексной кольца управления, так что его заполнение может постоянно меняться. Привод приводит шток в зависимости от уровня вакуума, для противодействия пружины. Модуляция вакуума управляет Электрический клапан питания линейный ток в зависимости от параметров вакуума. Вакуум может создать насос вакуумного усилителя тормозов. Ток аккумулятора, а также модулирует ECU.

Основным недостатком этих приводов было обусловлено, трудно предсказуемое состояние газа после сжатия, особенно при нагревании. Таким образом, более совершенными являются гидравлические и электрические приводы.

Гидравлическим приводом работают по тому же принципу, что и шины, но вместо воздуха в цилиндр используется жидкость, которая может быть представлена с масло двигателя. Кроме того, она не сжимается, поэтому эта система обеспечивает лучший контроль.

Чтобы переместить кольцо электромагнитный клапан использует давление масла и сигнал ECU. Поршень перемещается ее Кот-реечный механизм, пара шестерни, так, чтобы лопасти шарнирно соединяются. Для передачи положение лопасти и ТОЧКИ Кличко его привод перемещается аналоговый датчик положения. С низкого давления масла, лопасти открываются и закрываются с их возрастанием.

Электрический двигатель является более точной, потому что напряжение может обеспечить очень точное управление. Однако, это требует дополнительного охлаждения, которые предоставляют труб хладагента (в пневматических и гидравлических параметров для отвода тепла используется жидкость).

Для привода устройства для изменения геометрии служит в качестве механизма выбора.

В некоторых моделях турбин используется вращающийся Электрический привод прямой шаговым двигателем. В этом случае, положение лопастей с электронным управлением клапан обратной связи через механизм реечной передачи. Чтобы связаться с буд подают закрепленной на шестерне распредвала с когда я был датчик.

Если надо повернуть лопатки ECU обеспечивает подачу тока в определенном диапазоне для перехода в заданное положение, после чего, получив сигнал от датчика, отключает клапан обратной связи. Блок управления двигателя

Из этого следует, что принцип работы турбины с изменяемой геометрией основан на оптимальной координации дополнительного механизма в соответствии с режимом работы двигателя. Таким образом, требует точного позиционирования и постоянного контроля. Таким образом, турбина с изменяемой геометрией, контролируемых блоков управления двигателя.

Используются стратегии или в максимальной производительности, или для повышения эффективности природоохранной деятельности. Есть несколько принципов работы, и ТОЧКА.

Самый распространенный из них предполагает использование справочной информации, основанной на эмпирических данных и модели двигателя. В этом случае контроллер прямой связи выберите значение в таблице и использует обратную связь для уменьшения ошибок. Это технология, которая позволяет применять различные стратегии управления.

Их основным недостатком является ограничения в переходных режимах (резкие ускорения и преследования от изменений). Для решения используется не кажется, PD и PID-контроллеров. Последние считаются более перспективными, но которые не являются достаточно точными, во всем диапазоне нагрузок. Она решена путем применения логики нечетких алгоритмов принятия решений с использованием:.

Существуют две технологии для предоставления справочной информации: модель двигателя средние значения и искусственных нейронных сетей. Эта последняя включает в себя две стратегии. Один из них заключается в поддержания нагрузки на заданном уровне, другая, поддержания отрицательного перепада давления. Во втором случае получаются лучшие экологические показатели, но отмечается превышение скорости турбины.

Не многие производители занимаются разработкой БАЗ для турбокомпрессоров с изменяемой геометрией. Большинство из них представлено производство автомобилей. Тем не менее, на рынке есть и другие роскошные ЭКЮ, взяв в качестве таких турбины. Общие положения

Основные характеристики турбины представлены в массы, расхода воздуха и скорости потока. Размер входной части относится к ограничивающим производительность фактором. Параметры изменяемой геометрией, позволяют изменить в этой области. Таким образом, эффективная площадь определяется высота, шаг и угол лопастей. Первый показатель меняется от версии скрипом, второй - на турбины с поворотными лопатками.

Таким образом, турбокомпрессоры изменяемой геометрии постоянно предоставляющие необходимо усиленное питание. Благодаря этому, оборудованные двигатели не имеют каких-либо задержки, т. е. время раскрутки турбины, как если бы они были большими турбокомпрессорами, и не тонут в высоких оборотах, как с маленькими.

