Что такое турбокомпаунд и для чего он нужен

При всем уважении, которого заслуживает ДВС, его проникновении практически во все сферы деятельности людей и том влиянии, которое он оказал на развитие цивилизации, его нельзя отнести к лучшим достижениям человеческого разума. А все из-за низкого КПД и разрушительного влияния на окружающую среду. Отмеченные недостатки ДВС можно уменьшить, и одним из устройств, позволяющих это реализовать, является турбокомпаунд.

Вернемся к началу, немного о работе ДВС

Она основана на сгорании топлива в цилиндрах мотора. Эффективность этого процесса оценивается по-разному – от тридцати до сорока пяти процентов тепловой энергии преобразуется в механическую. Еще до двадцати пяти процентов уходит на тепловые потери, нагревание двигателя. И примерно сорок процентов энергии безвозвратно теряется вместе с выхлопными газами. Часть потерь удается уменьшить, и в этом процессе участвует турбокомпаунд.

Как происходит использование энергии отработанных газов?

После сгорания топлива в цилиндрах ДВС, выхлопные газы удаляются и поступают в выхлопную систему. Для утилизации части энергии первым на их пути стоит турбокомпрессор. Его привод осуществляется выхлопными газами, и это позволяет обеспечить подачу дополнительного объема воздуха в мотор. Как это происходит, понятно из рисунка

Такой подход позволяет частично утилизировать энергию выхлопных газов. На выходе ДВС их температура составляет семьсот градусов, после турбокомпрессора она равна шестистам градусам.

Турбокомпаунд Scania

Эти данные говорят о том, что энергия выхлопных газов еще достаточно велика. И первыми ее стали использовать разработчики Scania для улучшения характеристик дизеля DTS 11 01. Инженеры Scania добились удивительного результата – благодаря полученной практически без дополнительных затрат мощности, двигатель стал работать мягче и продемонстрировал великолепную приспособляемость к различным режимам движения.

Фактически турбокомпаунд Scania можно считать классическим примером рекуперации энергии – повторное использование той ее части, которая получена раньше, а затем бесполезно теряется. Достигнутые результаты оказались впечатляющими – турбокомпаунд дал прибавку к мощности двигателей Scania примерно в сорок лошадиных сил. Так что можно сказать, что турбокомпаунд оправдал ожидания инженеров компании Scania, обеспечив дизелям их разработки улучшенные характеристики.

Как работает турбокомпаунд

После прохождения турбокомпрессора, как уже отмечалось, выхлопные газы остаются горячими и обладают достаточным запасом энергии. Поэтому на пути движения отработанных газов появляется дополнительное устройство – турбокомпаунд, использующее сохранившуюся энергию. Как это происходит, позволяет понять рисунок ниже:

Выхлопные газы поступают в турбокомпаунд и раскручивают турбину, входящую в его состав, до пятидесяти пяти тысяч оборотов. Развиваемая мощность через понижающую передачу и специальную муфту поступает на маховик. После того, как выхлопные газы пройдут турбокомпаунд, их температура снижается ещё на сто градусов, после чего они поступают в выхлопную систему.

Что же получается в итоге

В результате того, что был введен турбокомпаунд в конструкцию дизелей Scania, удалось:

повысить КПД и снизить расход топлива;
сгладить влияние пульсаций нагрузки благодаря использованию дополнительной мощности;
повысить надежность и долговечность поршневой группы.

К недостаткам можно отнести разве что усложнение конструкции и обслуживания, ну и как следствие этого, увеличение стоимости.
Турбокомпаунд можно считать одним из вариантов улучшения характеристик дизеля за счет его скрытых возможностей. Это показывает, что благодаря правильному подходу их можно использовать для улучшения ДВС.