Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Турбокомпре́сори зі змі́нною геоме́трією (ТЗГ) (англ. variable-geometry turbochargers, VGT або англ. variable-nozzle turbines, VNT) — тип турбокомпресорів/турбонагнітачів, що мають можливість зміни площі перетину прохідного отвору для відпрацьованих газів на вході колеса турбіни з метою оптимізації потужності турбіни залежно від навантаження на двигуні.
Необхідність регулювання площі перетину обумовлена тим, що оптимальне його значення при низьких обертах істотно відрізняється від оптимального перетину при високих обертах. Якщо перетин вхідного отвору класичного турбокомпресора занадто великий, то на малих обертах ефективність турбокомпресора буде низькою (спостерігається явище «турбоями»). Якщо перетин занадто малий, то ефективність буде низькою на великих обертах.
Принцип роботи
Принцип роботи турбіни із змінною геометрією крильчатки ґрунтується на регулюванні потоку відпрацьованих газів, які направляються на колесо турбіни. Регулювання дозволяє підлаштовувати прохідний перетин для потоку газів під режим роботи двигуна.
При малих обертах двигуна турбіна обертається повільно. Зменшення прохідного перетину потоку відпрацьованих газів приводить до зростання швидкості цього потоку а, отже, і зростання частоти обертання турбіни нагнітача без зміни обсягу надходження вихлопних газів. На високій швидкості прохідний перетин збільшується. Це передбачено для підтримки безпечного тиску всередині системи і запобігання перегріву.
За рахунок можливості зміни площі перетину ТЗГ (VGT) розширюється зона дії системи турбрнаддування, покращується чутливість двигуна до зміни ступеня натиснення на педаль акселератора й, підвищується потужність і крутний момент, зменшується споживання пального та кількість шкідливих викидів.
ТЗГ частіше зустрічаються на дизельних двигунах. Це пов'язане з тим, що ТЗГ надійніше працюють при відносно нижчих температурах, характерних для дизельних двигунів. Завдяки використанню нових зносостійкіших матеріалів ТЗГ все частіше встановлюють на бензинових двигунах, особливо спортивних автомобілів.
Конструктивні особливості
ТЗГ відрізняються від класичних турбокомпресорів наявністю кільця із спеціальних лопатей. Лопаті мають особливу аеродинамічну форму, яка підвищує ефективність наддування. У малопотужних двигунах (легкові та спортивні автомобілі, малотоннажні вантажівки) перетин регулюється шляхом зміни орієнтації цих лопатей.
У двигунах великої потужності лопаті не повертаються, а покриваються спеціальним кожухом xb переміщаються уздовж осі камери (ТЗГ із ковзними лопатями).
Урухомлення лопатей здійснюється за допомогою мембранного вакуумного приводу, сервоприводу, гідравлічного або пневматичного приводу.
Є кілька модифікацій конструкції ТЗГ. Зокрема, деякі з них мають на меті зменшення ефективності турбокомпресора при заданих умовах. Наприклад, на шкоду ефективності може бути підвищена робоча температура — для повнішого згоряння палива.
Виробництво
Турбокомпресори з поворотними лопатями виробляються у США («BorgWarner», «Honeywell», «Garrett Motion»), в Україні (Турбоком) і в Японії («Mitsubishi»). Цей тип ТЗГ найчастіше використовується в легкових автомобілях (в тому числі гоночних), сільськогосподарській техніці та малотоннажних вантажівках.
Турбокомпресори з ковзними лопатями виробляються у Великій Британії («Holset»). Цей тип ТЗГ найчастіше використовується у великовантажних автомобілях та позашляховиках.
-
![image]()
Розріз турбокомпресоа зі змінною геометрією (VW Golf, Diesel) -
![image]()
Вихідний бік нагнітача з поворотним лопатями -
![image]()
Вид турбокомпресора з боку нагнітального колеса
Історична довідка
Поворотно-лопатева конструкція ТЗГ була вперше розроблена американською компанією [en]» і запатентована у 1953 році.
Хоча технологія ТЗГ знайшла широке використання в дизельних двигунах, її важко було запровадити у бензинових двигунах. Це пояснюється тим, що вихлопні гази бензинових двигунів можуть досягати до 950 °C проти 700…800 °C у дизельних двигунах. Звичайні матеріали та конструкції не можуть надійно працювати за таких температур.
Одним з перших серійних автомобілів, які використали такі турбокомпресори на бензинових двигунах, була Honda Legend 1988 року, на якій 2-літрові двигуни V6 оснащувались ТЗГ з водяним охолодженням.
У тому ж році компанія «Garrett Motion» випустила турбокомпресор VNT-25 для використання в обмеженій експериментальній партії автомобілів [en]», як модифікації автомобіля «Dodge Shadow» з 2,2-літровим двигуном «Chrysler K». Однак у 1989 році було випущено лише 500 автомобілів. Ні група Chrysler, ні будь-які інші автовиробники не пішли цим шляхом.
Зі збільшенням коефіцієнта стиснення, сучасні бензинові двигуни мають температуру вихлопу все вищу і вищу. Експерти вважають, що вона може перевищити 1000 °C. Можливо, саме тому технологія ТЗГ для бензинових двигунів так і не увійшла в серійне виробництво.
