Различные типы турбонагнетателей

Когда речь заходит о «типах», то это в основном относится к принципу работы турбины, работающей на отработавшем газе. Турбины турбонагнетателей различаются радиальные, осевые и смешанные (Mixed Flow). Радиальные турбины стали уже стандартом для применения в легковом и грузовом транспорте, осевые турбины используются в крупногабаритных двигателях (например, судовых). И новым приложением для автомобильных двигателей стала смешанная турбина.

В осевой турбине колесо создает исключительно аксиальное направление потока. Такие турбины используются на судах с мощностью двигателя в зависимости от турбонагнетателя с 2000 кВт, но в судовых двигателях можно обнаружить и радиальные турбины.

Выбор типа нагнетателя, будет ли он осевой или радиальный, определяется диаметром колеса турбины. Осевой нагнетатель не может иметь малый диаметр, в противном случае от этого пострадает коэффициент полезного действия (малые длины лопаток, большие потери на зазорах). У радиальных турбин диаметр ограничивается прежде всего по эксплуатационно-техническим причинам (срок эксплуатации и нагрузка на лопатки за счет импульсов потока). Производитель судовых двигателей из Аугсбурга MAN B&W, который производит также и крупные нагнетатели, использует, например, радиальные турбины до моторной мощности около 4500 кВт в зависимости от турбонагнетателя. В диапазоне между 2000 и 4500 кВт появляется альтернатива радиальной турбине в виде осевой турбины, но здесь появляется и другой, стоимостной фактор: изготовление радиальной турбины по сравнению с осевой обходится почти в два раза дешевле.

Среди прочего осевые турбины характеризуются подключенным, неподвижно соединенным направляющим аппаратом (nozzle ring), который помимо редукции колебательных импульсов осуществляет оптимальное обтекание колеса турбины отработавшими газами двигателя.

Стандартом для двигателей легковых и грузовых автомобилей является радиальная турбина. Воздушный поток проходит центростремительно, то есть вращает колесо в радиальном направлении и покидает его в осевом направлении. О карте характеристик, эксплуатационных свойствах и параметрах радиальной турбины еще будет идти речь в этой книге.

В Японии с 1995 года производитель нагнетателей IHI использует турбинные колеса, которые по геометрии лопаток и углу обтекания отличаются от существующих радиальных турбин. Поток отработавшего газа подается на колесо у так называемой Mixed Flow-турбины не в радиальном, а в полуосевом направлении. В итоге получился какой-то «гермафродит» из радиальной и осевой турбин. Поэтому обтекание колеса выполняется наискосок снизу. Лопатки соответственно имеют пространственную кривизну, отчего внешний диаметр становится непостоянным. Mixed Flow-турбины также нашли применение в судостроении. Там они преимущественно и используются, поскольку их собственная техническая характеристика - в противоположность радиальным или осевым турбинам - коэффициент полезного действия турбины, может быть лучше согласована с линией гребного винта судового двигателя. Судовой двигатель действует исключительно при рабочей линии постоянной нагрузки и частоты вращения - совершенно противоположно двигателю грузовых автомобилей - не говоря уже о двигателях легковых автомобилей. Но от преимуществ такого экзотического типа турбинного колеса не отказались грузовые транспортные средства, поэтому Mixed Flow-турбины были опробованы на двигателях грузовых автомобилей и там широко запущены в серийное производство.

IHI все больше обращает внимание на сектор легковых автомобилей и постепенно дополняет свои конструктивные ряды Mixed Flow-турбинными колесами для использования в этой сфере. Из-за иных по типу эксплуатационных свойств двигателей легковых автомобилей Mixed Flow-турбина подверглась дальнейшему совершенствованию, поскольку в противоположность судовым двигателям серийный двигатель почти всегда находится в нестационарном режиме, то есть под переменной нагрузкой. Достигнутые IHI результаты многообещающи: использование в двигателях легковых автомобилей по сравнению с радиальной турбиной выявили отчетливо лучшие нестационарные свойства. Непосредственно в этой области Mixed Flow-турбины демонстрируют свое самое большое преимущество, а именно, минимальный диаметр колеса и связанная с этим малая инерция масс.

Похожие статьи:

Техническое обслуживание ходовой части
Неисправности элементов ходовой части (рамы, подвески осей и колёс) в основном возникают при эксплуатации автомобилей с нагрузкой, превышающей максимальную грузоподъёмность, а также при эксплуатации в тяжёлых условиях непрофиллированных дорог. К основным неисправностям передней оси относят прогиб б ...

Общие положения о транспортировке контейнеров в аэропортах
Транспортировка контейнеров к воздушному судну производится по окончании погрузки багажа на транспортное средство и оформления соответствующих, перевозочных документов (багажной ведомости, ярлыка на контейнер). Для транспортирования контейнеров и выполнения погрузочно-разгрузочных работ с ними долж ...

Характеристика зоны ТО-2
Зона ТО-2. Зона предназначена для проведения технического обслуживания №2 автомобилей. При ТО-2 проводят более глубокую проверку состояния всех механизмов и приборов автомобиля (со снятием приборов питания и электрооборудования для контроля и регулировки в специализированных цехах), выполнение в ус ...