|
|
Наддув
Принципы наддува
Мощность, развиваемая двигателем внутреннего сгорания,
зависит главным образом от массы воздуха, который он
потребляет за одну минуту. Обычный способ заполнения
цилиндров четырехтактного двигателя заключается в том, что
воздух под действием атмосферного давления заходит в
цилиндры двигателя, устраняя разрежение, образованное
поршнями, движущимися вниз во время такта впуска. Когда
воздух нагнетается в цилиндры под давлением выше
атмосферного, в цилиндры может попасть большая масса
воздуха; при этом говорят, что двигатель работает с
наддувом. Это может происходить благодаря использованию
какого-либо воздушного насоса, нагнетающего воздух в
двигатель; такое устройство называется нагнетателем.
В двухтактном двигателе, само собой, нет такта впуска.
Двухтактный двигатель обычно заполняется под давлением или с
помощью отдельного цилиндра, который называется заполняющим
цилиндром, как в двигателе Клерка, или путем использования
пространства под поршнем, как в двигателе Дея, или при
помощи какого-либо воздушного насоса, например насоса Рутса.
Строго говоря, двухтактный двигатель не может работать с
наддувом, если выпускные каналы имеют такую конструкцию, что
они закрываются до того, как закрываются впускные каналы.
Если требуется высокая мощность двигателя при его
минимальных размерах, нет сомнения, что наддув является
наиболее эффективным способом реализации такого двигателя,
но расход топлива будет высоким, если только не используются
специальные средства для изменения степени компрессии и
предусмотрен и я эффективных методов отбора энергии,
необходимой для привода устройства наддува.
Местоположение нагнетателя во впускной системе зависит от
используемого топлива. В прежних двигателях с искровым
зажиганием нагнетатель нагнетал воздух в карбюратор, но от
этой системы позже отказались в пользу такой конструкции, в
которой нагнетатель нагнетал воздух из карбюратора в
двигатель. С приходом двигателей с управляемым впрыском во
впускную систему местонахождение нагнетателя снова вернулось
к первоначальному, большинство современных нагнетателей
просто качают воздух.
Нагнетатель может иметь принудительный привод при помощи
ремня, цепи или при помощи шестерен от коленчатого вала
двигателя; он может также приводиться с помощью отработанных
газов от двигателя. Этот нагнетатель с газовым приводом
называется турбонагнетателем и является на сегодняшний день
наиболее широко распространенным, поскольку он использует
энергию отработанных газов, вместо того чтобы отбирать у
двигателя часть его мощности.
Некоторые считают, что турбонагнетатель является средством
решения проблемы вредных выбросов, поскольку на сегодняшний
день эта система обеспечивает меньший расход топлива, но
последнее преимущество очень сложно получить на двигателе с
искровым зажиганием, если только не выполнить очень
тщательное согласование нагнетательного устройства с
двигателем. Эта оговорка основывается на том факте, что
термический КПД (или экономия топлива) зависит от степени
сжатия, а для того чтобы избежать детонации, степень сжатия
должна понижаться при установке нагнетателя.
Ограничения на степень сжатия в нормальном (без наддува)
двигателе обычно возникают при необходимости соблюдения
требований в отношении содержания в отработанных газах NOx,
в результате чего получается меньшая выходная мощность и
более высокий расход топлива. Ограниченный в своем
использовании рамками этих требований, турбонагнетатель
эффективно работает в те моменты, когда необходимо
ускорение, увеличивая на это время мощность двигателя.
Наддув применяется не только в двигателях с искровым
зажиганием; двигатели с воспламенением от сжатия часто даже
более подходят для применения в них системы наддува.
Типичным примером применения наддува в двигателях с
воспламенением от сжатия является тот случай, когда
необходимо получить максимальную мощность двигателя, чтобы
можно было увеличить перевозимый автомобилем вес до
максимальной разрешенной законом величины. Вместо того,
чтобы устанавливать двигатель большего рабочего объема,
многие изготовители предпочитают увеличить мощность уже
имеющегося двигателя путем использования турбонагнетателя.
Вообще, проблема степени сжатия не стоит для двигателей с
воспламенением от сжатия, поэтому при оценке преимуществ,
предоставляемых внедрением турбонаддува в двигатель с
воспламенением от сжатия, следует учитывать следующие общие
соображения:
1 Четырехцилиндровые двигатели с турбонаддувом обеспечивают
такую же мощность, что и шестицилиндровые двигатели без
турбонаддува.
2 Шестицилиндровый двигатель с турбонаддувом расходует
топлива столько же, сколько и четырехцилиндровый двигатель
без турбонаддува.
назад
>> |
|
