Управление давлением наддува турбокомпрессора

Обычно пользователи нашего сайта находят эту страницу по следующим запросам:
ДВС, катализатор, рампа, зажигание, моторчик, карбюратор, турбонаддув, компрессор, нагнетатель, турбонагнетатель, регулировка клапанов, притирка клапанов, перепускной клапан, воздушный клапан, 16 клапанный двигатель, сальники клапанов, лепестковый клапан, клапан выпускной, клапана двигателя

Управление давлением наддува турбокомпрессора

Существует несколько причин, по которым давление наддува турбокомпрессора должно быть ограничено. Первой и самой главной причиной является предотвращение детонации (см.главу 17), а также, как мы говорили в предыдущей главе, предотвращение повреждения керамического турбинного колеса. Можно также сказать о необходимости предотвращения серьезных повреждений двигателя, но, конечно же, незначительное увеличение давления не приведет к удлинению болтов крепления головки блока цилиндров, повреждению поршней, шатунов и коленвала. Обычно причиной этих повреждений является неконтролируемое горение (раннее зажигание или детонация) или слишком высокая частота вращения двигателя и мощность.

Другой причиной для управления наддувом является контроль тягового усилия. При слишком высоком давлении наддува крутящий момент на ведущих колесах может быть настолько высоким, что контролировать пробуксовку будет практически невозможно, особенно на низких передачах на мокрой или покрытой грязью дороге. В подобных обстоятельствах ограничение давления наддува обеспечивает более безопасное и быстрое перемещение вперед. Также управление давлением наддува позволит обеспечить прочность компонентов трансмиссии.

Следующей причиной управления давлением наддува является обеспечение максимальной эффективности компрессора, чтобы предотвратить перегрев впускного заряда. Высокая температура впускного заряда способствует снижению мощности двигателя, а также может вызвать детонацию. Впускной заряд с более низкой температурой позволит увеличить угол опережения зажигания, что приведет к увеличению мощности, оптимизации технических характеристик и снижению расхода топлива.

В качестве еще одной причины можно назвать ограничения давления наддува до определенного значения, зафиксированные в правилах некоторых соревнований. Обычно это делается с целью уравнять шансы всех команд. К сожалению, благодаря хитрости и изобретательности многие участники обходят эти правила и слегка увеличивают давление наддува.

Двигатель Cosworth CART Champ с большим продувочным вентилем, установленным на приточную вентиляцию, чтобы ограничить давление наддува в соответствии с правилами гонок.

Ранние системы управления наддувом

Раньше данные системы скорее были предназначены для ограничения интенсивности впускного заряда, чем для управления давлением наддува. Часто поток выхлопных газов ограничивался посредством использования выхлопных труб небольшого диаметра или шайб в задней выхлопной трубе. Конечно же, высокое обратное давление выхлопных газов блокировало свободное прохождение потока выхлопных газов через турбинное колесо, не позволяя ему вращаться быстрее. Так как частота вращения турбинного колеса была ограничена, это в свою очередь ограничивало интенсивность потока воздуха в компрессор и давление наддува. Высокое обратное давление также способствовало скоплению большого количества выхлопных газов в цилиндрах, что ограничивало объем топливовоздушной смеси в камерах сгорания и уменьшало мощность. Поэтому меньшее количество выхлопных газов использовалось для раскручивания турбинного колеса ит.д.

Другой метод, ограничивающий интенсивность потока впускного заряда, применялся со стороны впуска. Существовали различные «сырые» методики, но наиболее часто использовался карбюратор меньшего объема. В наши дни правила соревнований требуют использования ограничителей впускного заряда, чтобы уменьшить максимальную мощность на выходе, но при специальной конструкции компрессора иэффективном промежуточном охлаждении высокого давления наддува можно достичь при низкой частоте вращения двигателя, если требования относительно интенсивности потока воздуха мягче.

В прошлом в некоторых двигателях гоночных автомобилей использовались системы ограничения наддува, но зачастую это все-таки были системы «активного» контроля: либо продувочный вентиль, либо перепускной клапан выхлопных газов (рис. 7.1 и рис. 6.2). Ранние продувочные вентили часто функционировали по принципу крышки радиатора. Но они работали не слишком эффективно, часто допуская ошибки. Со временем производители автомобилей разработали более совершенные клапаны, но это было скорее крайней мерой предотвращения слишком высокого давления наддува вслучае неисправности перепускного клапана выхлопных газов, а не настоящим устройством управления давлением наддува.

Рис. 7.1. Регулируемый внешний перепускной клапан. Давление наддува в области мембраны поднимает тарельчатый клапан, направляя некоторое количество выхлопных газов в обход турбинного колеса, таким образом ограничивая скорость его вращения и давление наддува.