«BorgWarner» нарешті розробив турбокомпресор ТЗГ для використання у 3,6-літровому двигуні в Porsche 911 (997) Turbo 2007 року. Обидві фірми відмовилися розкривати технічні деталі, але заявили, що використовують «термостійкі матеріали, отримані з аерокосмічної технології»
У 2012 році з'явились ТЗГ, обладнані внутрішніми датчиками тиску і температури. Такі ТЗГ динамічно змінюють перетин відповідно до характеристик робочого середовища у кожний конкретний момент, що дозволяє суттєво знизити витрату пального.
Альтернативні назви
Турбокомпресори зі змінною геометрією в англомовних країнах найчастіше називаються «variable-geometry turbochargers» (VGT), але також можуть використовуватись й інші назви:
- Variable-Nozzle Turbine (VNT)
- Variable-Area Turbine Nozzle (VATN)
- Variable-Turbine Geometry (VTG)
- Variable-Geometry Turbo (VGT)
- Variable-Vane Turbine (VVT)
Примітки
- Variable Geometry Turbochargers
- How does Variable Turbine Geometry work?
- US patent 2860827, Egli Hans, "Turbosupercharger", issued 1953-06-08
- AutoZine Technical School — Turbocharging
- The 1989 Dodge Shelby CSX-VNT Was the Pinnacle of Turbo K-Car Radness // Motortrend
Джерела
- Thomas Veltman Variable-Geometry Turbochargers. — Stanford University, 2010.
- Riccardo Buratti Di Diesel Engine with Variable Geometry Turbocharger (VGT): A Model Based Boost Pressure Control Strategy // Meccanica. Volume 32, Issue 5 , pp 409—421.
Посилання
| Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Турбокомпресор зі змінною геометрією |
- Cummins Turbochargers & Air Handling
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Turbokompre sori zi zmi nnoyu geome triyeyu TZG angl variable geometry turbochargers VGT abo angl variable nozzle turbines VNT tip turbokompresoriv turbonagnitachiv sho mayut mozhlivist zmini ploshi peretinu prohidnogo otvoru dlya vidpracovanih gaziv na vhodi kolesa turbini z metoyu optimizaciyi potuzhnosti turbini zalezhno vid navantazhennya na dviguni Turbokompresor zi zminnoyu geometriyeyu Volvo FM Turbokompresor zi zminnoyu geometriyeyu vid kompaniyi en zrobeno viriz dlya demonstraciyi konstruktivnih osoblivostej Neobhidnist regulyuvannya ploshi peretinu obumovlena tim sho optimalne jogo znachennya pri nizkih obertah istotno vidriznyayetsya vid optimalnogo peretinu pri visokih obertah Yaksho peretin vhidnogo otvoru klasichnogo turbokompresora zanadto velikij to na malih obertah efektivnist turbokompresora bude nizkoyu sposterigayetsya yavishe turboyami Yaksho peretin zanadto malij to efektivnist bude nizkoyu na velikih obertah Princip robotiPrincip roboti turbini iz zminnoyu geometriyeyu krilchatki gruntuyetsya na regulyuvanni potoku vidpracovanih gaziv yaki napravlyayutsya na koleso turbini Regulyuvannya dozvolyaye pidlashtovuvati prohidnij peretin dlya potoku gaziv pid rezhim roboti dviguna Pri malih obertah dviguna turbina obertayetsya povilno Zmenshennya prohidnogo peretinu potoku vidpracovanih gaziv privodit do zrostannya shvidkosti cogo potoku a otzhe i zrostannya chastoti obertannya turbini nagnitacha bez zmini obsyagu nadhodzhennya vihlopnih gaziv Na visokij shvidkosti prohidnij peretin zbilshuyetsya Ce peredbacheno dlya pidtrimki bezpechnogo tisku vseredini sistemi i zapobigannya peregrivu Za rahunok mozhlivosti zmini ploshi peretinu TZG VGT rozshiryuyetsya zona diyi sistemi turbrnadduvannya pokrashuyetsya chutlivist dviguna do zmini stupenya natisnennya na pedal akseleratora j pidvishuyetsya potuzhnist i krutnij moment zmenshuyetsya spozhivannya palnogo ta kilkist shkidlivih vikidiv TZG chastishe zustrichayutsya na dizelnih dvigunah Ce pov yazane z tim sho TZG nadijnishe pracyuyut pri vidnosno nizhchih temperaturah harakternih dlya dizelnih dviguniv Zavdyaki vikoristannyu novih znosostijkishih materialiv TZG vse chastishe vstanovlyuyut na benzinovih dvigunah osoblivo sportivnih avtomobiliv Konstruktivni osoblivostiTurbokompresor zi zminnoyu geometriyeyu u rozrizi Vidno kilce z lopatej TZG vidriznyayutsya vid klasichnih turbokompresoriv nayavnistyu kilcya iz specialnih lopatej Lopati mayut osoblivu aerodinamichnu formu yaka pidvishuye