0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое наддув двигателя внутреннего сгорания

Что такое наддув двигателя внутреннего сгорания

По сравнению с четырехтактным двигателем со свободным вса­сыванием или с двухтактным, имеющим только продувку, в двигателе с наддувом благодаря сжатию заряда увеличивается его количество, вследствие чего повышается и мощность. Наддув есть сжатие всего или части заряда за пределами рабочего цилин­дра с целью увеличения наполнения цилиндра. Таким образом, при наддуве заряд сжимается как за пределами цилиндра, так и в цилиндре.

Для комбинированного способа характерно связанное с полу­чением полезной мощности двух- или многоступенчатое расширение, в то время как сжатие не обязательно должно быть многоступенча­тым. Однако в практике всегда встречаются комбинированные двигатели с наддувом, т. е. имеющие многоступенчатое сжатие.

Смысл и цель наддува заключаются в повышении мощности при данных размерах двигателя без увеличения частоты вращения. Как посредством наддува, так и вследствие более высокой частоты вращения в двигатель подается большее количество воздуха или заряда в единицу времени, мощность при этом приблизительно пропорциональна расходу воздуха. В обоих случаях повышение мощности наталкивается на определенные границы, которые обус­ловлены уровнем развития. Мощность двигателя внутреннего сго­рания

при этом константы С 1 и С 2 зависят от системы мер и тактности двигателя. Здесь N е — эффективная мощность; z — число цилин­дров; V h — рабочий объем цилиндра; р е — среднее эффективное давление; п — частота вращения; S — ход поршня; F п — площадь поршня; с т — средняя скорость поршня.

У данного двигателя, для которого z , F п и S неизменны, мощ­ность можно повысить увеличением п или с т , а также увеличением р е . При повышении частоты вращения п или соответственно сред­ней скорости поршня с т возрастают вызванные силами инерции напряжения пропорционально с т 2 . Повышение среднего эффектив­ного давления р е путем наддува приводит к росту газовых сил (максимального давления сгорания), последние возрастают ли­нейно с увеличением количества заряда, т. е. с повышением мощ­ности; при этом индикаторная диаграмма благодаря наддуву становится полнее. Начиная с определенного уровня воздействие сил от давления газов легче преодолимо, чем сил инерции.

Термическая напряженность повышается как. с увеличением частоты вращения, так и с увеличением степени наддува примерно в равном соотношении с повышением мощности. Высокие средние скорости поршней обусловливают необходимость иметь небольшую массу деталей кривошипно-шатунного механизма, что достигается хорошо отработанной конструкцией и высококачественными мате­риалами. Наддув же выдвигает требование усиления конструкции для воспринятая повышенных давлений газов. Несмотря на то, что при наддуве удельная масса, как правило, уменьшается, — мощность возрастает сильнее, чем соответственно требуемое при­ращение общей массы, — это приводит к созданию более надежных в эксплуатации двигателей.

Обратное воздействие увеличения мощности посредством над­дува с одной стороны и посредством форсировки по частоте враще­ния с другой стороны может быть пояснено следующим упрощен­ным сравнением. Средние эффективные давления от 10 бар (четы­рехтактные двигатели с принудительным зажиганием без наддува) до 12 бар (четырехтактные дизели с умеренным наддувом), равно как и средние скорости поршней, от 10 м/с (дизели на грузовом автотранспорте) до 14 м/с (карбюраторные двигатели на легковых автомобилях), характеризуют технический уровень современных двигателей. А средние скорости поршней от 20 м/с и выше встре­чаются лишь на двигателях гоночных автомобилей, т. е. на двига­телях, которые отдают высокую мощность кратковременно и кото­рые могут иметь небольшие межремонтные периоды. В то же время средние эффективные давления от 18 до 20 бар и выше при умерен­ных значениях средней скорости поршня применяются на четырех­тактных дизелях, имеющих наиболее высокие длительные нагрузки (в частности, на судовых дизелях).

Преимущества наддува при заданной мощности:

1) меньшие габариты: двигатель короче из-за меньшего числа цилиндров;

2) меньшая масса двигателя и соответственно меньшая удель­ная масса на единицу мощности;

3) более высокий к. п. д. двигателя при турбонаддуве;

4) меньшая стоимость на единицу мощности, особенно у высо­комощных двигателей;

5) холодильники меньших размеров, поскольку при одинаковой мощности необходимо отводить меньше тепла, чем у двигателя без наддува;

6) газовая турбина сама по себе заметно снижает шум выхлопа;

7) меньшее падение мощности при понижении плотности окру­жающего воздуха;

8) лучшее качество отработавших газов при неизменном спо­собе организации рабочего процесса.

К недостаткам наддува относятся:

1) более высокие механические и тепловые нагрузки, чем у двигателей без наддува;

Читать еще:  Двигатель 409 инжектор сколько лошадиных сил

2) при определенных условиях менее благоприятное протекание кривой крутящего момента двигателя, особенно при высоких сте­пенях наддува;

3) при определенных условиях худшая приемистость.Последние два недостатка характерны только для турбонаддува.

Системы наддува можно классифицировать по:

1) виду привода нагнетателя;

2) конструкции нагнетателя;

3) типу связи между над­дувочным агрегатом и двигателем;

4) принципу действия двигателя.

