Sníľení spotřeby a emisí CO2

- přeplňované motory

RNDr. Bohumil Ferenc, červenec 2001

  • ©krticí klapka
  • Výměna náplně
  • Přeplňování
    • Funkce přeplňování
      • Dynamické přeplňování
      • Přeplňování turbodmychadlem
      • Mechanické přeplňování
      • Přeplňování tlakovými vlnami
  • Obrazy

   Výkon, který je během pracovního oběhu spalovacího motoru vytvářen, je určován zejména:

  • hmotou vzduchu, který je po uzavření sacích ventilů ve spalovacím prostoru k dispozici;
  • hmotou paliva, které je do spalovacího prostoru před začátkem spalování, nebo při něm dodáno;
  • u záľehového motoru pak okamľikem, ve kterém je hoření iniciováno zaľehnutím směsi elektrickým výbojem, u vznětového motoru okamľikem začátku vstřikování paliva a případně i průběhem tohoto děje.

   Směs plynu, který se ve válci po uzavření sacích ventilů nachází, sestává z čerstvého vzduchu a zbytkových plynů z předchozího hoření.

   Čerstvý vzduch nasávaný motorem (u nepřeplňovaných motorů) vytváří spolu s přivedeným palivem čerstvou náplň. Hmotnost vzduchu je určujícím činitelem pro práci vykonávanou na pístu během spalování, tedy pro kroutící moment odevzdávaný motorem. Moľnosti vystupňování maximálního kroutícího momentu a výkonu motoru jsou téměř vľdy podmíněny zvýąením maximálně moľného plnění válce. Teoretické maximální moľné plnění je dáno jeho zdvihovým objemem (válce).

   Zbytková náplň je tvořena hmotou výfukových plynů, které zůstaly ve válce a nebyly během doby otevření výfukového ventilu vytlačeny. U motorů s recirkulací výfukových plynů i jejich hmotou (viz obr. 1). Hmota zbytkových plynů se přímo neúčastní na spalování, avąak ovlivňuje vzplanutí a průběh spalování. Proto při částečném zatíľení můľe být tento podíl zbytkových plynů zcela ľádoucí. Čím bude větąí, tím méně čerstvého vzduchu přijde do spalovacího prostoru i při plně otevřené ąkrticí klapce. Některé příklady pouľití budou popsány v daląím.

   Jak je zřejmé, je výkon dodávaný motorem úměrný hmotnosti nasávaného vzduchu. Proto můľe být výkon řízen ovládáním mnoľství tohoto vzduchu, přiváděného do válce během taktu sání.

   Řízení mnoľství vzduchu přiváděného do válce během sacího taktu můľe být prováděno ąkrticí klapkou v sacím potrubí, výměnou náplně, nebo přeplňováním.

©krticí klapka

   umístěná v sacím potrubí se natáčí mezi polohami minimálního a maximálního otevření (obr. 1). Není-li zcela otevřena, je vzduch nasávaný motorem přiąkrcován a tím je sniľován krouticí moment motoru. Účinek tohoto ąkrcení je závislý na úhlu natočení ąkrticí klapky, se kterým se mění průtokový průřez sacího potrubí. Při plném otevření klapky je dosaľeno maximálního momentu, protoľe průřez je největąí.

   Plnění čerstvým vzduchem je ale závislé nejen na otevření ąkrticí klapky, ale i na otáčkách motoru. Jak vyplývá z obr. 2, plnění s rostoucími otáčkami motoru klesá a to tím rychleji, čím méně je klapka otevřena.

Výměna náplně

   čerstvým vzduchem a zbytkovým plynem se děje vhodným otevíráním a uzavíráním sacích a výfukových ventilů. Vačky na vačkové hřídeli určují okamľiky otevření a uzavření ventilů, jakoľ i průběh jejich zdvihů. Tím je ovlivňován proces výměny náplně a také mnoľství čerstvého plynu, který je k dispozici pro spalování.