efektivnist nadduvannya U malopotuzhnih dvigunah legkovi ta sportivni avtomobili malotonnazhni vantazhivki peretin regulyuyetsya shlyahom zmini oriyentaciyi cih lopatej U dvigunah velikoyi potuzhnosti lopati ne povertayutsya a pokrivayutsya specialnim kozhuhom xb peremishayutsya uzdovzh osi kameri TZG iz kovznimi lopatyami Uruhomlennya lopatej zdijsnyuyetsya za dopomogoyu membrannogo vakuumnogo privodu servoprivodu gidravlichnogo abo pnevmatichnogo privodu Ye kilka modifikacij konstrukciyi TZG Zokrema deyaki z nih mayut na meti zmenshennya efektivnosti turbokompresora pri zadanih umovah Napriklad na shkodu efektivnosti mozhe buti pidvishena robocha temperatura dlya povnishogo zgoryannya paliva VirobnictvoTurbokompresori z povorotnimi lopatyami viroblyayutsya u SShA BorgWarner Honeywell Garrett Motion v Ukrayini Turbokom i v Yaponiyi Mitsubishi Cej tip TZG najchastishe vikoristovuyetsya v legkovih avtomobilyah v tomu chisli gonochnih silskogospodarskij tehnici ta malotonnazhnih vantazhivkah Turbokompresori z kovznimi lopatyami viroblyayutsya u Velikij Britaniyi Holset Cej tip TZG najchastishe vikoristovuyetsya u velikovantazhnih avtomobilyah ta pozashlyahovikah Rozriz turbokompresoa zi zminnoyu geometriyeyu VW Golf Diesel Vihidnij bik nagnitacha z povorotnim lopatyami Vid turbokompresora z boku nagnitalnogo kolesaIstorichna dovidkaPovorotno lopateva konstrukciya TZG bula vpershe rozroblena amerikanskoyu kompaniyeyu en i zapatentovana u 1953 roci Hocha tehnologiya TZG znajshla shiroke vikoristannya v dizelnih dvigunah yiyi vazhko bulo zaprovaditi u benzinovih dvigunah Ce poyasnyuyetsya tim sho vihlopni gazi benzinovih dviguniv mozhut dosyagati do 950 C proti 700 800 C u dizelnih dvigunah Zvichajni materiali ta konstrukciyi ne mozhut nadijno pracyuvati za takih temperatur Odnim z pershih serijnih avtomobiliv yaki vikoristali taki turbokompresori na benzinovih dvigunah bula Honda Legend 1988 roku na yakij 2 litrovi dviguni V6 osnashuvalis TZG z vodyanim oholodzhennyam U tomu zh roci kompaniya Garrett Motion vipustila turbokompresor VNT 25 dlya vikoristannya v obmezhenij eksperimentalnij partiyi avtomobiliv en yak modifikaciyi avtomobilya Dodge Shadow z 2 2 litrovim dvigunom Chrysler K Odnak u 1989 roci bulo vipusheno lishe 500 avtomobiliv Ni grupa Chrysler ni bud yaki inshi avtovirobniki ne pishli cim shlyahom Zi zbilshennyam koeficiyenta stisnennya suchasni benzinovi dviguni mayut temperaturu vihlopu vse vishu i vishu Eksperti vvazhayut sho vona mozhe perevishiti 1000 C Mozhlivo same tomu tehnologiya TZG dlya benzinovih dviguniv tak i ne uvijshla v serijne virobnictvo BorgWarner nareshti rozrobiv turbokompresor TZG dlya vikoristannya u 3 6 litrovomu dviguni v Porsche 911 997 Turbo 2007 roku Obidvi firmi vidmovilisya rozkrivati tehnichni detali ale zayavili sho vikoristovuyut termostijki materiali otrimani z aerokosmichnoyi tehnologiyi U 2012 roci z yavilis TZG obladnani vnutrishnimi datchikami tisku i temperaturi Taki TZG dinamichno zminyuyut peretin vidpovidno do harakteristik robochogo seredovisha u kozhnij konkretnij moment sho dozvolyaye suttyevo zniziti vitratu palnogo Alternativni nazviTurbokompresori zi zminnoyu geometriyeyu v anglomovnih krayinah najchastishe nazivayutsya variable geometry turbochargers VGT ale takozh mozhut vikoristovuvatis j inshi nazvi Variable Nozzle Turbine VNT Variable Area Turbine Nozzle VATN Variable Turbine Geometry VTG Variable Geometry Turbo VGT Variable Vane Turbine VVT PrimitkiVariable Geometry Turbochargers How does Variable Turbine Geometry work US patent 2860827 Egli Hans Turbosupercharger issued 1953 06 08 AutoZine Technical School Turbocharging The 1989 Dodge Shelby CSX VNT Was the Pinnacle of Turbo K Car Radness MotortrendDzherelaThomas Veltman Variable Geometry Turbochargers Stanford University 2010 Riccardo Buratti Di Diesel Engine with Variable Geometry Turbocharger VGT A Model Based Boost Pressure Control Strategy Meccanica Volume 32 Issue 5 pp 409 421 PosilannyaVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Turbokompresor zi zminnoyu geometriyeyuCummins Turbochargers amp Air Handling