Home / Colectia 2016 / Principiul de functionare a turbinei cu geometrie variabila

Principiul de functionare a turbinei cu geometrie variabila

    Principiul de functionare a turbinei cu geometrie variabila

Turbinele cu geometrie variabila (TGV), reprezinta o familie a turbinelor, gandite pentru a permite raportului efectiv al turbinei, sa se schimbe in functie de conditiile de functionarea ale motorului.

Introducerea turbosuflantei cu geometrie variabila (TGV) in 1989 si evolutia ei in cursul anilor 90 si in secolul 21, au adus turbosuflanta la rangul de cel mai de succes concept de crestere a performantelor motorului. Tehnologia, implica folosirea unui carter- turbina care isi schimba configuratia interna pentru a se adapta la nevoia specifica motorului, de aer comprimat (cazul diesel) sau amestec de combustibil (cazul benzina). Tehnologia cu geometrie variabila, permite turbosuflantei,  sa creasca puterea motorului in toata gama de viteze.  Turbosuflantele cu geometrie variabila, ajuta la controlul emisiilor de monoxid de azot generate de motoarele diesel, prin dezvoltarea unui sistem de refolosire a gazelor arse si reintroducerea lor in camera de ardere a motorului.

Turbosuflanta,  este un element cheie in folosirea motoarelor moderne alimentate cu benzina sau motorina, inginerii auto lucrand in prezent la dezvoltarea unor motoare care ofera performante cu emisii scazute de CO2. Reducerea dimensiunilor motorului si injectia directa, reprezinta viitorul motorului supraalimentat,  turbosuflanta fiind cea care va aduce o contributie importanta la cresterea puterii motorului si scaderea impactului emisiilor asupra mediului inconjurator. Astfel de turbosuflante,  functioneaza la 1050 grade C permitand ca proprietatile combustibililor sa fie optimizate pentru respectarea normelor emisiilor si CO2.

Turbinele cu geometrie variabila (TGV), reprezinta o familie turbinelor, gandite pentru a permite raportului efectiv al turbinei sa se schimbe in functie de conditiile de functionarea ale motorului.

Acest lucru, se face pentru ca un raport optim la viteze reduse, este foarte diferit de cel la viteze mari. In cazul in care raportul este prea mare, turbina nu va reusi sa creeze stimulare la viteze mici; daca este prea mic, aceasta va sufoca motorul la viteze mari, ducand la o presiune mare a tevii de esapament si la o putere scazuta. Prin modificarea geometriei turbinei, motorul va accelera, iar raportul acesteia poate fi obtinut la valoarea optima. Din cauza asta, TGV-urile au o intarziere mica, un impuls scazut si sunt foarte eficiente la viteza mai mari. Acestea nu au nevoie de valve.

Modelele cele mai comune
Doua dintre cele mai comune implementari includ o elice cu o forma aerodinamica pusa in carcasa turbinei. In general, pentru motoarele mai mici, elicea se roteste la unison. Pentru motoarele mari, aceasta elice nu se invarte, dar in schimb, latimea axiala a admisiei este blocata selectiv de un perete axial

La camioane, turbocompresoarele cu geometrie variabila sunt, de asemenea, utilizate pentru a controla raportul de evacuare recirculat inapoi, in admisia motorului (acestea pot fi controlate pentru a creste selectiv evacuarea presiunii colectorului ce o depaseste pe cea a colectorului de admisie, care promoveaza recircularea gazelor de esapament (RGE). Desi contrapresiunea excesiva a motorului este in detrimentul economiei de combustibil, asigurarea unei rate RGE suficienta, chiar si in timpul evenimentelor tranzitorii (de exemplu, la schimbarea vitezelor) pot fi suficiente pentru a reduce emisiile de oxid de nitrogen fata de cele cerute de legislatia emisiilor (de exemplu, Euro 5 pentru Europa si 10 pentru APE Statele Unite ale Americii).

