Неисправности турбокомпрессора:

Если автомобиль нуждается в ремонте, а признаки указывают, что неисправность связана с турбокомпрессором, важно точно установить, поврежден турбокомпрессор или нет. Это можно сделать, пользуясь таблицей, приведенной на рис. 52. Если точно установлено, что турбокомпрессор неисправен, нужно обязательно отыскать причину этого. Если ее не устранить, новый компрессор, установленный взамен неисправного, тоже выйдет из строя, иногда это происходит в первые же секунды после запуска двигателя.

Чтобы быть уверенным в качестве приобретаемого нового турбокомпрессора, рекомендуется покупать его у официальных дилеров производителя.

При самостоятельной установке турбокомпрессора следует выполнять приведенные указания.

- Сливные маслопроводы снять и полностью прочистить. Убедиться в отсутствии вмятин, повреждений, пережатий. Случается, что шланги и резиновые патрубки через некоторое время разбухают изнутри, что затрудняет движение масла. В случае сомнений рекомендуется заменить резиновые части новыми деталями.

- Сапун двигателя снять и полностью очистить. Нужно следовать тем же указаниям, что и для маслопроводов. Проверить, при необходимости заменить клапаны (если они есть). На сапуне часто устанавливают небольшой конденсатор масла. Его также нужно очистить и проверить.

- Герметик: не использовать жидкий герметик вокруг подающих и сливных маслопроводов. Большинство материалов этого типа могут растворяться в горячем масле, загрязняя его, что вызывает повреждение подшипников турбокомпрессора.

- Масло и фильтр: заменить масло в двигателе, а также воздушный и масляный фильтры.

- Предварительная смазка: перед окончательной установкой соединений системы смазки турбокомпрессор должен быть предварительно смазан через отверстие для подвода масла.

- Запуск: после установки турбокомпрессора запустите двигатель и дайте ему поработать две минуты на холостом ходу. Затем постепенно увеличивайте число оборотов. Совершите пробную поездку. Проверьте установку, чтобы выявить возможные утечки воздуха, отработавших газов или масла.

Основные производители турбокомпрессоров

Турбокомпрессоры Holset часто применяются для европейских дизельных двигателей мощностью от 100 до 500 кВт. Кроме автомобильных турбокомпрессоров, известен турбокомпрессор Н этой фирмы, используемый на крупных промышленных дизелях.

Турбокомпрессоры фирмы ККК особенно распространены на европейских массовых дизелях и автомобильных двигателях. Разработка все более быстрых турбин и регулирующих клапанов, управляемых микропроцессорами, на десятилетия обеспечила будущее турбокомпрессорам модели К. Но, несмотря на это, компания постоянно разрабатывает альтернативные турбокомпрессоры по лицензии Schwitzer.

Заводы компании Garrett имеются во многих странах мира. Эта фирма является одним из крупнейших мировых производителей турбокомпрессоров. Garrett также широко известен благодаря своим исследованиям в области газодинамики и материалов. Хорошим примером тому является турбокомпрессор с регулирующим давление клапаном и водяным охлаждением подвижных частей; он успешно используется на многих новых автомобилях с бензиновыми двигателями. Известны и другие новшества: разработанный компанией керамический ротор на 60% уменьшает момент инерции турбины благодаря своему малому весу и может разгоняться до более чем 190000 оборотов в минуту. А это означает уменьшение на 30% соотношения "временя/давление". Еще одно новшество - это турбины с изменяемой геометрией, которые могут регулировать прохождение газов по турбине, что дает значительные преимущества.

- уже на низких оборотах двигателя можно получить достаточное давление наддува с сохранением полной мощности до максимальных оборотов;

- давление наддува можно получить в более широком диапазоне оборотов двигателя без увеличения потребления топлива.

Дефекты турбокомпрессоров

Трещины на корпусе турбины

Трещины на корпусе появляются через определенное время эксплуатации у почти всех турбин турбокомпрессоров, независимо от их марки и области применения.

Особенно быстро эти трещины появляются на двигателях, которые подвергаются значительным нагрузкам, т.е. на большинстве автомобилей. И почти всегда эти трещины остаются незамеченными, потому что они не влияют на работу, эффективность и долговечность турбокомпрессора.

