Турбины с механизмом изменяемой геометрии
Турбина с изменяемой геометрией обеспечивает значительную гибкость в управлении степенью сжатия. В дизельных двигателях эта гибкость может быть использована для улучшения характеристик крутящего момента на низких оборотах, уменьшения задержки отклика турбокомпрессора и управления потоком рециркулируемых отработавших газов (EGR).
Альтернативой турбине с фиксированной геометрией является турбина с изменяемой геометрией. Преимущества турбин с изменяемой геометрией по сравнению с турбинами с перепускным клапаном включают:
- отсутствие потерь на дросселирование перепускного клапана;
- более высокое соотношение воздуха и топлива и более высокий пиковый крутящий момент на низких оборотах двигателя;
- улучшенные характеристики ускорения транспортного средства без необходимости использования турбин с большими насосными потерями на высоких оборотах двигателя;
- ·потенциал для снижения ΔP двигателя (разницы между давлениями во впускном и выпускном коллекторах);
- управление ΔP двигателя, которое может использоваться для управления потоком EGR в дизельных двигателях с системами EGR с контуром высокого давления (HPL);
- возможность обеспечения торможения двигателем;
Идея использования турбины с изменяемой геометрией в турбокомпрессоре возникла примерно в 1950-х годах. С тех пор появилось множество различных конструкций. Две наиболее распространённые — это турбина с поворотными лопатками и турбина с подвижной стенкой.
1. Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией с поворотными лопастями
1. Корпус турбины; 2. Лопатки с изменяемым углом наклона; 3. Регулировочное кольцо
Существует ряд различных аббревиатур, которые обычно используются для обозначения турбокомпрессоров с турбинами изменяемой геометрии. В большинстве случаев это товарные знаки, которые конкретный производитель использовал для обозначения своей продукции. В более общем смысле аббревиатура может использоваться в более общем смысле и не обязательно указывать на продукцию конкретного производителя. Вот некоторые из этих аббревиатур:
- VGT — турбокомпрессор с изменяемой геометрией (Cummins/Holset),
- VNT — турбина с регулируемым соплом (Honeywell/Garrett),
- VTG — изменяемая геометрия турбины (BorgWarner и ABB)
- VG — турбокомпрессор с изменяемой геометрией (MHI)
- VGS — турбокомпрессор с изменяемой геометрией (IHI)
- VTA — Турбина с изменяемой площадью (MAN Diesel & Turbo)
Во многих конструкциях турбина с изменяемой геометрией не имеет перепускного канала, поэтому она должна быть способна обрабатывать весь поток выхлопных газов двигателя, избегая при этом избыточного давления наддува и превышения допустимой частоты вращения турбокомпрессора.
Фундаментальное различие между турбиной с фиксированной и изменяемой геометрией заключается в том, что по сравнению с турбиной с фиксированной геометрией, турбина с изменяемой геометрией обеспечивает значительную гибкость в отношении соотношения давления и расхода на турбине и, как следствие, ΔP двигателя.
Эта гибкость может быть использована для улучшения характеристик крутящего момента на низких оборотах, уменьшения задержки турбокомпрессора, а в дизельных двигателях — для управления потоком рециркулируемого отработавшего газа (EGR).
