Турбонаддувы давно стали важной частью топливной системы ДВС, повышающим производительность и снижающим расход топлива. Благодаря постоянному стремлению к повышению эффективности, сокращению выбросов и оптимизации мощности технология турбонаддува получила значительное развитие. Ниже приведены некоторые из современных изобретений в области турбокомпрессоров, которые повысили возможности двигателей в различных отраслях промышленности.
Одним из наиболее заметных достижений в области современных технологий производства турбокомпрессоров является разработка электрических турбокомпрессоров. Традиционные турбокомпрессоры используют выхлопные газы для приведения в действие турбины, которая, в свою очередь, приводит в действие компрессор, нагнетающий в двигатель больше воздуха. Однако турбокомпрессоры с приводом от выхлопных газов могут страдать от "задержки турбонаддува" - задержки во времени отклика.
Электрические турбокомпрессоры решают эту проблему, используя электродвигатель для мгновенного включения компрессора. Это обеспечивает более быструю работу дроссельной заслонки и повышает эффективность двигателя. Электродвигатель также может выполнять функцию генератора для рекуперации энергии и обеспечения более стабильной подачи мощности при низких оборотах двигателя. Производители автомобилей, такие как Mercedes-Benz и Audi, внедряют электрические турбокомпрессоры в свои высокопроизводительные и гибридные автомобили.
Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией, также известные как VGT или турбокомпрессоры с изменяемым соплом (VNT), предназначены для оптимизации производительности в широком диапазоне оборотов двигателя. В этих турбокомпрессорах используются регулируемые лопасти в корпусе турбины, которые могут изменять подачу выхлопных газов на турбину. На низких оборотах лопасти сужаются, создавая более высокое давление и минимизируя задержку турбонаддува. На более высоких оборотах лопасти открываются, обеспечивая больший поток воздуха и максимальную мощность.
Эта технология оказалась особенно полезной в дизельных двигателях, обеспечивая лучшую топливную экономичность и повышенную производительность. Системы VNT получили широкое распространение в коммерческих автомобилях, спортивных автомобилях и даже судовых двигателях.
Двухступенчатый турбонаддув, также известный как твин-турбо, предполагает последовательное использование двух турбокомпрессоров для обеспечения оптимальной производительности в различных диапазонах оборотов. Существует два основных типа двухступенчатого турбонаддува:
-Последовательный твин-турбо: Турбонаддув меньшего размера используется на низких оборотах для быстрого переключения и уменьшения задержки, в то время как турбонаддув большего размера включается на более высоких оборотах для увеличения наддува и мощности. Эта система обеспечивает плавную подачу мощности во всем диапазоне оборотов.
Параллельный твин-турбо: Оба турбокомпрессора работают сообща, обеспечивая повышенный поток воздуха в двигатель. Эта система обычно используется в двигателях V-образной формы, где каждый турбокомпрессор питает один блок цилиндров.
Технология двухступенчатого турбонаддува широко используется в автомобилях с высокой производительностью и в тяжелых условиях эксплуатации, таких как грузовики и промышленное оборудование.
Регулирование температуры всегда было сложной задачей для турбокомпрессоров, учитывая экстремальные температуры, в которых они работают. Современные турбокомпрессоры с водяным охлаждением используют охлаждающую жидкость двигателя для регулирования температуры и предотвращения перегрева компонентов турбокомпрессора. Это не только увеличивает срок службы турбокомпрессора, но и позволяет ему работать более эффективно.
Водяное охлаждение особенно важно для высокопроизводительных и тяжелых условий эксплуатации, когда турбокомпрессор находится под постоянной нагрузкой высокого давления. Улучшив терморегулирование, производители могут расширить возможности турбонаддува без ущерба для надежности.
Турбокомпаундинг - это передовая технология, которая улавливает и преобразует избыточную энергию выхлопных газов, которая в противном случае была бы потрачена впустую. В этой системе дополнительная турбина соединена с коленчатым валом через механический привод, который помогает извлекать энергию из выхлопных газов. Этот процесс значительно повышает топливную экономичность и производительность двигателя.
Применение турбокомпонентов особенно эффективно в тяжелых условиях эксплуатации, таких как авиация, морские перевозки и крупногабаритные грузовики, где топливная экономичность имеет первостепенное значение. Растет интерес и к коммерческой авиации, где максимальная топливная экономичность напрямую приводит к экономии средств.
