Турбокомпрессоры 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 масло-газовых 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 Garrett разработала уплотнительное кольцо из карбона, которое применяется на автомобильных турбокомпрессорах T2, T25 иT3. 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.).

Дизельный вариант / Бензиновый вариант

Типы роторов турбин для турбокомпрессоров

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 KKK, 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. 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.