В других случаях (при неисправности двигателя) возникающие повреждения и щели, образующиеся в корпусе турбины, очень опасны и ухудшают работу турбокомпрессора.

На рисунках 113-120 показано, а ниже описано, какие трещины допускаются, а какие - нет, что позволяет использовать их при ремонте или предъявлении гарантийных рекламаций.

Трещины на фланце корпуса турбины и средней перегородке

При условии, что уплотняющая поверхность в порядке, следующие трещины не представляют опасности: 

A) Трещины с максимальной длиной до 15 мм при условии, что максимальная длина по углам не превышает 6 мм. 

B) Трещины на средней перегородке, даже если они проходят насквозь, при условии что их длина не превышает 35 мм, а расстояние между двумя соседними трещинами составляет не менее 12 мм. 

C) Две трещины, идущие навстречу, разделяющиеся минимум на 6 мм, длина каждой из которых не превышает 15 мм. 

D) Трещины любой длины в средней перегородке, даже если они проходят насквозь. Две трещины, идущие вдоль, разделяющиеся по всей длине на минимум 12 мм. Средняя перегородка не должна быть деформирована или покороблена.

Трещины на внешней поверхности корпуса турбины

E) Трещины, которые пересекают поверхность вдоль обратной стороны корпуса турбины, недопустимы.

Трещины в седле клапана

Одной из главных причин поломки турбокомпрессоров является прекращение циркуляции масла в момент остановки двигателя.

Особенно часто это случается, когда заглушается двигатель, работавший с полной нагрузкой (при этом ротор турбокомпрессора вращается со скоростью более 100.000 об/мин), и ротор продолжает вращаться еще долгое время. Подшипники при этом работают в сухую, а тепло не отводится.

Чтобы защитить турбокомпрессор от повреждения, можно установить систему дополнительной смазки. Эта система проста и эффективна.

С этой целью разрывают подающий маслопровод турбокомпрессора и устанавливают в этом месте Т-образный разветвитель с обратным клапаном. К нему подсоединяют небольшую емкость с маслом. Эта емкость должна быть всегда установлена выше уровня турбокомпрессора.

Сразу после запуска двигателя емкость заполняется моторным маслом. После остановки двигателя давление масла падает, и оно из емкости стекает к турбокомпрессору, проходя через клапан, благодаря чему турбокомпрессор смазывается и после остановки двигателя.

Мощность дизельного двигателя ограничена максимальным числом оборотов, равным приблизительно 5000 об/мин. Ее можно поднять, только увеличив рабочий объем двигателя или степень сжатия.

По соображениями ограничения массы и размеров автомобиля его оснащают как можно меньшим двигателем, который будет работать с максимальными оборотами, чтобы обеспечить требуемую мощность.

Дизельный двигатель работает в широком диапазоне числе оборотов. Соответствие мощности турбины и нерегулируемого компрессора турбокомпрессора означает соответствие создаваемого последним давления энергии отработавших газов. Увеличивая мощность двигателя (например, нажимая на педаль акселератора), мы увеличиваем как количество отработавших газов, так и давление наддува. Недостатком этой конструкции будет создание слишком высокого давления на максимальных оборотах. Повреждения двигателя избегают, ограничивая давление.

Принцип работы регулятора давления представлен на рис. 81. Давление наддува в компрессоре воздействует на мембрану, которая прижимается пружиной. Когда сила сжатой пружины преодолевается, открывается регулировочный клапан, уменьшая поток отработавших газов через турбину и удерживая таким образом давление наддува ниже определенного предела, при повышении которого двигатель был бы поврежден.

В турбокомпрессорах для дизельных двигателей этот клапан почти всегда встроен в корпус турбины. Этим достигается компактность конструкции и точность работы.

На рис. 83. представлен в разрезе регулировочный клапан фирмы Garrett.

Верхняя часть стержня клапана полая. Эта полость заканчивается на середине стержня боковым отверстием.

Обычно давление во впускном трубопроводе над мембраной выше давления в корпусе. Вот почему более холодный воздух из компрессора циркулирует по полости в стержне к точке крепления стержня в корпусе турбины и затем по вентиляционному воздуховоду к корпусу турбины.

