Тубонаддувом двигунів внутрішнього згоряння

Автомобільні конструктори були завжди стурбовані проблемою підвищення потужності моторів. Із законів фізики слід, що потужність двигуна безпосередньо залежить від кількості палива, що спалюється за один робочий цикл.
Тобто виникає якийсь закон: чим більше палива ми спалюємо, тим більше потужність: але для горіння палива необхідний кисень, (пояснюю) в циліндрах згоряє не паливо, а паливно-повітряна суміш. Для бензинових двигунів на одну частину палива покладається 13-15 частин повітря - в залежності від складу пального, режиму роботи та інших факторів. Повітря потрібно дуже багато. Якщо ми збільшимо подачу палива (це не проблема), нам також доведеться значно збільшити і подачу повітря. Звичайний двигун засмоктують його самостійно через різницю тисків в циліндрі і в атмосфері.
Залежність пряма - чим більше обсяг циліндра, тим більше кисню в нього потрапить на кожному циклі.
Але є спосіб загнати в той же обсяг ... більше повітря!
Це тубонаддувом!
Існують три види наддуву бензинових двигунів:
- резонансний наддув
- газотурбінний наддув
- за допомогою об'ємного нагнітача

Різниці між цими методами суттєва, хоча, незважаючи на конструкцію, кінцева мета у наддуву одна - підвищити крутний момент і, відповідно, потужність.
резонансний наддув
Резонансний наддув в більшості випадків реалізовується на двигунах з розподіленим уприскуванням палива.

поясню:
Розподілене уприскування іноді його називають многоточечьний або інжекторний це по суті одне і теж, так називається тому, що для кожного циліндра паливо впорскується окремої форсункою тобто у впускному колекторі, навпроти кожного циліндра стоять інжектори (форсунки) які по команді комп'ютера виробляють впорскування певної порції палива в ділянку впускного колектора біля свого циліндра перед впускним клапаном, скільки циліндрів стільки і інжекторів.
Завдання резонансного наддуву при частоті 3.000 - 3.500 об / хв забезпечити підвищений тиск суміші перед впускним клапаном в момент його відкриття за рахунок використання частоти коливань суміші у впускному колекторі. Тим часом підвищений тиск необхідно зовсім не постійно - досить, щоб воно піднялося в момент закриття клапана і "довантажити" циліндр додатковою порцією суміші. Для короткочасного підвищення тиску цілком "підходить" хвиля стиснення, що гуляє по впускному трубопроводу при роботі мотора. При цьому досить лише розрахувати довжину самого трубопроводу, щоб хвиля, кілька разів відбившись від його кінців, прийшла до клапану в потрібний момент.
Як правило, обсяг ресивера і визначає досить вузький діапазон роботи такого наддуву. В принципі, існують багатокамерні ресивери, але це окрема тема.
Теорія (по крайней мере, при поясненні "на пальцях") проста, а от втілення її вимагає чималої винахідливості: клапан при різних оборотах колінчастого вала відкритий неоднакове час, а тому для використання ефекту резонансного наддуву потрібні впускні трубопроводи змінної довжини! І такі мотори були створені - зі спеціальними заслінками, що відкривають повітрю той чи інший шлях. Пік популярності цього рішення припав на середину 80-х, а потім виробники, мабуть, вирішили: навіщо морочити голову, якщо вже є і більш продуктивний турбонаддув, і керуюча ним електроніка? Останнім часом повідомлень про нові двигунах з резонансним наддувом майже не надходить ...

газотурбінний турбонаддув
На початку 1900-х років швейцарський інженер Альфред Буші вперше представив прототип компресора, що працює на енергії вихлопних газів, далі ця ідея отримала великий розвиток. Зараз це вже високопродуктивні газотурбінні нагнітачі, які встановлюються на багато моделей автомобілів.
При роботі двигуна з турбонаддувом вихлопні гази подаються в турбіну, де віддають частину своєї енергії, розкручуючи ротор турбокомпресора, і потім надходять через приймальню трубу в глушник.
На одному валу з колесом лопатки турбіни знаходиться колесо компресора, який засмоктує повітря з повітряного фільтра, підвищує його тиск на 30-80% (залежно від ступеня наддуву) і подає в двигун.
В один і той же літраж (обсяг) двигуна поступає більша по вазі кількість робочої суміші і, отже, забезпечується досягнення на 20-50% більшою потужності, а за рахунок використання енергії вихлопних газів підвищується ККД двигуна і знижується питома витрата палива на 5-20 %.
Явна перевага: підвищення ККД і економічності мотора при цьому наддув досить вимогливий до системи змащення так як колеса турбіну обертається зі швидкостями близько 10000 об \ хв, висока температура нагріву самої турбіни до 1000С відпрацьованими газамі- в зв'язку з цим застосовуються спеціальні підшипники, і спеціальні марки сталей з яких виготовляються складові частини компресора, необхідно запобігати потраплянню води на корпус і складові частини. - інерційність: "втиснув" різко газ і ждеш поки мотор набере обороти, збільшиться тиск вихлопних газів, розкрутиться турбіна, з нею крильчатка нагнітача - і нарешті, "піде" повітря. Але з цим явищем, що має назву "турбо-яма" навчилися боротися ... В зв'язку з цим висока стоімоть.

механічний нагнітач
Механічний компресор був винайдений братами Рутс і застосовувався в автомобільних двигунах ще в 30-і роки.
При механічному наддуванні нагнітач приводиться в дію безпосередньо від колінчастого вала двигуна. Як правило, обидва агрегату жорстко пов'язані один з одним, наприклад через ремінний привід. Тут головне в тому, що обороти нагнітача / компресора жорстко пов'язані з оборотами коленвала.
Механічний компресор хороший своєю невибагливістю до якості масла, надійністю і здатністю не відставати від швидкості обертання коленвала.
До мінусів відносяться значні габарити, навантаження на двигун.

8 років Мітки: тубонаддувом двигунів

Брати участь в обговореннях можуть лише зареєстровані користувачі.

Про резонансний наддув цікаво

Повна версія сайту