Системы турбонаддува Аudi-VW
Volkswagen AG последовательно переводит все модели на турбонаддув. Например, у дебютировавшего в 2007 году VW Tiguan вообще нет атмосферных моторов: бензиновый двигатель 1.4 TSI Twincharger с комбинированным наддувом и турбодизель 2.0 TDI развивают 150 либо 170 л.с., турбомотор 2.0 TFSI – 200 л.с. Данная ситуация вполне логична – двигатель с системой турбонаддува более экологичен, экономичен и обладает большей мощностью при меньшей массе. Новейшие технологии в будущем позволят достичь новых высот при проектировании наддувных двигателей, а пока рассмотрим существующие.
Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией
Первым VNT (Variable Nozzle Turbine) турбокомпрессором с изменяемой геометрией в 1995 году стал турбокомпрессор для Volkswagen Multivane с 1,9 литровым двигателем TDI.
Принцип действия турбокомпрессора VNT заключается в оптимизации потока выхлопных газов, направляемых на крыльчатку турбины. На низких оборотах двигателя и малом количестве выхлопных газов турбокомпрессор VNT направляет весь поток выхлопных газов на колесо турбины, тем самым увеличивая ее мощность и давление наддува. При высоких оборотах и высоком уровне газового потока турбокомпрессор VNT располагает подвижные лопатки в открытом положении, увеличивая площадь сечения и отводя часть выхлопных газов от крыльчатки, защищая себя от превышения оборотов и поддерживая давление наддува на необходимом двигателю уровне, исключая перенаддув.
Двигатель с системой VNT имеет лучший отклик, производит большую мощность и крутящий момент, потребляет меньше топлива и обеспечивает снижение вредных выбросов по сравнению с двигателем, связанным с турбокомпрессором традиционным байпасом. Благодаря короткому времени отклика и плавному ускорению повышается комфорт управления автомобилем.
По сравнению с турбокомпрессором, оборудованным байпасом, турбокомпрессор VNT более эффективный в более широком диапазоне величин потока, имеет следующие 3 основных преимущества:
1. Более высокая мощность двигателя: при определенной скорости коленвала и для заданного давления наддува модели VNT обеспечивают большую разность давлений и снижают температуру газов на выходе из двигателя.
2. Больший крутящий момент: при низких оборотах двигателя модели VNT обеспечивают повышенное давление наддува.
3. Экономия топлива и снижение выброса вредных веществ в атмосферу: контролируемые непосредственно системой управления двигателем, турбокомпрессоры VNT оптимизируют сгорание.
Основной проблемой турбокомпрессора VNT является недостаточная устойчивость конструкции к высоким температурам. По этой причине основным местом применения технологии VNT стали дизельные двигатели.
Первой «ласточкой» в применении турбины с изменяемой геометрией на бензиновых двигателях стала компания Porsche с ее новой моделью 911 Turbo.
Volkswagen Passat BlueTDI с экологичной выпускной системой
Параллельный турбонаддув Biturbo
При параллельном наддуве, вместо одной большой, используют две одинаковые маленькие турбины, которые работают независимо друг от друга. Чем меньше турбина, тем быстрее она раскручивается, тем более «отзывчивым» получается двигатель. Две турбины ставят на V-образные двигатели, по одной на каждую «половинку».
За примером параллельного наддува долго ходить не придется – это известный двигатель V6 Audi 2.7 Biturbo от S4/RS4 и «Олроуда», и V8 4,2 Biturbo от RS6. Да и новые дизельные двигатели большого объема стали оснащать двумя турбокомпрессорами – 4.2 TDI или новейший W12 6.0 TDI.
Составные части системы нейтрализации с применением мочевины, устанавливаемые на легковые автомобили
Что такое BlueTDI
BlueTDI – система, которая сокращает на 90% уровень вредных выбросов окислов азота NOx у дизельных двигателей. Таких хороших показателей экологичности удалось добиться благодаря использованию искусственной мочевины AdBlue.
