Двигатель 3,0 л V6 245кВт TSI с приводным нагнетателем в Touareg Hybrid - страница 5
Двигатель 3,0 л V6 245кВт TSI с приводным нагнетателем в Touareg Hybrid - страница 5
13
Система впуска/наддува
S452_028
блок наддува
воздушный
фильтр
интеркулер
резонатор Гельмгольца
Одной из важных задач при разработке двигателя было обеспечение минимального шумообразования
нагнетателя и в целом впускного тракта двигателя. Так, например, между воздушным фильтром и нагнетателем
установлен резонатор. Этот резонатор называется по имени своего изобретателя резонатор Гельмгольца.
Задача резонатора Гельмгольца заключается в том, чтобы преобразовывать энергию звуковых колебаний
в другие формы энергии, например, в энергию движения воздуха.
Система впуска/наддува
Центральной частью системы подачи воздуха в цилиндры двигателя является установленный в развале
цилиндров блок нагнетателя. Внутри него расположены роторы нагнетателя, интеркулеры и другие
компоненты.
роторы компрессора
14
Система впуска/наддува
S452_008
ротор 2
ротор 1
вход воздушного
потока
выход воздуха
Нагнетатель братьев Рутс
Первые нагнетатели системы Рутс
оснащались двухлопастными роторами,
которые обеспечивали только подачу
воздуха, без его сжатия.
Линия входа@выхода воздуха была
перпендикулярна осям роторов.
Сегодня роторные нагнетатели оснащаются
преимущественно трёхлопастными
спиральными роторами. Линия впуска@
выпуска в них параллельна осям роторов,
при этом обеспечивается одновременно
подача и сжатие воздуха.
Основы устройства приводных нагнетателей
Установленный в двигателе нагнетатель является по своей принципиальной схеме роторным нагнетателем.
Иногда его также называют нагнетателем Рутса, по имени братьев Филандера и Фрэнсиса Рутс, которые
запатентовали конструкцию такого нагнетателя в 1860 году. Роторный нагнетатель состоит из камеры,
в которой установлены два вала с роторами, связанные между собой за пределами камеры зубчатой парой,
так что они вращаются синхронно, с одинаковой частотой, но в противоположные стороны.
Такие нагнетатели не имеют никаких внутренних уплотнений, поэтому при их конструировании исключительно
важно обеспечить минимальные зазоры между самими роторами и между роторами и стенками камеры.
Сложность: при этом соприкосновение этих деталей и трение между ними должно, по возможности,
отсутствовать.
Принцип работы нагнетателя заключается в том, что при вращении роторов воздух на входе
(сторона всасывания) захватывается роторами и подаётся ими к выходу (сторона давления).
S452_065
15
Преимущества и недостатки механических
нагнетателей
Нагнетатель в разрезе
S452_007
Ниже представлены достоинства и недостатки использования в системе наддува механического нагнетателя.
Преимущества
Недостатки
●
при необходимости давление наддува создаётся немедленно
●
давление наддува создается постоянно и повышается с ростом
оборотов.
●
получаемый наддувочный воздух не требует такого
интенсивного охлаждения.
●
долгий срок службы, незначительный объём обслуживания
●
компактность конструкции (может быть удобно расположен
в развале цилиндров вместо впускного коллектора)
●
быстрый, динамичный рост крутящего момента; более ранее
достижение максимального крутящего момента, отсюда
хорошие характеристики при трогании/разгоне
●
очень короткий путь наддувочного воздуха из нагнетателя
в цилиндры, в результате незначительный объём наддувочного
тракта, способствующий быстрому увеличению давления
воздуха и спонтанной реакции двигателя на газ
●
лучшие условия для работы системы выпуска ОГ;
причина: катализатор быстрее достигает своей рабочей
температуры. В двигателе с турбонагнетателем часть тепловой
энергии ОГ расходуется на привод турбонагнетателя.
●
очень сложен и затратен
в производстве вследствие
минимальных допусков (роторов
к стенкам и роторов между собой)
●
чувствителен к проникновению
посторонних объектов в контур
чистого воздуха
●
сравнительно большая масса
●
большие затраты на
шумоподавление
●
на привод механического
нагнетателя расходуется часть
мощности двигателя.
16
Система впуска/наддува
шкив
корпус привода
гаситель колебаний (SSI)
приводной вал
с подшипниковой опорой
крышка
передний подшипник
ротора
синхронизирующие
шестерни
роторы нагнетателя
Устройство
Блок наддува полностью расположен в развале
между рядами цилиндров двигателя. Это позволило
обеспечить меньшую высоту двигателя и соблюсти
требования, связанные с защитой пешеходов.
Общая масса блока составляет 18 кг
(незаполненного охлаждающей жидкостью).
Блок наддува
В блоке наддува Volkswagen четырёхлопастные спиральные роторы. Каждая из лопастей обоих роторов
закручивается по длине ротора на 160°. Этим обеспечивается непрерывная подача воздуха с минимальной
пульсацией давления.