Турбокомпаунд – что это такое? Принцип работы

Для повышения кпд силовых агрегатов производителями разрабатываются разные механизмы и устройства. Среди них – турбокомпаунд. Разберемся, что это за устройство, как работает турбокомпаундный двигатель и какие у него достоинства.

Что такое турбокомпаунд

Такая модификация применяется на дизельном моторе. В классическом виде двигатель имеет турбину, которая использует отработавшие газы для увеличения давления воздуха во впускном коллекторе.

Газовая турбина обеспечивает лучшее сгорание ВТС в цилиндрах, благодаря чему атмосфера получает меньше вредных веществ, а мотор приобретает увеличенную мощность. Однако этот механизм использует лишь часть высвобождающуюся энергию, когда выхлопные газы покидают выпускной коллектор.

Вот некоторые цифры. Температура отработанных газов на выходе из мотора может достигать около 750 градусов. Когда газ проходит через турбину, он раскручивает ее лопасти, за счет чего мотор получает дополнительный объем свежего воздуха. На выходе из турбины газы все еще горячие (их температура падает всего на сотню градусов).

Оставшаяся энергия используется специальным блоком, через который идет выхлоп. Устройство преобразует эту энергию в механическое воздействие, которое усиливает вращение коленвала.

Назначение

Суть компаундного блока заключается в повышении мощности коленчатого вала за счет энергии, которая просто удаляется в обычном двигателе в атмосферу. Дизель получает дополнительную прибавку к крутящему моменту, но при этом не задействует дополнительное топливо.

Принцип работы турбокомпаунда

Классический турбонаддув состоит из двух механизмов. Первый – газовый, крыльчатка которого приводится в движение за счет того, что в выпускном тракте создается давление. Второй механизм – компрессор, связанный с первый элементом. Его цель – нагнетать свежий воздух в цилиндры.

В основе дополнительного блока используется силовая турбина, которая стоит за основной. Чтобы устранить огромную разницу между вращением турбокомпаунда и маховика, используется гидравлический элемент – муфта. Ее пробуксовка обеспечивает согласование крутящего момента, поступающего от устройства и коленвала двс.

Вот небольшое видео того, как работает одна из модификаций турбокомпаундных моторов Volvo:

Volvo Trucks – D13 Turbo Compound engine

Схема работы турбокомпаунда

Вот краткая схема работы турбокомпаундного двигателя. Вначале в полость турбокомпрессора поступает отработанный газ, раскручивая основную турбину. Далее поток вращает крыльчатку данного механизма. Причем показатель оборотов может достигать 100 тысяч в минуту.

За контуром нагнетателя установлен блок компаунда. В его полость поступает поток, раскручивая его турбину. Этот показатель достигает 55 тысяч в минуту. Далее используется гидромуфта и понижающая передача, соединенная с коленчатым валом. Без гидромуфты устройство не сможет обеспечить плавное повышение мощности ДВС.

Такую схему имеет двигатель scania. На данном процессе осуществляется работа силовой установки DT 1202. Классический турбированный дизель был способен развить мощность в пределах 420л.с. После того, как производитель модернизировал силовой агрегат системой турбокомпаунда, его производительность увеличилась на 50 лошадей.

Преимущества и недостатки

Особенность инновационной разработки позволила достичь таких положительных результатов:

• Приличное повышение КПД двигателя, но при этом коленчатый вал не раскручивается сильнее обычного;
• Во время работы установка не требует дополнительного топлива, что не делает автомобиль более прожорливым;
• Благодаря наличию гидромуфты обеспечивается стабильность агрегата при резком изменении нагрузки;
• Двигатель работает намного мягче, потому что прирост мощности обеспечивается более эффективным вращением коленвала, но не за счет толчков от кривошипно-шатунного механизма;
• Долговечность агрегата не уменьшается, как если бы на обычный мотор поставили турбину. Наоборот, за счет разгрузки поршневого механизма его рабочий ресурс увеличивается.

К недостаткам относится тот фактор, что на разработку потрачено немало средств и дополнительная установка также потребует платы за модернизацию двигателя. Помимо высокой стоимости самого двигателя, его конструкция усложняется. Из-за этого обслуживание и, в случае необходимости, ремонт становится дороже, а мастера, четко понимающего устройство установки, найти сложнее.

Предлагаем небольшой тест-драйв турбокомпаундного дизеля:

Volvo FH I-Save – тестируем турбокомпаунд