Система принудительного наддува воздуха
15.05.2010
Принудительный наддув воздуха
Двигатель внутреннего сгорания - это двигатель, который для правильной работы требует определенного количества воздуха и топлива. Количество мощности, которое можно получить от данного двигателя, определяется количеством воздуха, который имеется для смешивания с топливом для обеспечения сгорания. В двигателе без наддува воздухозабор двигателя ограничивается степенью вакуума, создаваемого в цилиндрах. Добавление большего количества топлива к тому же количеству воздуха (по объему) приводит только к чрезмерному расходу топлива и дыму от несгоревшего топлива.
Сравнение количества воздуха, которое двигатель может втягивать, с количеством, которое он фактически втягивает при нормальных рабочих условиях, называется объемной эффективностью (объемным к.п.д.) двигателя. Мощность двигателя впрямую связана с его объемной эффективностью. Двигатель с прямым забором воздуха обычно имеет объемную эффективность, равную 80 %. Это означает, что двигатель втягивает приблизительно 80 % воздуха, который он может втянуть. Оптимизация формы каналов и увеличение размеров портов улучшает объемную эффективность, но воздух все еще имеет затруднения при достижении цилиндра.
Чтобы обеспечить увеличение полезной энергии, система воздухозабора автомобиля может быть модифицирована. Поршень и цилиндр двигателя внутреннего сгорания в основном действуют как воздушный насос. Воздух втягивается и смешивается с топливом. Эта смесь воздуха и топлива часто называется воздушно-топливным зарядом. Чем большее количество воздушно-топливной смеси поступает в двигатель, тем большее количество мощности он способен произвести.
Без внешней помощи двигатель получает только частичный воздушно-топливный заряд. Это следствие главным образом изгибов и сужений на пути впуска и наличия остатков незаконченного выпуска в цилиндре. Воздушно-топливный заряд двигателя можно увеличить нагнетанием воздуха в цилиндры. Это нагнетание большего количества воздуха в цилиндры позволяет двигателю заполнять свои цилиндры в объеме, который соответствует или превышает 100 %-ную объемную эффективность двигателя с прямым забором воздуха.
Имеются два различных метода, используемые для нагнетания воздуха в двигатель: применение турбокомпрессора (использование энергии отработавших газов) и супернаддув (привод от коленчатого вала). Разница между этими двумя системами - это источник энергии для их привода.
Турбокомпрессор
Турбокомпрессор использует энергию отработавших газов. Эти газы, произведенные двигателем, возвращаются и используются для приведения в движение колеса, называемого турбиной.
Турбина посредством вала соединяется с другим колесом, называемом лопастным. Вращение этого лопастного колеса вовлекает воздух в турбокомпрессор и направляет его в цилиндры. Количество отработавших газов, используемых для работы турбокомпрессора, среди прочих факторов зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Один недостаток турбонаддува - это то, что двигатель в режиме холостого хода не создает достаточно отработавших газов для обеспечения работы турбокомпрессора. Этот недостаток наиболее значим, когда автомобиль с турбонаддувом ускоряется, трогаясь с места. Перед тем, как турбокомпрессор начнет подавать большое количество воздуха в двигатель, имеется короткий интервал времени. Этот короткий интервал времени называется запаздыванием турбонаддува. В течение этого периода запаздывания турбонаддува двигатель не получает дополнительной мощности, которую турбокомпрессор обеспечивает при более высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя.
На различных двигателях и с различными турбокомпрессорами увеличение мощности вследствие установки турбокомпрессора варьируется. Мощность двигателя обычно можно увеличивать приблизительно на 35-60 % по сравнению с двигателем с прямым забором воздуха с тем же самым рабочим объемом.
Компрессор супернаддува
Подобно турбокомпрессору, компрессор супернаддува действует как воздушный насос и имеет много тех же самых особенностей, что и турбокомпрессор. Основная разница заключается в способе приведения этого "насоса" в движение. В то время как турбокомпрессор работает, используя энергию нагретых отработавших газов, компрессор супернаддува приводится в движение от коленчатого вала посредством ременной, зубчатой или цепной передачи. Преимущества увеличенной мощности, которые присущи двигателям с турбокомпрессором, также характерны и в случае компрессора супернаддува. Однако, т.к. компрессор супернаддува приводится в движение от коленчатого вала, а не отработавшими газами, проблема запаздывания наддува отсутствует. Это отсутствие запаздывания турбонаддува - главное преимущество компрессора супернаддува. В отличие от турбокомпрессора, количество воздушного заряда на оборот компрессора супернаддува без проскальзывания в основном одинаковое для каждого оборота двигателя независимо от спецификаций.
Преимущество этого типа компрессора супернаддува заключается в том, что этот приблизительно постоянный воздушный заряд подается при одинаковом давлении во впускном коллекторе при всех значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя. Недостаток, присущий любому компрессору супернаддува, - это то, что он приводится в движение коленчатым валом, затрачивая мощность двигателя. В большинстве случаев компрессор супернаддува использует 8-10 % полной мощности двигателя.
Т.к. компрессор супернаддува без проскальзывания подает одинаковое количество воздуха на каждый оборот двигателя, количество мощности, имеющейся для приведения в движения компрессора супернаддува, зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Однако, даже в режиме холостого хода двигатель производит достаточно мощности для нагнетания большого количества воздуха. При ускорении с места, двигатель с супернаддувом немедленно получает дополнительную мощность. Хотя для приведения в движение компрессора супернаддува требуется мощность двигателя, компрессор этого типа в ответ помогает производить еще большую мощность.
Так же рекомендуем прочитать Вам интересную статью О компании Lucas/TRW
Комментарии
Пока нет комментариев