Крышка мембраны зажата на корпусе клапана таким образом, что на практике никакая регулировка усилия пружины невозможна. Если предохранительный клапан не работает как надо, корпус турбины вместе с клапаном должен быть заменен полностью.

На рисунке 84 представлены разрез и схема работы предохранительного клапана фирмы ККК.

Этот клапан также может быть встроен в выхлопную трубу, как отдельно от корпуса турбины, так и в ней.

Чтобы максимально уменьшить передачу тепла, встраивают множество теплоизоляционных элементов. Кроме этого, корпус клапана имеет ребра охлаждения, которые поглощают тепло и рассеивают его в окружающий воздух.

Давление наддува можно также регулировать со стороны компрессора. При определенном давлении регулировочный клапан открывается и выпускает часть воздуха в атмосферу или во впускной трубопровод перед компрессором. Эта система, правда, имеет два недостатка. Во-первых, выпускаемый воздух имеет повышенную температуру, поэтому термодинамические преимущества турбокомпрессора уменьшаются. Во-вторых, если давление регулируется только компрессором, требуется слишком большая турбина, чтобы в любой момент времени обеспечить нужную производительность компрессора. Это вызывает увеличение времени реакции на нажатие педали акселератора, поскольку турбокомпрессор срабатывает с запаздыванием.

На практике клапан у компрессора используется как дополнительная защита от повышения давления совместно с регулятором давления наддува.

Корпус оси

С уменьшением размеров турбины и компрессора общая величина современных турбокомпрессоров также уменьшается. При этом турбина располагается все ближе к компрессору.

Передача тепла от турбины к компрессору по оси и корпусу оси неблагоприятно сказывается на надежности и долговечности корпуса, а также ухудшает теплоотдачу турбокомпрессора: воздух должен быть как можно более холодным, поскольку холодный (более плотный) воздух содержит больше кислорода, чем горячий.

В ходе развития турбокомпрессоров для автомобильных дизельных двигателей конструкторы постоянно искали новые возможности воспрепятствования передаче тепла. При изготовлении корпуса оси стали встраивать большее количество термокомпенсационных элементов, увеличили количество содержащегося в корпусе масла (см. рис. 85).

Так, фирма Garrett изготовила "морщинистый" корпус оси, разработанный специально для автомобильных двигателей. Этот корпус устанавливается на турбокомпрессоре Т3 той же фирмы. Благодаря особой форме корпуса достигнуто снижение температуры на его внутренней поверхности, при этом пиковые температуры снижены:

1. усилением вентиляции вокруг основания турбины, что значительно улучшает циркуляцию масла и отвод тепла;
2. увеличением размеров металлических деталей, чтобы ускорить поглощение тепла;
3. использованием охлаждающих ребер для улучшения отвода тепла от основания турбины.

На рисунке 87 представлены графики, показывающие достигнутое снижение максимальной температуры осевого основания турбины. Максимальная температура достигается через несколько минут после остановки двигателя.

Турбокомпрессоры для бензиновых двигателей

Принцип работы турбокомпрессоров для бензиновых автомобильных двигателей такой же, что и для дизелей общего применения. Поэтому данная глава должна рассматриваться как продолжение предыдущих описаний турбокомпрессоров для дизелей общего применения и автомобильных двигателей.

В случае установки турбокомпрессора на бензиновый двигатель возникают специфические требования.

Обеспечение герметичности маслогазовых каналов турбокомпрессора

Предотвращение утечек масла со стороны компрессора в случае с бензиновым двигателем иногда намного сложнее, чем в случае с дизелем, особенно если дроссельная заслонка установлена перед турбокомпрессором. В этом случае в компрессоре образуется сильное разрежение, из-за чего масло засасывается в корпус. Фирма Garret разработала уплотнительное кольцо из карбона, которое применяется на автомобильных турбокомпрессорах Т2, Т25 и Т3. Карбоновое уплотнительное кольцо прижимается к обратной стороне крыльчатки компрессора и обеспечивает герметизацию. Правда, часть механической энергии турбокомпрессора при этом теряется. Такая конструкция используется только в том случае, если это действительно необходимо.