Přeplňování

   vyuľívá toho, ľe dosaľitelný krouticí moment je úměrný plnění čerstvým vzduchem. Maximální krouticí moment je při plnění stupňován tím, ľe je vzduch před vstupem do válce stlačován.

   První dva způsoby byly podrobněji popsány v předchozí části (AE 7/8 2001), takľe v daląím bude věnována pozornost pouze způsobům přeplňování.

Funkce přeplňování

   Přeplňováním se nazývá plnění válce novou směsí nebo vzduchem, které probíhá při tlaku vyąąím, neľ je tlak okolního vzduchu.

   Pracovní oběh přeplňovaných motorů se principiálně neliąí od oběhu motorů bez přeplňování. Tlakový diagram je ale posunut nad čáru barometrického tlaku (obr. 3). Píst přeplňovaného motoru tedy vykonává uľitečnou práci i během plnění válce.

   Zvláątností přeplňovaných motorů je to, ľe jejich objemová účinnost můľe být větąí neľ 1, protoľe mnoľství vzduchu dopraveného po pracovního prostoru, přepočtené na barometrický tlak, můľe být i několikanásobně větąí, neľ zdvihový objem.

   Jelikoľ je výkon motoru přímo úměrný skutečnému objemu směsi, je zřejmé, ľe můľe být také ovládán regulací plnicího tlaku. Toho vyuľívá v posledních letech řada výrobců, zejména společnost Saab, ale i jiné.

   Základní zdvihový objem válců je volen tak, aby výkon motoru při maximálně otevřené ąkrticí klapce zajią»oval jízdu s minimálním zatíľením. Při tom je plnicí tlak minimální, blízký barometrickému. Jak roste potřeba vyąąího výkonu, zvyąuje se plnicí tlak, při vhodném uspořádání se dosáhne, ľe ąkrticí klapka je větąinou blízko maximálního otevření. To je výhodné jak z hlediska termodynamické účinnosti motoru, tak z hlediska průběhu plnění válců čerstvou směsí v celém rozsahu otáček motoru (viz popis a grafy v předchozím). Spotřeba motoru i úroveň jeho emisí se tedy sníľí (viz grafy na obr. 4).

   Nezbytnou podmínkou tohoto způsobu je pouľití regulace plnicího tlaku podle více parametrů motoru, zejména podle jeho otáček a zatíľení. Jak bude dále ukázáno na několika příkladech, není to pro elektronické aplikace větąím problémem.

   Pro přeplňování se pouľívá následujících způsobů.

  1. Dynamické přeplňování
  2. Přeplňování turbodmychadlem
  3. Mechanické přeplňování
  4. Přeplňování tlakovými vlnami
Dynamické přeplňování

   vyuľívá periodických kolísání tlaku, vznikajících v sacím potrubí během zdvihu válce. Tato kolísání umoľňují zvětąit plnění čerstvou směsí nebo vzduchem a tak dosáhnout nejvyąąího moľného kroutícího momentu. Přitom se pouľívá některé z následujících dvou moľností.

  • Přeplňování rezonančním sacím potrubím určité délky, samostatným pro kaľdý válec. To je větąinou napojeno na sběrný zásobník (obr. 5). Energetická bilance je charakterizována přeměnou sací práce pístu na kinetickou energii vzduchového sloupce před sacím ventilem a její následnou přeměnou na kompresní práci čerstvé náplně.
  • Přeplňování rezonanční soustavou pro více válců, tvořících skupiny se stejnými odstupy zapalování. Ty jsou propojeny krátkými potrubími s rezonančními zásobníky a ty pak propojeny rezonančním potrubím s okolní atmosférou, nebo se sběrným zásobníkem (obr. 6) a působí tak jako Helmholtzův rezonátor.

   Oba způsoby dynamického přeplňování zvyąují dosaľitelné plnění hlavně v dolní oblasti otáček. Jejich pouľití je závislé na druhu přípravy směsi. U karburátorových soustav a centrálního vstřikování je ľádoucí pro rovnoměrné rozdělení směsi vzduchu s palivem, aby jednotlivé části potrubí byly krátké a pokud moľno o stejné délce.

