Технология двигателя TSI - особенности конструкции двойного турбонаддува

В конструкции были реализованы:

- двойной турбонаддув;

- турбонаддув;

- непосредственный впрыск топлива.

Двойной наддув двигателя TSI

Двойной наддув в зависимости от потребности двигателя обеспечивается двумя устройствами: турбокомпрессором и механическим нагнетателем. Применение двух устройств для наддува, позволяет обеспечить номинальный крутящий момент на широком диапазоне оборотах двигателя.

Механический нагнетатель типа Roots, состоит из двух роторов, вращающихся в противоположенных направлениях. Это позволяет всасывать воздух с одной стороны, сжимать и нагнетать его с другой. Механический нагнетатель обладает ременным приводом от коленчатого вала. Активизирование этого привода происходит при помощи магнитной муфты. Также, устанавливается регулировочная заслонка, для регулировки давления наддува параллельно компрессору.

В двигателе TSI устанавливается стандартный турбокомпрессор, где охлаждение воздуха достигается с помощью интеркулера воздушного типа. Но для эффективной работы такой системы с двойным турбонаддувом используется система управления двигателем, которая включает в себя:

Датчики

- датчик давления во впускном турбопроводе;

- датчик давления наддува;

- датчик давления во впускном коллекторе;

- потенциометр регулирующей заслонки.

Исполнительные механизмы

- исполнительная муфта;

- серводвигатель регулирующей заслонки;

- клапан ограничения наддува;

- клапан рециркуляции турбокопрессора.

Датчики давления объединены с датчиками температуры воздуха, при этом они отслеживают показания давления системы после: нагнетателя, компрессора и интеркулера.

Магнитная муфта необходима для включения механического нагнетателя. Муфту включает блок управления двигателем, посредством отправки сигнала. При этом на магнитную катушку подается напряжение. Образуется электромагнитное поле, которое притягивает фрикционный диск и замыкает его со шкивом. Механический компрессор начинает вращаться. Вращение осуществляется до тех пор, пока на магнитную катушку подается напряжение.

Серводвигатель выполняет поворот регулирующей заслонки. Если заслонка закрыта, весь всасывающий воздух будет проходить через компрессор. Управления заслонки позволяет регулировать давление в наддува механического компрессора. При этом часть сжатого воздуха, снова будет подаваться в компрессор и давление наддува снизиться. Если компрессор не будет работать, то заслонка полностью будет открыта.

Клапан ограничения давления наддува будет срабатывать в ситуации, когда отработанные газы начнут создавать избыточное давление наддува. Клапан обеспечивает работу вакуумного привода, что позволяет открыть перепускной клапан. Часть отработанных газов пойдет мимо трубы.

Клапан рециркуляции турбокомпрессора позволяет обеспечивать работу системы на принудительном холостом ходу, когда закрыта дроссельная заслонка. Он позволяет исключить возможность создания избыточного давления между дроссельной заслонкой и турбокомпрессором.

Принцип работы двойного наддува двигателя TSI

Система наддува работает в нескольких режимах в зависимости от нагрузки на двигатель:

- режим без наддува (до 1000 об/мин);

- режим работы с механическим нагнетателем (1000-2400 об/мин);

- режим работы механического нагнетателя с турбокомпрессором (2400-3500 об/мин);

- режим работы турбокомпрессора (свыше 3500 об/мин).

На холостых оборотах, нагрузка на двигатель слабая и механический нагнетатель выключен, регулирующая заслонка при этом открыта. Турбокомпрессор не создает давления наддува, энергия отработанных газов невелика.

Начинает расти число оборотов двигателя, при этом включается работать механический нагнетатель и создает давление наддува (0,17 МПа), регулирующая заслонка закрывается. Небольшое дополнительное сжатие воздуха обеспечивает турбокомпрессор.

Когда коленчатый вал двигателя начинает вращаться в пределах 2400-3500 об/мин, то основное давление наддува начинает создавать турбокомпрессор. Механический нагнетатель подключается при необходимости, например если производится ускорение (резкое открытие дроссельной заслонки). Давление наддува при этом может достигать 0,25 Мпа.

Свыше 3500 об/мин работа системы осуществляется только за счет турбокомпрессора. Механический нагнетатель отключается. Регулирующая заслонка открывается, что бы снизить давление. Для того, что бы не произошло детонации двигателя, на высоких оборотах давление снижается. При вращении коленчатого вала с 5500 об/мин давление составит примерно 0,18 Мпа.

Турбонаддув двигателя TSI

В двигателях TSI наддув обеспечивается в основном турбокомпрессором, он позволяет достичь номинального крутящего момента уже на низких оборотах двигателя и сохранять его в широких приделах (от 1500 до 4000 об/мин). Механический нагнетатель как раз и помогает достигать номинального значения крутящего момента на низких оборотах двигателя, а в последствии, при увеличении оборотов, он сначала включается по необходимости, а после дает возможность турбокомпрессору самостоятельно обеспечивать давление турбонаддува. Для улучшения характеристика работы турбокомпрессора, были получены за счет снижения инерции вращающихся частей: уменьшили наружный диаметр рабочего колеса турбины и компрессора.

Схема турбонаддува двигателя TSI

Традиционно регулирование наддува в системе осуществляется с помощью перепускного клапана. Сам клапан может обладать электрическим или пневматическим приводом. Пневматический привод работает за счет электромагнитного клапана ограничения давления наддува. Электрический привод управляется электрическим направляющим устройством, состоящим из электродвигателя, рычажным механизмом и датчиком положения устройства.

Система охлаждения воздуха начинает работу по сигналу блока управления двигателем включением насоса. Поток нагретого воздуха проходит через пластины и охлаждается, газы в свою очередь отдают его жидкость, которая охлаждается в радиаторе после прохождения контура с помощью насоса. После охлаждения жидкости в радиаторе процесс повторяется по кругу.

Комментарии

Комментариев пока нет