Турбины с изменяемой геометрией сопла

История

Несмотря на свою пока недолгую историю, турбокомпрессоры с изменяемой геометрией турбины (VGT) успели произвести революцию в дизайне небольших дизельных двигателей. Изобретенная Garrett турбина с изменяемой геометрией сопла - VNTTM - находится на вершине технологии VGT более 10 лет подряд.

В 1989 первый VNT-турбокомпрессор Garrett был применен на коммерческом дизельном 12.5-литровом двигателе Nissan. Год спустя FIAT установил первый VNT-турбокомпрессор Garrett на своем легковом автомобиле (Croma), алаптировав его к 2.0-литровому дизельному двигателю с прямым впрыском. В 1995 был создан первый турбокомпрессор VNT MultivaneTM для 1.9-литрового дизельного двигателя Volkswagen-Audi с прямым впрыском, предназначенный для выполнения норм по эмиссии и снижения расхода топлива. Второе поколение этих турбин было выпущено в 1999. Одновременно была разработана менее дорогая версия турбокомпрессора VNT Slidevane™.

Как это работает

Принцип работы турбокомпрессора VNT от Garrett состоит в изменении сечения на входе колеса турбины с целью оптимизировать мощность турбины для заданной нагрузки. При низких оборотах двигателя и маленьком потоке газа турбокомпрессор VGT уменьшает сечение, увеличивая мощность турбины и давление наддува. На полной скорости работы двигателя и при высоком уровне газового потока турбокомпрессор VNT увеличивает площадь сечения, защищая себя от превышения оборотов и поддерживая давление наддува на уровне необходимом двигателю. Изменение площади сечения может управляться непосредственно давлением компрессора с помощью привода или системой управления двигателем с помощью вакуумного привода. Модели VNT Multivane для управления размером сечения используют мобильную многолопастную систему, где лопатки могут поворачиваться на своей оси, в то время как модели VNT Slidevane используют мобильную систему поршней.

Преимущества

Двигатель, укомплектованный турбокомпрессором VNT, имеет лучший отклик, производит большую мощность и крутящий момент, потребляет меньше топлива и обеспечивает снижение вредных выбросов по сравнению с двигателем, связанным с турбокомпрессором традиционным байпасом.Благодаря короткому времени отклика и плавному ускорению улучшается управляемость машиной и срок ее службы. По сравнению с турокомпрессором, оборудованным байпасом, турбокомпрессор VNT, более эффективный в более широком диапазоне величин потока, имеет следующие 3 основных преимущества:

• Более высокая мощность: при определенной скорости двигателя и для заданного давления наддува модели VNT обеспечивают большую разность давлений и снижают температуру газов на выходе из двигателя.
• Больший крутящий момент: при низких оборотах двигателя модели VNT обеспечивают повышенное давление наддува.
• Экономия топлива и снижение выброса вредных веществ в атмосферу: контролируемые непосредственно системой управления двигателем, турбокомпрессоры VNT оптимизируют сгорание.

Применение

В Европе турбокомпрессоры VGT быстро становятся стандартом для дизельных легковых автомобилей и коммерческого грузового транспорта. Фактически половина всех европейских дизельных двигателей объемом от 1.2 до 4.0 литров оснащены турбинами VGT. Во всем мире ведущие производители двигателей - BMW-Rover, Lancia-Alfa Romeo-Fiat, Ford-Volvo, Saab -Opel-Vauxhall, Renault-Nissan, Daimler Chrysler-Mcc, Peugeot-Citroen, Volkswagen-Audi-Seat-Skoda и Isuzu - используют турбокомпрессоры VNT от Garrett. В связи с ужесточающимися экологическими требованиями, будущее турбокомпрессоров VNT связано с разработками моделей для бензиновых двигателей.