Высокая герметичность, обеспечиваемая кольцом со стороны компрессора, необходима также, если перед входом турбокомпрессора образуется топливно-воздушная смесь. В этом случае герметичность должна предотвратить попадание смеси через корпус оси в картер двигателя, что могло бы вызвать пожар или повреждение последнего.

В тех случаях, когда высокая герметичность не требуется, используют ту же систему уплотнений, что и в компрессоре для дизельного двигателя.

В сравнении с дизельным двигателем, температура отработавших газов бензинового двигателя более высокая, поэтому необходимы дополнительные меры по теплоизоляции.

Качество материалов турбины

Корпус турбины, так же как и ее ротор, изготавливается из материалов повышенного качества, отличающихся высокой термостойкостью.

Некоторые типы роторов турбин для турбокомпрессоров бензиновых двигателей по своей форме и технологии изготовления идентичны предназначенным для небольших дизельных двигателей. Чтобы избежать возможных ошибок при идентификации, фирма Garrett ввела отличительный признак: специальную форму торца ротора (см. рис. 88 и 89).

Регулировочный клапан

При разработке регулировочного клапана также учитывается повышенная температура в турбине.

При установке клапана непосредственно на корпус турбины передача тепла от клапана к мембране исполнительного механизма настолько велика, что мембрана повреждается.

Существуют два решения проблемы. Во-первых, можно отодвинуть клапан от турбины. Это решение использует фирма ККК, потому что оно вдобавок позволяет сделать регулировку более точной. Но это также и наиболее дорогой вариант, из-за чего его можно использовать только на автомобилях высшего класса. Другое решение - это совершенно иная конструкция, не использующая регулировочные клапаны. Простой тарельчатый клапан заменяется заслонкой, расположенной в системе выпуска, которая приводится в действие мембраной, соединенной с компрессором (см. рис. 91). Управление происходит через тяги, что является препятствием для передачи тепла к мембране, чем исключается ее повреждение. Недостатком такой системы тяг является то, что между отдельными элементами может существовать люфт. Поэтому при регулировке клапан будет работать с некоторым допуском. На практике чаще всего используют именно это решение, потому что такая конструкция легче, более компактна, а также дешевле.

Охлаждаемый корпус оси

Корпус оси претерпел множество изменений. Прежде всего, был увеличен объем для масла в корпусе оси и встроены температурные элементы между турбиной и компрессором.

Следующим этапом разработки стало увеличение массы металла одновременно с появлением наружных охлаждающих ребер.

Тем не менее, опасность переноса тепла от турбины к корпусу оси оставалась высокой, особенно при работе на больших оборотах.

При остановке двигателя и прекращении циркуляции масла прекращается и отвод тепла. Остаток масла в корпусе оси закоксовывается, и эти отложения повреждают корпус. Чтобы решить эту проблему, были разработаны корпусы, охлаждаемые одновременно и маслом, и водой.

Система водяного охлаждения корпуса оси соединена с системой охлаждения двигателя. Так как последняя имеет замкнутый тип, корпус даже после остановки двигателя содержит охлаждающую жидкость. Кроме того, для кратковременного продолжения циркуляции жидкости после остановки двигателя дополнительно может быть встроен небольшой насос. Таким образом, чрезмерное тепло после остановки двигателя может быть отведено.

Уменьшение размеров

Для борьбы с инерционностью наддува (замедленным временем реакции на нажатие педали акселератора) при резком ускорении конструкторы турбокомпрессоров уменьшают размеры турбин и увеличивают скорость их вращения.

Фирмой ККК разработаны новые модели турбокомпрессоров (К-14, К-13, К-12, К-04, К-03) взамен более старой К-24.

Турбокомпрессоры К-14, производящиеся с 1984 года (кроме прочих они устанавливались на автомобили концерна VW: Golf, Passat и Transporter), представляют собой развитие конструкции К-24.

Турбокомпрессор К-24 весит 8,1 кг, а диаметр его ротора равен 60 мм, в то время как турбокомпрессор К-14 весит всего 4,9 кг, а диаметр его ротора равен 50 мм. Ротор турбокомпрессора К-24 весит 0,289 кг, а К-14 - только 0,191 кг. Это дает уменьшение инерционных сил на 40% и приводит к уменьшению времени срабатывания на целую секунду.