   U vícebodových vstřikování prochází sacím potrubím jen vzduch a palivo se vstřikuje těsně před sacími ventily. Obvyklým provedením jsou samostatná sací potrubí a sběrné potrubí se ąkrticí klapkou.

   Krátká rezonanční potrubí umoľňují jmenovitý výkon při nízkých otáčkách, ale spojený s újmou kroutícího momentu, dlouhá rezonanční potrubí vykazují opačné vlastnosti. Velké objemy sběrného potrubí zčásti způsobují rezonanční jev při určitých otáčkách. Ten zlepąuje plnění. Při rychlých změnách zatíľení ale vede k odchylkám ve sloľení směsi.

   Průběh kroutícího momentu motoru v závislosti na jeho otáčkách, zatíľení a na natočení ąkrticí klapky je moľno regulovat:

  • přestavením rezonanční délky potrubí;
  • přepínáním mezi různými délkami nebo průměry rezonančního potrubí;
  • volitelným odpínáním jednotlivých trubic u vícenásobně rezonujících potrubí;
  • přepínáním na rozdílné sběrné objemy.

   Naladěním délky a/nebo objemu přizpůsobeného časování ventilů lze dosáhnout, ľe tlakové vlny postupující sacím potrubím a odráľené na jeho konci, dosahují vrcholu tlaku u sacího ventilu krátce před jeho uzavřením. Tento jev přeplňování dopraví do válce větąí mnoľství čerstvé směsi nebo vzduchu a tím se zvýąí kroutící moment motoru.

   S vyuľitím těchto způsobů byla vyvinuta a je pouľívána řada soustav, které zabezpečují poměrně dokonalý průběh kroutícího momentu motoru v celém rozsahu jeho otáček.

   Jedna z prvních aplikací je na ąestiválcových motorech vozů Mercedes 280E a 320E. Je to dvoustupňové sací potrubí s různými průměry. Je v něm pouľito klapek, které v závislosti na otáčkách motoru spojují nebo oddělují prostory soustavy sání. Je tak dosahováno velmi dobrého, klidného chodu, vysokého kroutícího momentu jiľ při niľąích otáčkách a velkého výkonu motoru.

   Třístupňová soustava označovaná ACAN je součástí elektronického řízení chodu motoru Bendix Fenix 4, pouľívaná např. u vozů Citroen Xantia (obr. 8). Motory jsou ąestiválcové, typu V, takľe kaľdá trojice válců má vlastní sací potrubí. Mimo spřaľené ąkrticí klapky, ovládané plynovým pedálem, jsou v soustavě tři daląí klapky ovládané elektromagnety. Dvě z nich jsou také spřaľeny, takľe je ovládá společný elektromagnet. Při niľąích otáčkách motoru, do 4000 za min jsou vąechny tři klapky v poloze, kdy uzavírají průchody v potrubí. Přitom je nasávaný vzduch přiváděn kaľdé trojici válců samostatně, z jakéhosi zásobníku, jehoľ rozměry jsou zvoleny tak, aby se zlepąovalo plnění čerstvou směsí v oblasti niľąích otáček. V oblasti otáček nad 5000 za min jsou naopak vąechny tři klapky "otevřeny". Protoľe obě sací potrubí jsou propojena spojkami, z nichľ jedna je mezi prodlouľenými konci obou částí a druhá propojuje zásobníky obou trojic válců, dochází při otevření klapek k vytvoření kratąího a deląího rezonančního úseku, čímľ se zlepąuje plnění v oblasti vyąąích otáček.

   Aby v přechodové oblasti mezi niľąími a vysokými otáčkami byl chod motoru hladký, je klapka kratąího rezonančního úseku uzavřena. Zůstávají otevřeny pouze klapky deląího rezonančního úseku, coľ postačuje pro plnění čerstvým vzduchem v rozmezí těchto otáček. Tento stav je pouľíván rovněľ při částečném zatíľení motoru a ve volnoběhu.

