Wastegate - Wastegate

А вестгейт это клапан что контролирует поток выхлопные газы к турбина колесо в с турбонаддувом система двигателя. [1]

Отвод выхлопных газов регулирует турбина скорость, которая, в свою очередь, регулирует скорость вращения компрессор. Основная функция вестгейта - регулировать максимальную увеличение давление в системах турбонагнетателя для защиты двигателя и турбонагнетателя. Одно из преимуществ установки перепускной заслонки удаленного монтажа на турбонагнетатель со свободным плаванием (или без WG) включает в себя допуск на меньший корпус турбины A / R, что приводит к меньшему времени задержки перед тем, как турбонагнетатель начнет раскручиваться и создавать наддув.[2]

Типы Wastegate

Внешний

Внешний вестгейт - это отдельный автономный механизм, обычно используемый с турбокомпрессорами, у которых нет внутренних перепускных клапанов. Для внешнего вестгейта требуется специально сконструированный турбо-коллектор со специальной направляющей, идущей к вестгейту. Внешний вестгейт может быть частью самого выхлопного корпуса. Внешние перепускные клапаны обычно используются для более точного регулирования уровней наддува, чем внутренние перепускные клапаны в приложениях с высокой мощностью, где могут быть достигнуты высокие уровни наддува. Внешние перепускные клапаны могут быть намного больше, поскольку нет ограничений по интеграции клапана или пружины в турбокомпрессор и корпус турбины. Можно использовать внешний перепускной клапан с турбокомпрессором с внутренним закрытием. Это может быть достигнуто с помощью специально разработанного кронштейна, который легко прикручивается и ограничивает движение рычага привода, не позволяя ему открыться. Другой маршрут предполагает сварка внутренний перепускной клапан, который постоянно препятствует его открытию, но нарушение сварки может позволить ему снова открыться.

Внешние вестгейты обычно используют клапан, аналогичный тарельчатый клапан найдено в крышка цилиндра. Однако они контролируются пневматика а не распредвал и открываются в обратном направлении. Внешние вестгейты также могут использовать двустворчатый клапан, хотя это встречается гораздо реже.

Турбокомпрессор с внутренним закрытием. Внутренний затвор находится справа от турбинного колеса, но встроен в корпус турбины. Вверху частично виден вестгейт.
Рядом с турбонагнетателем установлен внешний вестгейт.
Двухпортовый вестгейт Tial 44 мм (1,7 дюйма). Боковой порт - это основной порт. Верхний порт является второстепенным и не требуется для правильной работы.

Внутренний

Внутренний перепускной клапан - это встроенный перепускной клапан и канал в корпусе турбокомпрессора, который позволяет избыточному давлению выхлопных газов обходить турбину в выхлопные газы ниже по потоку. Управление внутренним перепускным клапаном по сигналу давления от впускного коллектора идентично управлению внешним перепускным клапаном. Преимущества включают более простую и компактную установку без внешнего перепускного трубопровода. Кроме того, все отработанные выхлопные газы автоматически возвращаются в каталитический нейтрализатор и выхлопную систему. Многие турбокомпрессоры OEM относятся к этому типу. Недостатки по сравнению с внешним перепускным клапаном включают ограниченную способность стравливать выхлопное давление из-за относительно небольшого диаметра внутреннего перепускного клапана и менее эффективную работу в условиях наддува.

Атмосферные / разведенные вестгейты

«Разведенный» вестгейт выбрасывает газы прямо в атмосферу, вместо того, чтобы возвращать их вместе с остальными выхлопными газами двигателя. Это сделано для предотвращения турбулентности выхлопного потока и уменьшения общего обратное давление в выхлопной системе. Разведенная труба сброса перепускного клапана обычно называется крикун из-за неглушенных отработанных выхлопных газов и связанных с ними громких шумов.[нужна цитата ]

Контроль

Руководство по эксплуатации

Самым простым элементом управления перепускным клапаном является механическая связь, которая позволяет оператору напрямую управлять положением перепускного клапана. Это ручное управление используется в некоторых легких самолетах с турбонаддувом.[3]

Пневматический

Самый простой замкнутый контур контроль поскольку перепускная заслонка предназначена для подачи давления наддува непосредственно со стороны наддувочного воздуха на привод перепускной заслонки. Небольшой шланг может подсоединяться от выпускного отверстия компрессора турбокомпрессора, заправочных труб или впускного коллектора к ниппелю на приводе перепускной заслонки. Перегрузочная заслонка будет открываться дальше, поскольку давление наддува будет противодействовать силе весна в приводе перепускной заслонки, пока равновесие получается. Более интеллектуальное управление может быть добавлено путем интеграции электронного буст контроллер.

Стандартные вестгейты имеют один порт для подключения линии управления наддувом от линии подачи наддувочного воздуха или соленоида управления наддувом. Последние достижения в области приводов внутренних перепускных клапанов обеспечивают двойное управление.