Фирма Garrett также усовершенствовала свои турбокомпрессоры: от более старых Т-3 - к Т-2, и от Т-25 - к Т-15, причем последний весит всего 3,3 кг и имеет диаметр ротора 43 мм.

Причина стремления к постоянному уменьшению размеров турбокомпрессоров не ограничивается только соображениями инерционности наддува, но заключается также и в том, что турбокомпрессор и систему промежуточного охлаждения подающегося воздуха все чаще рассматривают как единое целое. В то же время производители автомобилей стремятся использовать малогабаритные двигатели для того, чтобы иметь возможность улучшения аэродинамических форм своих машин. Нужно также принимать во внимание необходимость размещения дополнительных устройств, повышающих комфорт водителя и пассажиров. Использование ныне обязательных катализаторов и уловителей сажи также требует дополнительного пространства, поэтому под капотом современного автомобиля становится просто-напросто тесно, и все, что устанавливается там, должно иметь минимальные размеры.

Использование керамических материалов

Чтобы иметь возможность более эффективно использовать тепловую энергию, конструкторы стали использовать новые материалы для внутренних деталей двигателя для снижения потерь тепла на систему охлаждения. Это неразрывно связано с постоянно возрастающими температурами отработавших газов в современных автомобилях, доходящими до 1250°С.

Поскольку турбокомпрессор использует часть этой тепловой энергии своей турбиной, он тоже должен выдерживать эти повышенные температуры.

Преимущества керамического ротора турбины следующие:

1. большая температурная устойчивость (свыше 1200°С);
2. значительно меньший вес (всего лишь 10% от массы металлического ротора);
3. меньшая инерционность (ускоряется минимум в два раза быстрее, чем металлический);
4. возможность уменьшения толщины стенок корпуса турбины и их массы;
5. возможность модификации всего корпуса. Корпус уже не должен быть массивным, чтобы выдерживать удары отколовшихся частей ротора турбины;
6. меньший коэффициент температурного расширения, чем у металлического ротора (при температуре 900°С линейное расширение не превышает 20% от расширения металлического ротора). Кроме того, он хуже поддается деформации. Поэтому расстояние между лопатками ротора турбины и стенкой ее корпуса может быть уменьшено, что делает турбину более эффективной.

Трудности, возникающие на пути создания керамических роторов, - это хрупкость материала, неустойчивость к воздействию микроскопических частиц, усложненный производственный контроль качества.

В настоящее время испытываются различные варианты соединения металлической оси с керамическим ротором турбины (см. рис. 95). Сварка двух различных материалов представляет ряд трудностей. Существуют также конструкции вала и ротора, состоящие из одной керамической детали (см. рис. 96).

Кроме исследований керамических роторов турбины, разрабатываются также корпусы турбины с внутренним керамическим покрытием.

Для борьбы с микроскопическими твердыми частицами в отработавших газах фирмой Garrett создан корпус турбины с сепаратором и собирающей емкостью для этих частиц (рис. 97).

Изменяемая геометрия

Регулируемое сечение корпуса турбины - идеал к которому стремились, начиная с установки газовой турбины на автомобиле Chrysler в 1958 году.

Интерес к турбине с изменяемой геометрией заключается в том, что она снижает до минимума инерционность и позволяет турбине оптимально работать на повышенных оборотах или при максимальной нагрузке, причем регулировочный клапан не нужен.

До недавнего времени все попытки создания подобной турбины были безуспешны из-за отсутствия подходящих материалов и технологических ограничений при производстве.

В настоящее же время почти все производители турбокомпрессоров представили свои системы с изменяемой геометрией.

Так, фирма Garrett предлагает турбину с регулируемым сечением T-25-VNT с ротором, имеющим дополнительные подвижные лопатки, с помощью которых регулируется поток отработавших газов как низких, так и на высоких оборотах двигателя.

Существует также другая конструкция - Garrett T25-VAT. Она имеет единственный подвижный лепесток в канале турбины, который уменьшает сечение и, соответственно, поток газов на низких оборотах. На более высоких оборотах лепесток полностью убирается, чтобы максимально использовать производительность турбины.

