Управление отработавшим газом в турбокомпрессоре

Также и другое направление в системах выпуска обуславливает сегодня наличие мастерства у конструкторов: оно относится к размещению каталитических нейтрализаторов и учету связанных с ними термических параметров, чтобы нейтрализаторы при холодном запуске по возможности раньше смогли начать свою работу. Сначала о самом нейтрализаторе: поскольку он как деталь является мешающим фактором (вследствие

противодавления) в системе выпуска отработавших газов, то конструктивно должен в этом отношении как можно меньше бросаться в глаза. Преимуществами обладают металлические каталитические нейтрализаторы, которые по своему материалу, по сравнению с керамическими нейтрализаторами, допускают более тонкие стенки и большие поперечные сечения в сотовой структуре. Это снижает, в конечном счете, и противодавление, но является очень дорогим удовольствием. Металлическими каталитическими нейтрализаторами вооружил Porsche свой 911 Turbo (Biturbo, модельный год 1994). Porsche уже давно догадывался о достоинствах металлических каталитических нейтрализаторов; его двигатель без наддува имел их уже в 1988 году. На 911 Turbo использовался носитель с так называемой «TS»-структурой. Эта структура гарантировала не только эффективное прохождение отработавшего газа и соответствующую нейтрализацию, но к тому же имела еще и то преимущество, что плотность ячеек при одинаковом объеме и одинаковой эффективности слабо падает - что к тому же способствует небольшому противодавлению и одновременно еще меньшему весу.

Металлический нейтрализатор имел в свое время и эффективный турбодвигатель Opel Calibra; он даже предполагался в те времена для крупносерийного производства. Из металла были также изготовлены предварительные нейтрализаторы 2,7-литровых Biturbo Audi. Так как и в этой сфере играет свою роль стоимостной фактор, то сегодня чаще всего можно встретить еще и распространенные керамические нейтрализаторы.

Другая проблема, связанная с нейтрализаторами, сравнима с квадратурой круга: нейтрализатор должен быть расположен поближе к головке цилиндра и его пусковая температура свыше 300° С должна быть достигнута как можно раньше. Естественно, что у турбодвигателей это возможно не без особых затруднений, так как турбина находится спереди (и здесь имеет место существенное преимущество механического наддува). И еще у нейтрализатора появилась одна проблема: турбонагнетатель, который живет за счет спада температуры, съедает существенную часть тепла отработавших газов для работы турбины, и для нейтрализатора по существу ничего не остается.

Чтобы решить эту проблему, производители турбодвигателей могут использовать несколько возможностей. Одна из них: нейтрализаторы размещаются как можно ближе к турбине; Porsche даже встроил в своих 968 «S» и «RS» турбодвигателях в 1993 году собственные нейтрализаторы после перепускного канала. Обычно перепускной поток «без обработки» подводится к основному нейтрализатору. И все-таки такой отдельный нейтрализатор для перепускного канала до сих пор остается единственным в своем роде.

В 944 Turbo в 1985 году было реализовано еще одно свойство, которое сегодня можно очень хорошо использовать равным образом и для раннего запуска процесса нейтрализа­ции катализаторов: в выпускных каналах дви­гателя были размещены так называемые керамические Portliner (где они, однако, были предназначены не для обслуживания нейтрализатора, поскольку в 1985 году они еще не стали необходимостью. Portliner были предназначены скорее для предотвращения выхода находящегося в канале тепла наружу к головке цилиндра, чтобы не нагружать систему охлаждения двигателя). Обусловленная этим высокая температура отработавших газов приводила к лучшему характеру срабатывания турбины. Porsche перенял эту идею и реализовал в своем Biturbo, причем помимо преимущества лучшего характера срабатывания турбины и нейтрализаторы уже весьма рано почувствовали для себя драгоценное тепло. Audi остановился для своего Biturbo на более дорогостоящей альтернативе выпускного коллектора с изолированными воздушными зазорами, который делал двойные выдохи. При этом вместо обычного ранее распространенного тяжелого чугунного литого коллектора появилась стальная конструкция (что, кроме того, привело с собой и преимущества в весе), которая функционировала по принципу «Thermoskannen». Метод, который использует воздух в качестве изолятора, чаще можно было встретить у двигателей без наддува в форме коллекторов с изолированными воздушными зазорами. Аналогичный коллектор также появился и у дизельных двигателей: Audi встроил его в свой V6 TDI, чтобы далее оптимизировать характер срабатывания турбины. Как очень толковая, представлялась в этом отношении и конструкция «целостного турбонагнетателя», которую впервые реализовал Opel в 2,0-литровом четырех -цилиндровом двигателе Calibra. В этой концепции и нейтрализатор, естественно, продвинулся немного выше, в направлении головки цилиндра.

В концепции системы выпуска следует по возможности отказаться от изгибаний или запутанной укладки трубопроводов. «Аккуратная» прокладка трубопроводов с короткими путями имеет наивысшее значение, особенно для коэффициента полезного действия турбины.

 Скачать реферат