Двухпортовый вестгейт добавляет второй порт на противоположной стороне привода. Давление воздуха, попадающее во второй порт, помогает пружине сильнее толкать в направлении закрытия перепускной заслонки. Это полная противоположность первому порту. Возможность помочь перепускному клапану оставаться закрытым при повышении давления наддува. Это также усложняет управление наддувом, требуя дополнительных портов управления на соленоиде или, возможно, полной второй системы управления наддувом с собственным отдельным соленоидом. Использование второго порта не требуется. Вторичные порты, в отличие от первичных, не могут быть просто подключены к линии управления повышением и требовать электронное или ручное управление, чтобы быть полезным. CO2 также можно использовать для приложения давления ко второму порту, чтобы контролировать наддув на более тонком уровне.

Электрический

В некоторых авиадвигателях 1940-х годов были установлены перепускные клапаны с электрическим приводом, такие как Райт R-1820 на Б-17 Летающая крепость. General Electric был крупнейшим производителем этих систем. Еще до эпохи компьютеров они были полностью аналоговыми. У пилотов было управление из кабины для выбора различных уровней наддува. Электрические вестгейты вскоре потеряли популярность из-за философии дизайна, которая требовала отделения органов управления двигателем от электрической системы.

С ноября 2015 г.[4] В двигателях Honda Earth Dreams с прямым впрыском и турбонаддувом рабочим объемом 1,5 литра используется электрический перепускной клапан с приводом от ЭБУ. Впервые он был представлен в модели Honda Civic 2016 года, а затем в CR-V в 2017 году. В 2018 году двигатели с прямым впрыском топлива объемом 1,5 и 2,0 литра заменили 6-цилиндровые атмосферные двигатели объемом 2,4 и 3,6 литра в Honda Accord.[5]

Гидравлический

Самый современный с турбонаддувом самолет используйте гидравлический регулятор перепускного клапана с моторным маслом в качестве жидкости. Системы от Lycoming и Континентальный работают по одним и тем же принципам и используют аналогичные детали, которые отличаются только названием. Внутри привод перепускной заслонки, пружина действует, чтобы открыть перепускную заслонку, а давление масла действует, чтобы закрыть перепускную заслонку. На стороне выхода масла привода перепускной заслонки находится регулятор плотности, масляный клапан с воздушным управлением, который определяет давление на верхней палубе и контролирует, насколько быстро масло может стечь из привода перепускной заслонки обратно в двигатель. Когда самолет набирает высоту и плотность воздуха падает, контроллер плотности медленно закрывает клапан и задерживает больше масла в приводе перепускной заслонки, закрывая перепускную заслонку для увеличения скорости турбокомпрессора и поддержания номинальной мощности. Некоторые системы также используют регулятор перепада давления который определяет давление воздуха по обе стороны от дроссельной заслонки и регулирует перепускную заслонку для поддержания заданного дифференциала. Это поддерживает оптимальный баланс между низкой рабочей нагрузкой турбонагнетателя и коротким временем разгона, а также предотвращает скачки напряжения, вызванные эффектом самонастройки.

Размер Wastegate

Размер перепускного клапана обратно пропорционален желаемому уровню наддува и в некоторой степени не зависит от размера или мощности двигателя. Руководство одного поставщика по подбору размеров перепускных клапанов выглядит следующим образом:[6]

  • большой турбо / низкий наддув = больший вестгейт
  • большой турбо / высокий наддув = меньший вестгейт
  • небольшой турбо / низкий наддув = больший вестгейт
  • малый турбо / высокий наддув = меньший вестгейт

Однако поток выхлопных газов - это эффект мощности. Итак, другая диаграмма решений должна выглядеть так.

  • большой турбо / малый двигатель / малая мощность = малый вестгейт
  • большой турбо / маленький двигатель / большая мощность = большой вестгейт
  • малый турбо / малый двигатель / малая мощность = малый вестгейт
  • большой турбо / большой двигатель / малая мощность = средний вестгейт
  • малый турбонаддув / большой двигатель / любой уровень мощности = большой перепускной клапан -> Причина этого в том, что маленькая турбина будет легко пытаться раскрутиться из-за избыточного объема выхлопных газов.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Робсон, Д. (2018). Общие знания о самолетах. Aviation Theory Center Pty Ltd. ISBN  978-1-875537-11-2.
  2. ^ dwperformance.com
  3. ^ "Турбокомпрессор Kelly Aerospace" (PDF). Kelly Aerospace. Получено 2011-01-14.
  4. ^ https://hondanews.com/channels/civic/releases/honda-debuts-dynamic-new-10th-generation-civic-sedan-for-north-america-the-most-ambitious-remake-of-civic-ever
  5. ^ «Хонда Канада». www.honda.ca.
  6. ^ "Продукты".