 

 

 

 

Prin modificarea geometriei variabile, motorul va accelera, iar raportul turbinei va fi mentinut la valoarea optima.

Turbocompresor VGT, are o duza reglata variabil, ceea ce inseamna ca presiunea de incarcare poate varia. Duza turbocompresorului VGT, este reglata pe baza sarcinii motorului, printr-un element de actionare situat pe turbo. Elementul de actionare primeste informatii de la unitatea de control al motorului (EECU). Cu o acceleratie mai mare, presiunea se acumuleaza mai rapid in cazul unui turbocompresor VGT fata de un turbo conventional.

Turbocompresorul VGT regleaza impreuna cu valva EGR cantitatea de gaze EGR in conducta de admisie. Capacitatea de a regla presiunea aerului de supraalimentare, inseamna ca o cantitate optima de gaze EGR este livrata la conducta de intrare, indiferent de viteza motorului.

Daca exista o defectiune electrica sau mecanica, efectul consta in generarea unei puteri reduse de catre motor. In acelasi timp, dispozitivul de actionare regleaza duza pentru a se deschide pe deplin, acest lucru reducand cresterea presiunii aerului. Duza reglabila a turbocompresorul VGT este, de asemenea, utilizata ca frana de motor si ca functie warm-up/warm-hold

Partile componente ale turbinei cu geometrie variabila: 1. Duza 2. Levier 3. Actuator 4. Raport de transmisie 5. Motor electric 6. Senzor de turatie 7. Turbina

Turbocompresorul cu geometrie variabila, cu actuator electronic
Turbocompresorul cu geometrie variabila, cu actuator electronic si corp racit cu apa, a fost proiectat astfel incat sa cuprinda mai putine piese si sa asigure o fiabilitate crescuta.
Furnizeaza puterea necesara intotdeauna. Acest tip de turbocompresor este utilizat si ca frana pe sistemul de evacuare.

Turbocompresor cu geometrie variabila
Prin folosirea unui turbine cu geometrie variabila, este posibil sa se adapteze duza in turbina pentru a atinge presiuni diferite corecte pentru EGR. Cu turbinele cu geometrie variabila, este posibil sa se realizeze diferentele de presiune, de asemenea, la sarcina destul de scazuta. Un dezavantaj este ca fluxul EGR este puternic influentat de diferenta de presiune si o mica schimbare la setarea mansonul va schimba fluxul de EGR. Prin urmare, debitul EGR trebuie sa fie masurat si turbina cu geometrie variabila, controlata pentru a produce un debit EGR corect. Turbina cu geometrie variabila imbunatateste de asemenea manevrabilitatea.

                                                      Schema de functionare a turbinei cu geometrie variabila

Avantajele turbinei cu geometrie variabila:
Raspuns tranzitoriu bun
Consum de combustibil imbunatatit
Domeniu de turatii utile crescut al motorului
Capacitate imbunatatita a franei cu compresie
Constructie durabila, verificata
Cilindree si dimensiuni reduse ale motorului comparate cu puterea furnizata
Sustine controlul recircularii gazelor de esapament (EGR) pentru a indeplini
Cerintele reglementarilor privind emisiile

Circuitele de racire ale turbinei cu geometrie variabila
Servomotorul este racit cu apa. Tevile de admisie si evacuare sunt conectate la sistemul de racire a motorului. Tevilor sunt specifice aplicatiilor, dar ca regula generala, portul inferior va fi utilizat pentru admisia lichidului de racire si portul mai mare pentru intoarcerea lichidului de racire. De asemenea, carcasa turbocompresorului este racita cu apa.

                                                     Circuitul de racire al turbinei cu geometrie variabila

(Continuarea in nr. 11-12/2016 al revistei AutoTehnica)

About xmeditor

Check Also

Motorul diesel 1.6 dCi 130 CP Energy de la Renault

      Motorul diesel 1.6 dCi 130 CP Energy de la Renault Noul motor diesel de …