Наконец, следует отметить, что, несмотря на то, что турбонагнетатели с изменяемой геометрией, предназначены для работы без клапана безопасности, было установлено, что обеспечивают повышение производительности труда, прежде всего, на "нижних", и на высоких оборотах при полностью открытых плеч не справиться с массой потока. Таким образом, для предотвращения избыточного давления рекомендуется использовать Estate. Преимущества и недостатки

Установка турбины под режим работы двигателя обеспечивает улучшение всех показателей по сравнению с вариантами с фиксированной геометрией: лучшее быстродействие и производительность во всем диапазоне оборотов; более ровная кривая крутящего момента на средних оборотах; возможность работы двигателя на частичной нагрузке наиболее эффективным из обедненной топливо-воздушной смеси; лучший тепловой эффективности; предотвращение чрезмерной нагрузки на высоких оборотах; лучшие результаты по охране окружающей среды; низкий расход топлива; расширенный Рабочий диапазон турбины.

Основным недостатком турбокомпрессоров с изменяемой геометрией, значительно Bologna дизайн. Из-за наличия дополнительных элементов движения и приводов, являются менее надежными, и техобслуживание и ремонт турбин этого типа является более сложным. Кроме того, изменение бензиновых двигателей они очень дорогие (примерно в 3 раза дороже обычных). Наконец, данные турбины трудно примирить с не используют двигатели от них.

Следует отметить, что для максимальной производительности турбины с изменяемой геометрией, часто ниже, чем в обычном аналогов. Это объясняется потерями в теле и вокруг опор подвижных элементов. Кроме того, максимальную производительность резко падает при отходе от оптимального положения. Тем не менее, общая эффективность турбокомпрессоров этой конструкции выше, чем у вариантов с фиксированной геометрией, расширенный Рабочий диапазон. Использование дополнительных функций и

Область применения турбины с изменяемой геометрией, определяется его тип. Так, например, в двигателях легковых автомобилей и легких коммерческих автомобилей устанавливают параметры, поворот лопастей и изменение скольжения кольца используются в основном на грузовиках.

В целом, чаще всего турбины с изменяемой геометрией используют в дизельных двигателях. Это объясняется низкой температурой отходящих газов.

В дизельных двигателях в качестве турбокомпрессоров служат, главным образом, для компенсации потери производительности системы рециркуляции выхлопных газов.

В собственных грузовых автомашин турбины могут улучшить устойчивость с помощью контроля количества выхлопных газов, которые рециркулируют допуска отверстия двигателя. Таким образом, использование турбокомпрессоров с изменяемой геометрией, можно увеличить давление в выпускном коллекторе до значения выше, чем в коллекторе, с целью ускорения процесса восстановления. Несмотря на то, что избыток давления, отрицательно сказывается на эффективности использования топлива, что снижает выбросы окислов азота.

Тот же механизм можно изменить с целью снижения эффективности турбины в положение. Это используется для увеличения температуры выхлопных газов с целью очистки сажевого фильтра путем окисления застрявших частиц углерода в результате нагрева.

Эти функции требуют гидравлического или электрического привода.

Отмеченные преимущества турбин с изменяемой геометрией до достижения определяют как лучший выбор для любителей спортивных двигателей. Тем не менее, в бензиновых двигателях-это очень редко. Известно всего несколько оборудованных спортивных (в настоящее время, Porsche 718, 911 Turbo и Suzuki Swift Sport). По словам одного из менеджеров компании BorgWarner, это объясняется очень высокая стоимость производства таких турбин, вытекающая из необходимости применения специальных жаропрочных материалов для взаимодействия с высокотемпературными выхлопными газами газов бензиновых двигателей (выхлопные газы дизельных двигателей имеют гораздо меньшую температуру, так что турбины для них это дешевле).

Первые VGT, используемые в бензиновых двигателях, были сделаны из самых обычных материалов, поэтому для обеспечения приемлемого срока службы, приходилось использовать сложные системы охлаждения. Так, на Honda Legend с 1988 года, такое турбина в сочетании с быть ясным охлаждения воды. Кроме того, для двигателей этого типа более широкий диапазон пропускной способности выхлопных газов, поэтому необходима возможность обработки более широкого спектра потока массы.

Производители достигают целей, производительности, оперативности, эффективности и устойчивости более дешевых методов. За исключением отдельных случаев, когда окончательное значение не является приоритетом. В этом контексте, то, например, рекордные показатели в Koenigsegg One: 1 или адаптация Porsche 911 Turbo гражданской эксплуатации.

В целом, подавляющее большинство turbo автомобилей оснащены турбокомпрессорами обычной конструкции. Высокая производительность автоспорте часто используют минералы параметры. Хотя эти турбокомпрессоры уступают VGT, которые имеют те же преимущества по сравнению с обычными, турбин, только в меньшей степени, и которые имеют почти тот же дизайн простой, как и предыдущие. Что касается пособий, то здесь использование турбокомпрессоров с изменяемой геометрией, а также высокой стоимости, ограничено из-за сложности его конфигурации.

