Примечание: см. соответствующий раздел в главе "Системы турбонаддува, впуска и выпуска (двигатель D4CB (WGT))".
Турбокомпрессор
В целях форсирования двигателя для увеличения количества поступающего в цилиндры двигателя воздуха, а следовательно, и топлива, применяют тот или иной вид наддува. На двигателе D4CB устанавливается турбокомпрессор, использующий для нагнетания воздуха в цилиндры энергию отработавших газов.
Работа турбокомпрессора
Отработавшие газы, имеющие довольно высокую температуру, подводятся к колесу турбины, вызывая вращение колеса. При вращении турбины газы расширяются и передают на вал агрегата избыточную мощность, расходуемую на сжатие воздуха в компрессоре, расположенном на общем валу с турбиной. Частота вращения вала турбокомпрессора изменяется в диапазоне 20000-115000 об/мин, что сопровождается характерным "свистом" турбины.
Система изменения геометрии турбокомпрессора
На двигатель D4CB в модификации VGT устанавливается турбокомпрессор с системой изменения геометрии (изменения положения лопаток, размещенных в сопловом аппарате).
Главные преимущества турбокомпрессора с измененяемой геометрией заключается в следующем.
При работе на низких оборотах коленчатого вала двигателя для обычного турбокомпрессора с клапаном перепуска отработавших газов (двигатель D4CB в модификации WGT) существует такое явление, называемое "турбо-ямой", вызванное уменьшением потока (количества) и давления (а с ним и скорости) отработавших газов. Иными словами, поток отработавших газов недостаточен для вывода турбины, связанной непосредственно с компрессором, на рабочие обороты, на которых и эффективен турбокомпрессор. Следовательно, давление наддува падает, а с ним уменьшается и наполнение цилиндров, и крутящий момент двигателя. Использование турбокомпрессора с изменяемой геометрией позволяет избежать явления "турбо-ямы" путем изменения проходного сечения в сопловом аппарате турбины. При уменьшении проходного сечения в сопловом аппарате турбины увеличивается давление отработавших газов перед ним, которое затем преобразуется после прохождения через сопловой аппарат в скорость потока, набегающего на колесо турбины. Скорость колеса турбины увеличивается, увеличивается скорость колеса компрессора, а следовательно, и давление наддува.
При работе на высоких оборотах коленчатого вала двигателя для обычного турбокомпрессора с клапаном перепуска отработавших газов возникает противоположное явление: увеличивается поток и давление отработавших газов, возрастает скорость колеса турбины. Поскольку турбокомпрессор не может работать на оборотах выше предельно допустимых (иначе турбокомпрессор пойдет в разнос и неизбежна его поломка), приходится обороты принудительно ограничивать. Ограничение оборотов достигается установкой перепускного клапана, стравливающего давление, а с ним полезную энергию отработавших газов. В случае применения турбокомпрессора с изменяемой геометрией необходимость использования перепускного клапана отпадает: установка лопаток позволяет снизить до минимума инерционность потока отработавших газов. Изменение положения лопаток производится с помощью пневмопривода (шток которого связан рычагом механизма управления положением лопаток), управляемого электромагнитным клапаном системы изменения положения лопаток.
Турбокомпрессор с системой изменения геометрии.
