Рис. 3-33. Детали системы турбонаддува: 1 - патрубок забора воздуха; 2 - корпус воздушного фильтра; 3 - фильтрующий элемент; 4 - гибкие воздухопроводы; 5 - жесткие воздухопроводы; 6 - трубопровод подвода картерных газов; 7 - фильтр; 8 - турбокомпрессор; 9 - впускной трубопровод; 10 - воздуховоздушный охладитель наддувочного воздуха
Турбокомпрессор с изменяющейся геометрией состоит из компрессора и газовой турбины, рабочие колеса которых сидят на одном валу, называемом ротором. В улитке корпуса турбины на подвижном кольце размещены лопатки с изменяемым углом наклона, посредством которых изменяется проходное сечение соплового аппарата турбины и, следовательно, частота вращения ротора. На малых оборотах двигателя угол наклона подвижных лопаток минимален, а на высоких максимален. Поворот подвижного кольца, и, соответственно, изменение угла наклона подвижных лопаток осуществляются посредством штока и тяги, которые управляются пневмоприводом в зависимости от рабочего давления компрессора. Ввиду того, что это давление зависит от числа оборотов двигателя, угол наклона подвижных лопаток, определяющий проходное сечение соплового аппарата турбины, также зависит от частоты вращения коленчатого вала.
Рис. 3-34. Турбокомпрессор Garrett W 2502 с изменяемой геометрией: 1 - компрессор; 2 - рабочее колесо турбины; 3 - подвижные лопатки; 4 - подвижное кольцо; 5 - приводная тяга; 6 - шток; 7 - пневмопривод
Принцип действия турбокомпрессора с изменяемой геометрией
На малых оборотах двигателя кинетическая энергия отработавших газов невысока. В этих условиях турбина обычного турбокомпрессора вращается медленно и давление наддува невелико, тогда как частота вращения турбины турбокомпрессора с изменяемой геометрией значительно выше, что позволяет быстро поднять давление наддува. На малых оборотах двигателя подвижные лопатки 2 (рис. 3-35) почти не отклонены и скорость С протекающих между ними отработавших газов на входе в турбину резко возрастает, что влечет за собой повышение окружной скорости U лопаток рабочего колеса 1 турбины и, соответственно, повышение частоты вращения компрессора. Скорость отработавших газов, проходящих через турбину, показана вектором W. При увеличении подачи топлива постепенно увеличивается как объем кинетической энергии отработавших газов, так и давление наддува. Пневмопривод 6 соединен шлангом с корпусом компрессора и по мере роста давления наддува диафрагмы пневмопривода перемещает тягу 5 и шток 4, под действием которых угол наклона подвижных лопаток 2 возрастает вплоть до максимального значения. Таким образом, отработавшие газы в зависимости от увеличения проходных сечений между подвижными лопатками достигают турбину с такой же или более низкой скростью, как на малых оборотах двигателя, но под другими углами. Частота вращения турбины снижается и стабилизируется на величине, оптимальной для работы двигателя на высоких оборотах. Регулирование частоты вращения ротора путем изменения проходного сечения соплового аппарата турбины обеспечивает быстрое достижение необходимой величины наддува и увеличение крутящего момента двигателя на малых оборотах, что значительно улучшает его эластичность.
Рис. 3-35. Схема работы турбокомпрессора на малых (вверху) и высоких (внизу) оборотах двигателя: 1 - рабочее колесо турбины; 2 - подвижные лопатки; 3 - подвижное кольцо; 4 - шток; 5 - тяги; 6 - пневмопривод
Оригинал можно просмотреть на сайте [AutoInstruction]