   Motory KV6 fy Rover jsou vybaveny proměnnou soustavou sacího potrubí se dvěma přetlakovými komorami. Kaľdé 3 válce poloviny motoru mají svou vlastní komoru, odlitek ve tvaru dvou párků, jeden podél druhého (obr. 9). Za obvyklou ąkrticí klapkou vlevo je zvláątní elektronicky ovládaná klapka, působící jen ve směru proudění nasávaného vzduchu. Je-li otevřena, spojuje obě rezonanční části. Druhá klapka působí podobně na vzdálenějąím konci. Pod 2750 ot/min zůstávají obě klapky uzavřeny a nastavují rezonanci potrubí v nízkých otáčkách. Mezi 2750 a 3500 ot/min se první klapka otevře a zkracuje délku rezonančního potrubí vhodně pro vyąąí rychlost. Od 3500 do 5000 ot/min jsou obě klapky otevřené, coľ vytváří rezonanci mezi oběma přetlakovými komorami a v sacím traktu. Nad 5000 ot/min se obě klapky uzavřou. Výsledné sčítání křivek kroutícího momentu pro kaľdou podmínku dává výraznou ąpičku při 4000 ot/min. Výstup nikde neklesá pod 70 % maximálního výkonu.

   U nových motorů Mercedes je pouľito sacího potrubí s plynulou změnou délky. Jak je zřejmé z obr. 10, sestává ze dvou souose uspořádaných částí. Vnitřní z nich je opatřena otvorem, umoľňujícím výstup nasávaného vzduchu do prostoru vnějąí části spojené se sacím kanálem válců motoru. Vnitřní část je plynule otočná, takľe se mění délka cesty nasávaného vzduchu mezi jeho vstupem do regulační soustavy a sacím kanálem válců. Tím se samozřejmě mění i rezonanční délka sacího potrubí.

Přeplňování turbodmychadlem

   vyuľívá energii odcházejících výfukových plynů, která by jinak přicházela nazmar. Výfukové plyny pohánějí turbínu, spřaľenou s odstředivým dmychadlem. Dmychadlo nasává čerstvý vzduch a dopravuje jej stlačený, mnohdy přes chladič tohoto stlačeného vzduchu, dále přes ąkrticí klapku a sací potrubí do motoru.

   Pracovní spojení turbodmychadla se spalovacím motorem je výhodné i proto, ľe s rostoucími otáčkami a zatíľením motoru se zvětąí mnoľství, tlak a teplota výfukových plynů. Tím se automaticky zvýąí otáčky turbodmychadla a stoupne plnicí tlak, tedy mnoľství dodávaného vzduchu.

   Maximální tlak ve válci záľehových motorů stoupá přibliľně úměrně s plnicím tlakem. Mez přeplňování se musí zvolit tak, aby nedoąlo ke klepání, tj. k detonačnímu hoření. Při úplně otevřené ąkrticí klapce začíná přeplňování aľ kdyľ turbína dostává dostatečné mnoľství výfukových plynů. Potom plnicí tlak rychle roste.

   Motory osobních automobilů musí dodávat vysoký kroutící moment jiľ při nízkých otáčkách. Proto bývá konstrukce přizpůsobena malé hmotnosti proudu výfukových plynů. Aby nedocházelo při vyąąích hmotnostech proudu k příliąnému zvýąení plnicího tlaku, musí být při vyąąích otáčkách a zatíľeních motoru otáčky turbíny omezovány. Toho se dosáhne odvedením části výfukových plynů obtokovým ventilem kolem turbíny přímo do výfuku (viz schéma na obr. 11). Obtok je ovládán ventilem s předepnutou pruľinou, proti jejíľ síle působí tlak v sacím potrubí. Jakmile tlak dosáhne přednastavené hodnoty, obtok se otevírá. U této pneumaticko-mechanické regulace je ovládací ventil turbodmychadla přímo řízen plnicím tlakem z výstupu dmychadla. Průběh kroutícího momentu v závislosti na otáčkách je volitelný jen ve velmi malém rozsahu. V závislosti na zatíľení je omezení pouze při plné hodnotě. Tolerance stupně plnění při plném zatíľení nemohou být doregulovány. Při částečném zatíľení je uzavřeným obtokovým ventilem zhorąována účinnost. Zrychlování z nízkých otáček můľe vést ke zpoľděné odezvě turbodmychadla (známé jako "turbo-efekt").

