Турбокомпаундный дизель – в переводе с английского слова значит «составной» или «сложный». Первыми силовыми установками стали авиационные двигатели внутреннего сгорания, а также турбокомпаундные паровые машины с постоянным сжатием пара. Благодаря созданию таких двигателей, где решили более сложно использовать сжатое газообразное рабочее тело, а не просто его сжатие, инженеры смогли получить эффективный результат. Двигатель DT12 02
Первый раз автомобилисты познакомились с применением турбокомпаундных дизелей на грузовых автомобилях в 1991 году. В то время новый дизель DTC 11 01 презентовала фирма Scania для своих тяжелых магистральных тягачей. Благодаря этой системе, удалось увеличить мощность двигателя на 5%, т. е. до 400 л. с. и рост крутящего момента, имея при этом рабочий объем 11 литров. Хотя двигатели с традиционным наддувом не могли этого достичь. Можно было сказать, что в автомобилестроении смогли добиться чего-то прогрессивного и нового для развития дизельных двигателей. Но на самом деле, не все так просто, потому что увеличился расход топлива и приспособиться двигатель к нагрузкам не смог. Таких турбокомпаундных дизелей компания Scania выпускала до 1996 года в количестве 1500, у них был разрез продольный или поперечный. После 1996 года фирма прекратила производство двигателей, но не стала прекращать доводочные работы. Прошло аж 10 лет, как фирма решила установить на тяжелых грузовиках турбонаддувный дизель! Чем же привлекателен это дизель для автомобилистов и как вообще устроен двигатель, смотря на продольный и поперечный разрез турбокомпаундных дизелей?
Всем известно, что коэффициент полезного действия современных дизелей не выше 44%. Что же касается остальной части энергии, то 35% теряется с отработавшими газами, а также 21% уходит в систему охлаждения. Лишь совсем немного энергии уходит на обогрев кабины грузовика. На выходе из камеры сгорания температура отработавших газов может достичь до 700 градусов. А во время прохода через турбокомпрессор температура снижается до 600 градусов. Это означает, что некоторая часть энергии ушла на вращение турбины, примерно около 100 градусов. Как же использовать оставшуюся энергию газов?
Компоновка компаундного турбонаддува на дизеле.
Сотрудники Scania смогли решить эту задачу при помощи размещения еще одной силовой турбины, а не только традиционный турбонагреватель. Турбина соединена с промежуточной гидромуфтой и коленчатым валом 2-мя рядами прямозубых шестерен. Чем же объясняется многоступенчатость привода? Это связано с тем, что коленвал вращается с частотой до 2000 минут-1, а турбина каждую минуту делает по 50000 оборотов. А гидромуфту установили для того, чтобы снизить крутильные колебания и компенсировать постоянное изменение оборотов двигателя. Отработавшие газы проходят через турбокомпрессор и попадают на силовые турбину, теряя при этом еще 100 градусов температуры, раскручивая рабочее колесо. В связи с этим, на коленчатый вал дизеля реализуется еще дополнительная передача крутящего момента.
Сотрудничая с компанией Cummins, фирма Scania смогла выпустить новый и сильный турбокомпаундный 12 – литровый 470 – дизель ДТ 12 02, который отвечает нормам Euro – 3 и снабжен совершенной системой впрыска HPI (High Pressure Injection). В основу двигателя входят новые насос – форсунки, для изготовления которых создали совместное отделение Cummins-Scania High-Pressure Ingection LLC, в котором 30 процентов акции принадлежит шведам.
Принцип системы HPI
Главным плюсом насос-форсунок является гидравлика, при помощи которой осуществляется управление впрыском, а если быть точнее, то количество дизельного топлива, которое подается в управляющий канал. Впрыск солярки в камеру сгорания может начаться раньше под давлением 1500 бар, если в насос-форсунку по управляющему каналу поступит больше топлива под давлением 18 бар. Главным «руководителем» топливной аппаратурой считается компьютер EDC (Electronic Diesel Control). Все также от кулачкового вала приводится в действие традиционный плунжер, который находится в конструкции насос-форсунок. Новые гидравлические насос-форсунки работают значительно тише по сравнению со старыми традиционными насос-форсунками с электронным управлением.
Сравнивая характеристики турбонадувные 420-сильные дизеля ДС 12 01 с нашим новым турбокомпаундным дизелем ДТ 12 02, стоит отметить, что на последнем мощность возросла на 12 процентов, и на 10 процентов увеличился максимальный крутящий момент. При этом у обоих дизелей одинаковый минимальный удельный расход топлива, который равен 192 г/кВт. Ч.. Причем вес дизелей (турбокомпаундных) составляет на 60 килограмм больше, а цена на 4000 долларов дороже.
Схема турбокомпаунда
Нетрадиционным способом были проведены испытания новых дизелей ДТ12 02. В эти испытания входили транспортные компании из 6 стран, чьи представители задействованы в группу технических разработчиков. По дорогам некоторых стран Европы с начала 1998 года прошли 25 грузовых автомобилей Scania R1124 470, накатав 6000 километров. Инженеры компании Scania, которые находились в техническом центре фирмы, постоянно анализировали работу своих новых дизелей, при этом поддерживая связь с водителями тестируемых грузовиков при помощи сотовой связи.
Благодаря этим испытаниям, удалось получить весьма обнадеживающие и интересные результаты. Как выяснилось, 470 дизель, имея при себе высокий крутящий момент на средних и низких оборотах, способен стимулировать экономичный и комфортный стиль вождения. Заметно снизилось число переключений передач для поддержания средней и высокой скорости движения. Теперь больше нет необходимости разгоняться перед въездом на подъем, превысив при этом установленное производителем ограничение по скорости.
Поэтому производителю вполне удалось повысить безопасность движения грузовика, увеличить срок его службы, уменьшить эксплуатационные расходы и снизить его неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Конечно, создателей такого замечательного двигателя можно смело поздравить с победой.