Принцип действия системы
Мочевина AdBlue смешивается с выхлопными газами перед селективным катализатором SCR. В результате химической реакции аммиака, получаемого при высокой температуре катализатора из мочевины, с вредными окислами азота получается азот и вода. Поскольку расход мочевины около 100 миллилитров на 100 километров, пополнять 20-литровый бак можно только во время планового посещения сервиса. Разумеется, за счет более сложной конструкции системы выхлопа отработанных газов автомобили с “голубой” технологией требуют качественного топлива минимального стандарта «Евро-4».
Очень необычную вариацию на тему последовательного турбонаддува предложили инженеры VW. В двигателях семейства TSI приводной нагнетатель и турбокомпрессор работают совместно. Пока обороты невелики, воздух подает нагнетатель, а турбина раскручивается вхолостую, без нагрузки. По мере роста оборотов агрегат потребляет все больше мощности на привод, а это расточительно. Поэтому после 2400 об/мин открывается перепускная заслонка, подающая воздух в обход нагнетателя. Электромагнитная муфта в его приводе отключает устройство. Одновременно закрывается перепускной клапан турбокомпрессора, и турбокомпрессор, успевший набрать скорость на холостом ходу, включается в работу. Результат: с 1,4-литрового мотора снимают 170 л.с., а момент больше 200 Нм двигатель выдает уже при 1250 об/мин.
Конструкторы Audi и Volkswagen без устали продолжают поиск новых решений. Поскольку температура отработавших газов современных двигателей порой превышает 1300°С, появляются роторы из высокопрочной керамики, термостойкой и легкой.
В ближайшие годы системы турбонаддува наверняка усовершенствуют. Механические нагнетатели, родившиеся почти 100 лет назад, не сдают позиций. Ведь современные технологии позволяют делать «классические» компрессоры с точностью часовых механизмов. Резервы турбонаддува и подавно не исчерпаны. Так что наддувные чудеса с моторами будут продолжаться, пока жив сам двигатель внутреннего сгорания.
Двигатель года: 1,4 TSI Twincharger
Что за фильтр DPF?
DPF (Diesel Particular Filter) – это фильтр твердых частиц выхлопа дизельных двигателей, встроенный в выхлопной трубопровод за окислительным катализатором. Он отфильтровывает из выхлопной системы двигателя частицы сажи, которые образуются при сгорании дизельного топлива. Само собой, фильтр DPF усложняет конструкцию выхлопной системы, удорожает ее и требует качественного топлива, не говоря о высоких допусках в маркировке моторных масел. Зато в выхлопе минимум вредных веществ. За счет чего же это происходит?
Матрица сажевого фильтра представляет собою ячеистую структуру из керамики на базе карбида кремния. Керамическая матрица заключена в металлический корпус. Она пронизана множеством параллельно расположенных каналов малого сеченья, закрытых попеременно с одной или другой стороны. Поэтому различают впускные и выпускные каналы, разделенные между собой фильтрующими стенками.
Фильтрующие стенки состоят из пористого карбида кремния. Они покрыты смесью оксидов алюминия и церия, выполняющих функцию подложки для катализатора, в качестве которого используется благородный металл – платина. Катализатор – это вещество, которое способствует протеканию химической реакции, но само при этом не изменяется и новых соединений не образует. Так как каналы фильтра закрыты попеременно со стороны впуска и выпуска, содержащие частицы сажи газы вынуждены проходить через пористые стенки из карбида кремния. При этом частицы сажи задерживаются во впускных каналах, а газ свободно проходит через поры стенок каналов. Если использовать некачественное топливо, то со временем поры фильтра перестают “дышать”, а мотор начнет «давиться» выхлопными газами. Поэтому, покупая автомобиль с DPF, лучше подумать о правилах его эксплуатации заранее.
Александр ЧЕРНУШКЕВИЧ
Информация подготовлена с использованием материалов с сайта www.tdiservice.ru | 