   Proto se u novějąích soustav pouľívá elektronické regulace plnicího tlaku (obr. 12). Plnicí tlak z výstupu dmychadla se k obtokovému ventilu přivádí přes elektromagnetem ovládaný proporcionální ventil. Ten nastavuje tlak v membránové dýze obtokového ventilu podle řídícího signálu z elektronické jednotky. V závislosti na něm je spojitě otvírán nebo přivírán průchod výfukových plynů obtokovým kanálem. Otáčky turbíny a tedy i plnicí tlak se přitom mění spojitě. Otvíráním obtokového ventilu se sniľují:

  • výtlačná práce motoru a výkon turbíny;
  • tlak a teplota na výstupu dmychadla;
  • tlakové spády na ąkrticí klapce.
To se projeví sníľením spotřeby v určitých oblastech zatíľení a zlinearizováním průběhu kroutícího momentu motoru vzhledem k natočení ąkrticí klapky, s lepąím dávkováním poľadovaného výkonu přes plynový pedál.

   Plnicí tlak je zpravidla řízen podle více parametrů. Na jejich základě vypočítá řídící jednotka hodnotu plnicího tlaku a ta je srovnávána se skutečnou, obvykle měřenou snímačem tlaku, umístěným ne vhodném místě sacího potrubí. Při odchylce se výstupním signálem z řídící jednotky změní střída taktovacího ventilu.

   Plnicí tlak turbodmychadla se můľe řídit tak, aby jeho maximální hodnota byla dosahována jen při krajní poloze plynového pedálu (největąí "plyn"). Pokud dojde ke vzniku "klepání", je tlak sniľován a současně s ním i korigován předstih záľehu a doba vstřikování paliva (je-li jimi motor vybaven). Regulace plnicího tlaku se tak stává součástí soustavy řízení chodu motoru, jako např. u systému Trionic fy Saab, u kterého je vyuľito řízení plnicího tlaku i k omezování kroutícího momentu motoru při zařazení zpětného chodu, kdy je plnicí tlak nastaven na základní, tj. nejniľąí úroveň. Předností takové soustavy je provoz s co nejvíce otevřenou ąkrticí klapkou, tedy nejvhodnějąí stav z hlediska spotřeby.

   Soustavy některých výrobců (např IAW fy Weber) jsou vybaveny i moľností krátkodobého větąího zvýąení plnicího tlaku při zrychlení s plným otevřením ąkrticí klapky (plynu), např. při předjíľdění, čímľ se zvýąí výkon motoru. Po určité krátké době (např. 10 s) vrátí řídící jednotka plnicí tlak k jeho normální maximální mezi i beze změny jízdního reľimu.

Turbodmychadla s proměnnou geometrií turbíny

   K výąe zmíněnému "turbo-efektu" dochází neschopností turbodmychadla zrychlit z počátečních nízkých otáček v odezvě na náhlé zvýąení kroutícího momentu motoru vyľadované během zrychlování vozidla. Je to ovlivněno setrvačností rotoru turbodmychadla, která musí přitom být výfukovými plyny překonána. Obvyklým řeąením ke zlepąení kroutícího momentu v nízkých otáčkách a schopnosti reagovat je pouľít menąí "hubice" turbíny, aby se zvýąil její výkon před a v průběhu zrychlení. Při vyąąích otáčkách motoru se otevírá obtokový ventil a omezuje jak plnění, tak zpětný tlak. Zmenąením rozměrů turbíny se sice dosáhne zlepąení výkonu při nízkých otáčkách, ale vysoký zpětný tlak ve vyąąích otáčkách pracuje proti uspokojivé účinnosti. Zhorąuje se výměna náplně, ve válcích zůstávají horké zbytky spálené směsi a zvyąují sklon k detonačnímu hoření při spalování čerstvé. Existuje tedy jakási mez pro přípustné zmenąení rozměrů tělesa turbíny, aby nedocházelo při vysokých otáčkách k nepřijatelným tlakům, vytvářeným turbínou. I kdyľ regulace obtokovým ventilem přináąí zlepąení, není část výfukových plynů pouľita pro otáčení turbíny, ale bez účinku vypouątěna obtokem.

