Контроль давления наддува в турбокомпрессоре

Контроль давления наддува в турбокомпрессоре

Вал турбонагнетателя отработавших газов вращается все быстрее и быстрее с увеличением частоты вращения и мощности двигателя. Чем быстрее вращается турбина, тем больше воздуха поставляет компрессор, что, в свою очередь, ускоряет турбину за счет увеличения количества выхлопных газов. На определенной скорости компрессор достигает своего предела подачи, и механические и тепловые пределы турбонагнетателя или двигателя также могут быть превышены (например, трение в подшипниках).

Зарядка двигателя на низких скоростях может быть проблематичной в более высоких диапазонах. Поэтому турбонагнетатели без контроля давления наддува должны быть сконструированы таким образом, чтобы они работали на полную мощность при полной нагрузке, что создает очень большое турбо-запаздывание. Чтобы избежать этого, турбонагнетатели отработавших газов теперь оснащены регулятором давления наддува, который позволяет зарядному устройству иметь высокую мощность даже при низких расходах отработавших газов и при этом не превышать предельное значение нагрузки на высоких скоростях; скорость компрессора достигает скоростного плато. Это регулирование может происходить по-разному. Регулирование зарекомендовало себя с помощью перепускной заслонки (преимущественно в бензиновых двигателях) или через регулируемые направляющие лопатки (VTG, в основном в дизельных двигателях). В современных системах блок управления двигателем рассчитывает целевое давление наддува. Датчик давления, который обычно расположен перед дроссельной заслонкой, подает текущее фактическое давление наддува в блок управления двигателем. Задача управления давлением наддува состоит в том, чтобы как можно быстрее компенсировать разницу между заданным и фактическим давлением наддува. Для этого управление давлением наддува перемещает существующий привод (сточная заслонка или VTG) в качестве изменяемой переменной.

Оба привода управляются пневматически-механически или электрически. В пневматическом решении на стороне компрессора имеется датчик: при определенном давлении наддува он все больше регулирует перепускную заслонку или направляющие лопатки, что противодействует дальнейшему увеличению давления наддува. В более новых двигателях все чаще используются электрические приводы, которые также могут устанавливать промежуточные положения в дополнение к «открытому» или «закрытому». Преимущество электрического управления состоит в том, что клапан может быть установлен независимо от давления наддува во всей области карты. Это позволяет приводу реагировать на различные требования (например, отключение при взлете). Кроме того, давление наддува может быть кратковременно увеличено, чтобы включить «избыточный наддув». Кроме того, электрические средства управления имеют более высокую скорость срабатывания и более высокие запирающие усилия, чтобы уменьшить утечку с помощью клапана перепускной заслонки.