В обеих системах может быть установлен предохранительный клапан для предотвращения перегрузки.

Фирма ККК заявила о начале выпуска надежного и дешевого турбокомпрессора с изменяемой геометрией. В этой конструкции лопатки не приводятся сложной внешней системой рычагов, а свободно колеблются на своих собственных осях таки образом, что максимальная производительность обеспечивается при любых режимах работы двигателя. Степень открывания лопаток ограничена регулировочным кольцом, а положение кольца определяется положением педали акселератора.

Электроника и турбокомпрессор

Разработка надежных предохранительных клапанов способствовала применению турбокомпрессоров на небольших двигателях.

На рис. 99 представлена схема регулирования давления в обычном турбокомпрессоре. Давление наддува направляется к мембране, которая находится под давлением пружины. Когда давление пружины преодолевается, предохранительный клапан открывается. Клапан отрегулирован так, что величина давления наддува находится ниже того уровня, который может вызвать повреждение двигателя.

Эта механическая регулировка, тем не менее, не позволяет полностью использовать энергию отработавших газов.

Для удовлетворения постоянного возрастающих требований, которые сегодня предъявляются к автомобильной технике в области расхода топлива, чистоты отработавших газов и уровня шума, пришлось более критично рассмотреть вопрос управления работой двигателя. Именно поэтому, а также для регулирования давления наддува, в управлении работой двигателя были использованы микропроцессоры. Компьютерный контроль регулировки проходит в два этапа.

На первом этапе на основании определенного числа параметров, таких как температура охлаждающей жидкости, масла, впускаемого воздуха и отработавших газов, анализируется состояние двигателя. Измеряются также число оборотов, положение педали акселератора и другие параметры. Все эти данные анализируются компьютером и используются для определения идеального в данных условиях давления наддува для двигателя.

На втором этапе это значение идеального давления передается на исполнительные устройства, которые регулируют давление во впускной системе. При определении этого давления учитываются также критические условия работы двигателя, в частности, детонация. Акустические датчики позволяют распознать самовоспламенение, насколько малым бы оно ни было. Давление наддува в этом случае понижается. Эта операция повторяется до тех пор, пока детонация не исчезнет. Когда детонация прекращается, давление наддува снова возрастает до первоначального значения. Компьютер также определяет идеальное давление наддува в случае повторяющейся детонации, возникающей, например, из-за использования низкокачественного топлива.

Естественно, что этот же компьютер может регулировать и другие параметры работы двигателя. На практике программа, в том виде, в котором она описана выше, составляет лишь часть программ, управляющих работой двигателя.

На рисунке 100 представлена схема работы регулятора давления наддува, управляемого компьютером.

Электромагнитный клапан получает электрический сигнал, который определяет время его открывания, и работает, соответственно, как регулятор давления наддува.

Таким образом, на мембрану воздействует не все давление наддува, а только его большая или меньшая часть, которая зависит от положения электромагнитного клапана.

При нажатой педали акселератора компьютер подает команду на закрытие клапана, и все отработавшие газы направляются в турбину, из-за чего давление наддува возрастает и двигатель развивает значительную мощность, что делает возможным резкое ускорение автомобиля. Как только желаемая скорость движения достигнута и больше не увеличивается водителем, предохранительный клапан снова открывается и давление наддува возвращается к своему обычному значению. Такое резкое повышение давления ("overboost") длится всего несколько секунд, и безопасность двигателя контролируется различными датчиками, которые при необходимости ограничивают давление.

Охлаждение наддувочного воздуха (intercooler)

Когда предмет сжимают, он нагревается. Воздух, сжатый турбокомпрессором, тоже нагревается и расширяется. Горячий воздух обладает меньшей плотностью и содержит значительно меньше кислорода, чем холодный; поэтому необходимо охладить воздух, так как большее количество кислорода означает большее количество сгоревшего топлива, т.е. двигатель развивает большую мощность.

По этой причине выходящий из компрессора сжатый воздух сначала проходит через радиатор, где охлаждается перед подачей в двигатель (см. рис. 101 и 102).