   Daleko výhodnějąím řeąením je mechanismus proměnné geometrie turbíny, která umoľňuje řídit rychlost (kinetickou energii) výfukových plynů tak, ľe zvyąuje rychlost těchto plynů proudících do turbíny při nízkých otáčkách motoru a zpomaluje rychlost plynů proudících do turbíny v ostatních reľimech motoru. Tím je dosahováno rychlejąí odezvy přeplňování při nízkých otáčkách se zvýąením kroutícího momentu a řízení plnění i zpětného tlaku při vysokých, coľ přináąí zvýąení výkonu (sníľení spotřeby). Porovnání tohoto způsobu s vyuľitím obtokování je na obr. 13, ve kterém je uveden příklad průběhu plnicího tlaku bez jakékoliv regulace a to u turbodmychadla, které je navrľeno pro maximální přípustný plnicí tlak v celém rozsahu otáček motoru.

   Turbodmychadlo s proměnnou geometrií turbíny, výrobek VNT 25 fy Garret je na obr. 14a. Sestává z odstředivého dmychadla spřaľeného, jak je obvyklé, s turbínou, ve které je skupina pohyblivých lopatek, natáčených pneumatickým stavěcím členem. Tento člen je řízen tlakem v sacím potrubí, buď přímo, nebo prostřednictvím elektronicky řízeného taktovacího ventilu, obdobně jako dříve popsaný obtokový ventil.

   V případě nízkých otáček motoru mají výfukové plyny nízkou kinetickou energii, takľe obvyklá turbína by se otáčela pomalu a turbodmychadlo dodávalo jen omezený plnicí tlak.

   V turbíně s proměnnou geometrií se pohyblivé lopatky natočí do polohy maximálního uzavření (obr. 14b). Mezera mezi lopatkami je malá a v důsledku toho se zvyąuje rychlost (vektor c v obrázku) plynů na vstupu. Větąí rychlost na vstupu má za následek větąí obvodovou rychlost (vektor u) turbíny a tedy i dmychadla. Rychlost plynů, které proudí uvnitř otočných prstenců s lopatkami je určena vektorem w.

   Při zvýąení otáček se rychle zvyąuje kinetická energie výfukových plynů. V důsledku toho se zvyąuje rychlost turbíny a tedy i plnicí tlak, působící na stavěcí člen. Ten pomocí táhla ovládá otevírání pohyblivých lopatek v závislosti na plnicím tlaku, aľ pokud se nedosáhne polohy maximálního otevření (obr 14c).

   Tím se zvětąuje průchodový průřez a zpomalí se průtok výfukových plynů, které pak procházejí turbínami stejnou, nebo i menąí rychlostí proti stavu při nízkých otáčkách. Rychlost turbíny klesá a stabilizuje se na hodnotě, která je vhodná pro správnou funkci motoru ve vysokých otáčkách.

Dvoudmychadlové sekvenční přeplňování

   pouľívá dvou turbodmychadel, jedno pro oblast niľąích otáček a druhé pro otáčky vyąąí. Rozměry a konstrukce obou turbodmychadel jsou přizpůsobeny podmínkám přísluąné oblasti otáček. Menąí turbodmychadla pracují při niľąích otáčkách motoru a vytvářejí potřebně rychlou odezvu zvyąování plnicího tlaku s rostoucími otáčkami jiľ od jejich nejniľąích hodnot. To je ľádoucí zejména s ohledem na dobré zrychlení.