Для бензиновых двигателей, в исследовании H. Исихара, K. Адати и S. Коно, как наиболее оптимальной среди VGT отмечен турбины с переменным расходом (VFT). Благодаря только движущимся элементом снижения издержек производства и увеличение температуры сопротивления. Кроме того, эта турбина действует по простому алгоритму ТОЧКИ, аналогично вариантам с фиксированной геометрией, оборудован перепускным клапаном. Особенно хорошие результаты были получены при сочетании этого турбина с iVTEC. Однако, для систем с принудительной индукции наблюдается повышение температуры выхлопных газов от 50 до 100 °C, что отражается на экологических показателях. Эту проблему решили с помощью коллектора из алюминия с водяным охлаждением.

Решение BorgWarner для бензиновых двигателей было сочетание минеральной технологии и дизайна изменяемой геометрией на деньги турбина с изменяемой геометрией, представленный на SEMA 2015 года, Их конструкция аналогична минеральной турбины: турбокомпрессор имеет двойной вход часть и версия двойной монолитные колеса турбины и в сочетании с минеральной коллектора, которые учитывают последовательность цилиндров для устранения пульсации выхлопных газов с целью создания более плотного потока.

Разница заключается в присутствии на входе в клапан, который в зависимости от нагрузки и распределяет поток реалист. На низких оборотах, все остатки газа выходят в небольшой части ротора, и в большинстве среза, что обеспечивает еще более быстрое, продвижение нормальные деньги турбины. При увеличении нагрузки клапан постепенно переходит в центральное положение и равномерно распределяет поток на высоких оборотах, как в стандартной деньги в строительство. То есть, устройство, механизм изменения геометрии эта турбина похожа на VFT.

Таким образом, данная технология, как технология с изменяемой геометрией, изменение отношения A/R в зависимости от нагрузки, связывает турбины под режим работы двигателя, что повышает Рабочий диапазон. Эта конструкция считается намного проще и дешевле, потому что здесь используется только движение элемент, работающий по простой алгоритм, и не требуют использования жаропрочных материалов. Последний результат снижения температуры за счет потерь тепла стенками двойного корпуса турбины. Следует отметить, что подобные решения встречались ранее (например, quick spool valve), однако эта технология, по какой-то причине, не получили распространения. Техническое обслуживание и ремонт

Основной операцией по обслуживанию турбины-Чистка. Необходимость обусловлена его взаимодействия с выхлопными газами, представленные продукты сгорания топлива и масла. Однако, уборка требуется очень мало. Интенсивное загрязнение показывает, что режим функционирования, что может быть вызвано чрезмерной нагрузки, износа прокладок или втулок двигателей, а также поршневых отсека замуж в Сапун.

Турбина с изменяемой геометрией более чувствительны к загрязнению, чем обычные. Это происходит из-за накопления нагара в руководстве устройство, устройство изменения геометрии приводит к его откладывают или потерей подвижности. В результате нарушается функционирование турбокомпрессора.

В простейшем случае очистка производится с помощью специальной жидкости, однако, часто требует ручной работы. Предварительно необходимо демонтировать турбину. При выключении механизма изменения геометрии должны быть осторожны, чтобы избежать обрезанных болтов крепления. Сзади это сделать в ее остатки может привести к повреждению отверстия. Таким образом, Чистка турбины с изменяемой геометрией несколько сложно.

Кроме того, следует иметь в виду, что грубое обращение с картриджем может привести к повреждению или деформации лопастей. В случае его демонтажа после завершения чистки необходимо равновесие, тем не менее, внутри картридж очистки, как правило, не делают.

Масляный нагар в колесах показывает на износ поршневых колец или клапанов группы, а также уплотнения ротора в картридже. Уборка без устранения данных неисправностей двигателя или ремонта турбины чувствительной.

После замены картриджа для турбокомпрессоров типа нуждается в корректировке фигуры. Для этого используется прочная и грубая регулировочных винтов. Следует отметить, что некоторые модели первого поколения изначально не настроены производителями, из-за чего у них снижена производительность "ниже" на 15-25 %. В частности, это верно для турбин Garrett. В Интернете можно найти инструкции о том, как настроить турбину с изменяемой геометрией. Резюме

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией представляют собой высшую ступень развития в серии турбин для двигателей внутреннего сгорания. Механизм впускной части позволяет приспособиться турбины к режиму работы двигателя путем настройки параметров. Это обеспечивает повышение производительности, экономичности и экологичности. Тем не менее, строительство VGT трудно, и модель, для бензиновых двигателей-это очень дорого.

Владислав Боев

14

Категория: Автотехника