Подача в двигатель более холодного воздуха заметно снижает температурную нагрузку, что благоприятно влияет на его надежность и долговечность.

Существуют охладители типа "воздух/воздух" и системы, которые используют охлаждающую жидкость для охлаждения воздуха ("охлаждающая жидкость/воздух").

Турбокомпрессоры, устанавливаемые параллельно

В некоторых случаях (особенно на V-образных двигателях) производитель двигателя имеет возможность выбора между одним турбокомпрессором, подающим воздух для всего двигателя, или несколькими меньшими по размеру турбокомпрессорами, каждый из которых подает воздух в отдельный цилиндр. В последнем случае каждый турбокомпрессор приводится частью отработавших газов от группы цилиндров.

Два небольших турбокомпрессора быстрее вступают в работу благодаря своим меньшим роторам, и они обеспечивают лучшую реакцию на нажатие педали акселератора. Впускной и выпускной коллекторы для двух небольших компрессоров будут короче и проще по конструкции, чем для одного большого.

С другой стороны, два малых турбокомпрессора, как правило, дороже одного большого. Кроме того, требуется согласование их работы.

Можно отметить, что кроме двойных турбокомпрессоров, используемых, например, на автомобилях Maserati и на двигателях V8 и V10 грузовиков Mercedes, этот тип системы существует в виде четырех турбокомпрессоров на один двигатель, например, на некоторых двигателях V16 Detroit Diesel, где устанавливается отдельный турбокомпрессор на каждые четыре цилиндра.

Серийные сдвоенные турбокомпрессоры

Невозможно получить хорошую производительность от стандартного турбокомпрессора, если давление наддува должно превышать 3,3 бар. Для этого пришлось бы разрабатывать иные типы турбин и компрессоров, которые намного сложнее, тяжелее и дороже используемых на обычных турбокомпрессорах.

Решение этой проблемы заключается в установке двух серийных турбокомпрессоров друг за другом, т.е. последовательно. Компрессор большего турбокомпрессора (низкого давления) всасывает чистый воздух через воздушный фильтр. Затем воздух сжимается и подается в воздухозаборник меньшего турбокомпрессора (высокого давления). Там воздух еще раз сжимается, после чего подается в двигатель. Отработавшие газы двигателя сначала попадают на турбину турбокомпрессора высокого давления, потом на турбину турбокомпрессора низкого давления и затем в систему выпуска.

Чтобы получить хорошую производительность этой системы, необходимо охлаждать воздух, и делать это как между первым и вторым турбокомпрессорами, так и между вторым турбокомпрессором и двигателем.

Эта система будет еще эффективнее, если в качестве турбокомпрессора низкого давления использовать турбокомпрессор с регулировочным клапаном. Это позволяет работать с меньшей (а значит, и более быстрой) турбиной, с лучшей реакцией на ускорение. Клапан контролирует давление и температуру в воздухозаборнике турбокомпрессора высокого давления, что позволяет обойтись без охладителя. Кроме того, мощность турбины высокого давления возрастает, когда открывается клапан турбины низкого давления.

Турбокомпаунд

Улучшение температурной отдачи двигателя - одна из важнейших задач в процессе модернизации двигателей внутреннего сгорания. В этой связи очень перспективным является турбокомпаунд. Поэтому многие производители двигателей работают в этом направлении; особенно это касается дизельных двигателей с рабочим объемом от 10 до 20 л.

Принцип работы турбокомпаунда состоит в том, что отработавшие газы сначала приводят в действие одну турбину, а при выходе из нее - другую турбину, а затем уже отводятся в выхлопную трубу.

Вторая турбина не приводит в действие компрессор, а помогает вращать коленвал двигателя через гидромуфту и шестеренчатый редуктор.

Турбокомпаунд имеет хорошие перспективы, поскольку энергия отработавших газов будет снова приносить пользу. Вторая турбина дополнительно снижает температуру отработавших газов примерно на 100°С.

Турбокомпаунд уже используется в серийных двигателях концерна Scania.

Весь материал взят из книги турбокомпрессоры и опубликован без рисунков, только для понимания людей в общих чертах о таком устройстве как турбокомпрессор