   Pro výkon s příznivou spotřebou jsou potřebná větąí turbodmychadla, jejichľ turbína klade menąí odpor proudu výfukových plynů, má vąak zpoľděnou odezvu a reaguje aľ při vyąąích otáčkách.

   Tímto způsobem se udrľuje vysoký kroutící moment v celém rozsahu otáček a zajią»uje dobrá odezva plnění při nízkých otáčkách (viz grafy na obr. 15).

   Při nízkých otáčkách motoru je v činnosti pouze jedno turbodmychadlo, jehoľ parametry odpovídají této oblasti. Ve vyąąích otáčkách a při velkém zatíľení motoru je přeplňování prováděno oběma turbodmychadly. Připojením druhé turbíny se sniľuje protitlak výfukového kanálu a dodává potřebný vyąąí tlak přeplňování.

   Regulace takové soustavy nevystačí pouze s obtokovým ventilem, protoľe musí zajistit rovnoměrný průběh plnicího tlaku, bez poklesu v oblasti mezi nízkými a vysokými otáčkami, kdy je uváděno do činnosti i druhé turbodmychadlo. Princip této regulace bude popsán na dvou příkladech nejznámějąích soustav. Obě pouľívají několika elektropneumatických ventilů, ovládaných řídící elektronikou v závislosti na provozních podmínkách motoru.

   U soustavy Mazda, pouľívané např. u vozů vybavených Wankelovým motorem, jsou výfukové plyny bez omezení přiváděny k turbíně primárního turbodmychadla, zatím co sekundární, pro vyąąí otáčky je odděleno uzavřeným ventilem ovládání turba (viz schéma na obr. 16a). Aby se zabránilo průtoku vzduchu přetlakovaného primárním turbodmychadlem zpětně do sekundárního dmychadla, je v jeho potrubí uzavřen ventil ovládání náplně.

   V oblasti vysokých otáček jsou oba ventily otevřeny (obr. 16b) a výfukové plyny proudí k turbíně sekundárního turbodmychadla, které dodává zvýąené mnoľství plnicího vzduchu. Otevřením ventilu ovládání turba se sníľí aerodynamický odpor výfukového kanálu, takľe zpětný tlak se nezvýąí.

   V přechodné oblasti by po otevření ventilu turba trvalo určitou dobu, neľ by otáčky sekundárního turbodmychadla dosáhly hodnoty nezbytné pro potřebný plnicí tlak. Tím by doąlo k přechodnému poklesu kroutícího momentu motoru. Aby se tomu předeąlo, je soustava opatřena obtokovým kanálem uzavřeného ventilu ovládání turba (schéma na obr. 17). Tento kanál je otevírán ventilem předkontroly turba. Jeho otevřením se k turbíně sekundárního turbodmychadla přivádí dílčí mnoľství výfukových plynů a tato se předběľně roztočí. Přídavný plnicí tlak vąak bude toto turbodmychadlo dodávat aľ po otevření ventilu ovládání náplně.

   Před tímto je přetlakovaný nasávaný vzduch za dmychadlem odváděn zpět k jeho vstupu průchodem odlehčení, přes otevřený ventil odlehčení náplně. Jinak by neúměrně rostla teplota plnicího vzduchu z tohoto turbodmychadla, protoľe ventil ovládání náplně je uzavřen (stejně tak ale i ventil ovládání turba). Po dosaľení otáček turbíny, které postačují pro potřebný plnicí tlak se krátkodobě uzavře ventil odlehčení náplně. Tím se turbína odlehčí, její otáčky se prudce zvýąí a po otevření ventilu ovládání turba a současně s ním i ventilu ovládání náplně, bude pokles plnicího tlaku jen velmi malý. Proto kroutící moment motoru zůstává v celém rozsahu otáček a zatíľení prakticky nezměněn. Otevřením ventilu ovládání turba se přivádí k turbíně sekundárního turbodmychadla plné mnoľství výfukových plynů.

