Передовые технологии: Электрический актуатор (распределительный клапан)

Акцентируя внимание на термине «технологии нового поколения», не стоит упускать из виду тот факт, что мы совершенно не обязательно говорим о новых технологиях, но также можем иметь ввиду улучшения и усовершенствования уже существующих, порой весьма простых технологий. Яркий примером этого является электрический распределительный клапан (актуатор) турбокомпрессора.

Концепция актуатора почти столь же стара, как и сам турбонаддув. Фактически, некоторые из первых авиационных двигателей в 1940-х годах оснащались актуатором с электроуправлением, например, Wright R-1820 на Боинге B-17 «Flying Fortress». Поскольку это было во времена до появления компьютеров, они были полностью аналоговые, а пилот имел доступ прямо из кабины к выбору разных уровней наддува.

Первые серийные автомобили, оснащенные турбонаддувом, уже имели распределительный клапан, это были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire, оба выпущенные в 1962-м. Затем, вплоть до 70-х гг., легковые авто не оснащались турбокомпрессорами, а в 80-х гг. появилась высокомощная тяжелая техника, которой просто необходимы были турбины с распределительными клапанами.

Большинство самых первых актуаторов использовали тарельчатый клапан (пропускали газы только в одном направлении), и компания Cummins Turbo Technologies разработала такой дизайн, хотя в итоге планировалось разработать откидной клапан, который удаленно активировался бы горячим воздухом из турбины. Holset WH1C был первым турбокомпрессором с актуатором, который устанавливался на двигатели Cummins и Paccar в США в 1980-е годы.

Турбокомпрессор с актуатором

Распределительный клапан в турбокомпрессоре обеспечивает простой, но эффективный способ управления скоростью наддува и давлением, улучшая возможности наддува на низких оборотах двигателя. Такой турбокомпрессор использует относительно небольшую турбину, чтобы обеспечить хорошую мощность при низких оборотах двигателя, но скорость турбонагнетателя при этом регулируется до безопасного уровня перепускным клапаном. Когда желаемое давление наддува достигнуто, перепускной клапан открывается, чтобы пустить часть выхлопных газов в обход колеса турбины и выводить их непосредственно в выхлопную трубу. Это контролирует скорость турбины, поэтому турбонагнетатель может обеспечить более высокое давление наддува, даже когда двигатель работает на низких оборотах. Такая система предлагает экономически эффективное, надежное и долговечное решение для двигателей небольшой и средней мощности.

Для удовлетворения современных инженерных задач компания Cummins Turbo Technologies разработала продвинутый турбокомпрессор с актуатором, который приводится в действие электрически - решение, которое способно улучшить экономию топлива и эффективность современного дизельного двигателя!

Электрический привод

Электрический актуатор дает более точный контроль потока воздуха через клапан, чем пневматически управляемым распределительный клапан. Он обеспечивает полный контроль над всем диапазоном нагрузки и скорости, обеспечивает тонкую настройку соотношения топлива, воздуха и температуры на выходе турбины. Это позволяет оптимизировать выбросы и расход топлива в сочетании с управлением системы обработки отработавших газов. Достоинства электроактуаторов в сочетании с соответствующими датчиками позволяют электронному блоку управления (ECU) контролировать скорость турбонагнетателя, максимизировать крутящий момент и, следовательно, максимально повысить производительность автомобиля.

Технология электрического актуатора, разработанная компанией Cummins Turbo Technologies, подходит для двигателей маленькой и большой мощности (от 3 до 16 литров), она была разработана для повышения эффективности использования топлива в современном дизельном двигателе. Актуатор помогает улучшить характеристики двигателя, экономить топливо и контролировать выбросы благодаря точному контролю и скорости реагирования. Турбокомпрессор предлагает два решения для электрического актуатора, оба — с клапанами обратной связи, для различных применений:

• для тяжелых условий эксплуатации компания предлагает надежный долговечный вариант, включающий мощную «умную» турбину с установленным актуатором (бесщеточный двигатель) для максимальной прочности, с водным охлаждением для устойчивости к суровым тепловым средам, и с CAN-коммуникациями для взаимодействия с новейшей технологией управления двигателем;
• для простых условий Cummins Turbo Technologies предлагает надежное, но экономически эффективное пассивное решение, включающее щеточный двигатель последнего поколения в сочетании с многоступенчатой коробкой передач и возможностью обратного хода. В сборе идет компрессор, чтобы минимизировать тепловое воздействие.

Эти актуаторы используются в сочетании с перепускным клапаном и соединительным механизмом, разработанными с использованием новейшей системы оценки износа и измерения для того, чтобы они соответствовали долговечности самих актуаторов и отвечали требованиям рабочего цикла. Электрический актуатор помогает повысить производительность и снизить выбросы для соответствия жестким условиям рынка, все это — благодаря быстрой реакции и точному управлению на всех участках выработки мощности двигателя.

Запатентованная технология двойного перепускного клапана

Cummins Turbo Technologies также предлагает электроактуатор с системной двойного порта, что позволяет газам проходить в обход колеса турбины по парным спиралям с двух входных корпусов. Эта запатентованная технология двойного порта актуатора использует конструкцию головки со стрелкой, которая дает большую прочность и надежность благодаря хорошей герметизации, когда клапан закрыт. Она приносит пользу и при снижении мощности и скорости оборотов двигателя, поскольку двойные порты требуются для достижения мощного потока по двум спиральным корпусам турбин и позволяют оптимизировать обработку отработанных газов для контроля за выбросами.

Новаторская технология двойного порта распределительного клапана — эксклюзивная разработка компании Cummins Turbo Technologies. Ее придумали в собственном Техническом Центре компании совместно со специалистами завода в Хаддерсфилде, Великобритания. Это первая разработка компании Cummins Turbo Technologies из набора технологий следующего поколения (стандарт Euro6 и EPA 13), которая перешла в стадию полевых испытаний. В настоящее время компания работает вместе с крупными разработчиками OEM-продуктов, чтобы стать на шаг ближе к производству товаров по этой передовой технологии.