   Protoľe i u takové soustavy je třeba zabezpečit, aby se při výskytu detonačního hoření zmenąoval plnicí tlak, je to řeąeno obdobně jako u jiných způsobů přeplňování, tj. pomocí obtokového ventilu. Tento vąak není ve schématech vztahujících se k soustavě dvou turbodmychadel zakreslen, protoľe jeho funkce je na nich zcela nezávislá. Do činnosti je uváděn pouze při překročení maximálně přípustného plnicího tlaku, nebo při vzniku detonačního hoření a to v kterékoliv pracovní oblasti motoru.

   Poněkud odliąného způsobu je pouľito u soustav na motorech Porsche, i kdyľ výsledný efekt je totoľný. Za schémat v obrázku 18 je patrna funkce na ąestiválcovém motoru V typu. V levém obrázku je činnost při nízkých otáčkách, kdy jde o rozběh pouze prvního (levého) turbodmychadla. Celkové mnoľství výfukových plynů je přiváděno k jeho turbíně, dokud není dosaľen potřebný plnicí tlak. Ventily připojení druhé turbíny i jejího dmychadla jsou uzavřeny, takľe toto turbodmychadlo není v činnosti. Výfukové plyny druhé řady válců motoru proudí příčným potrubím k pracující turbíně, jejíľ dmychadlo dodává plnicí vzduch. Obtokový ventil regulace plnicího tlaku je uzavřen.

   Je-li dosaľeno ľádaného plnicího tlaku a mají-li výfukové plyny více energie, neľ turbodmychadlo potřebuje k vytvoření poľadovaného tlaku, je jejich zbytek vypouątěn přes turbínu druhého pravého turbodmychadla. Tím je toto turbodmychadlo zrychlováno. Obtokový ventil zůstává uzavřen a plnicí tlak je regulován ventilem připojení druhé turbíny. Rozběhnutím druhé turbíny začíná její dmychadlo dodávat přetlakovaný plnicí vzduch. Při uzavřeném ventilu jeho připojení proudí vzduch přes odvzduąňovací ventil před první dmychadlo a je jím nasáván.

   Od určitých otáček motoru mohou obě turbodmychadla dostávat dostatečnou energii výfukových plynů, takľe je připojeno i druhé. Jeho připojení nastává plným otevřením ventilu připojení druhé turbíny a uzavřením odvzduąňovacího ventilu. Plnicí tlak za druhým dmychadlem rychle stoupne a otevře se ventil připojení tohoto dmychadla.

   Obě turbodmychadla se o plnicí vzduch podílí a kaľdé z nich potřebuje 50 % energie výfukových plynů. Přebytečná energie výfukových plynů je vypouątěna obtokovým ventilem.

   Připojovací ventily turbíny i dmychadla jsou plně otevřeny a odvzduąňovací ventil je uzavřen. Regulace plnicího tlaku probíhá obtokovým ventilem.

Literatura

  1. Automotive Industries.
  2. Firemní podklady Porsche a Citroen.
  3. Články v ročenkách Automotive Technology International.
  4. Kraftfahrtechnisches Taschebuch. Bosch, Otto und Dieselmotoren, Vogel.

Autodíly MJauto, náhradní díly Brno, Vančurova 5, Židenice tel: 548 533 193, 603 812 458

Alfa Romeo -Audi- Austin- BMW- Citroen- Daewoo- Daf- Daihatsu- Dodge- Ferrari- Fiat- Ford- Honda- Hyundai- Isuzu- Jaguar- Iveco- Jaguar- Jeep- Kia- Lancia- Land Rover- Lexus- Maserati- Mazda- Mercedes- Mini- Mitsubishi- Nissan- Opel- Peugeot- Porsche- Renault- Rover- Saab- Seat- Skoda- Smart- Skoda- Subaru- Suzuki- Toyota- Vauxhal- Volkswagen- Volvo.

Copyright© 1998 - 2012 Autodíly MJauto, všechna práva vyhrazena