Привод нагнетателя может осуществляться:

а) от постороннего источника (вспомогательный двигатель, электродвигатель) — по­сторонний наддув;

б) от самого двигателя (мощность отбирается от коленчатого вала) — механический наддув;

в) от турбины, приво­димой выпускными газами — турбонаддув;

г) без нагнетателя по­средством обменника давления — способ «Компрекс».

а) объемные нагнетатели: поршне­вые и роторные, например воздуходувка типа Рут, винтовой ком­прессор и др.;

б) лопаточные нагнетатели: радиальные, осевые или полуосевые.

Тип связи между наддувочным агрегатом и двигателем и способ отбора мощности:

а) нагнетатель соединен с валом двигателя, тур­бина отсутствует, отбор мощности от коленчатого вала — механи­ческий наддув;

б) нагнетатель соединен с турбиной, наддувочный агрегат свободный, т. е. не имеющий механической связи с двига­телем, отбор мощности от коленчатого вала — свободный турбо­наддув;

в) нагнетатель, турбина и коленчатый вал двигателя меха­нически связаны, отбор мощности от коленчатого вала — комбини­рованный двигатель; г) нагнетатель соединен с коленчатым валом двигателя, отбор мощности от вала турбины — генератор газа.

Принцип действия двигателя: а) двигатель с принудительным зажиганием; дизель; б) четырехтактный; двухтактный.

Очень многие из приведенных выше комбинаций, например комбинированная установка, состоящая из двухтактного дизеля, компрессора объемного типа и газовой турбины, были опробованы экспериментально, однако лишь немногие варианты оказались выгодными для практического применения. Особенно удачным яви­лось соединение поршневого двигателя с наддувочным агрегатом, включающим в себя радиальный компрессор и газовую турбину, так как поршневая машина хорошо приспособлена для малых объемов и высоких давлений, а лопаточные машины наоборот — для больших объемов и низких давлений .

22. Наддув двигателей внутреннего сгорания. Устройство турбокомпрессора.

Наддув — увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Позволяет повысит мощность двигателя.

Виды наддува

В ДВС применяют три типа наддува: резонансный –при котором используется кинетическая энергия объема воздуха во впускных коллекторах (нагнетатель в этом случае не нужен).

механический – в этом варианте компрессор приводится во вращение ремнем от двигателя.

газотурбинный (или турбонаддув) – турбина приводится в движение потоком отработавших газов.

Механический наддув. (воздух закачивается компрессором) .

Механические нагнетатели позволяют довольно простым способом существенно поднять мощность мотора. Имея привод непосредственно от коленчатого вала двигателя, компрессор способен закачивать воздух в цилиндры при минимальных оборотах и без задержки увеличивать давление наддува строго пропорционально оборотам мотора.

Существует два вида механических нагнетателей: объемные и центробежные.

Конструкция Roots напоминает масляный шестеренчатый насос. Два ротора вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса. Оси роторов связаны между собой шестернями. Особенность такой конструкции в том, что воздух сжимается не в нагнетателе, а снаружи – в трубопроводе, попадая в пространство между корпусом и роторами.

Еще один способ нагнетать во впускной коллектор воздух под избыточным давлением в свое время предложил инженер Лисхольм .

Внутри корпуса установлены два взаимодополняющих винтовых насоса (шнека). Вращаясь в разные стороны, они захватывают порцию воздуха, сжимают и загоняют ее в цилиндры. Характерна такая система внутренним сжатием и минимальными потерями, благодаря точно выверенным зазорам. Кроме того, винтовые наддувы эффективны практически во всем диапазоне оборотов двигателя, бесшумны, очень компактны, но чрезвычайно дороги из-за сложности в изготовлении.

Центробежные нагнетатели по конструкции напоминают турбонаддув. Избыточное давление во впускном коллекторе также создает компрессорное колесо (крыльчатка). Его радиальные лопасти захватывают и отбрасывают воздух в окружной тоннель при помощи центробежной силы. Отличие от турбонаддува лишь в приводе.

Схема управления механическим нагнетателем довольно проста. При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя. Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха (Intercooler) является почти непременной составной частью не только механических, но и газотурбинных систем наддува. При сжатии в компрессоре (либо в нагнетателе) воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе помещается меньше, чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания. Поэтому сжатый воздух перед подачей его в цилиндры двигателя предварительно охлаждается в интеркулере. По своей конструкции это обычный радиатор, который охлаждается либо потоком набегающего воздуха, либо охлаждающей жидкостью. Понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяет увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на такой же процент.

Читать еще:  Двигатель 139qmb не заводится на холодную

Турбокомрессор.

Принцип действия турбокомпрессоров для наддува ДВС заключается в следующем — выхлопные газы ДВС, обладая большой скоростью и большой температурой попадают на сопловой аппарат турбины, где происходит их максимальный разгон и подача на рабочие лопатки турбины под правильным углом, при подаче на рабочие лопатки турбины происходит вращение турбины, которая в свою очередь вращает крыльчатку компрессора, насаженную на один вал с колесом турбины. Колесо компрессора представляет собой вращающий направляющий аппарат и крыльчатку, которые чаще всего соединены вместе в одну деталь.

Давление турбины и наддув двигателя

Для повышения мощности двигателя внутреннего сгорания используется технология наддува воздуха. Данная схема распространена на силовых агрегатах дизельного типа, где подача осуществляется под избыточным давлением. В результате общая масса обогащенной смеси увеличивается, что приводит к росту мощности силового агрегата.

Технологические особенности наддува

В наддуве воздуха в двигатель особая роль отводится специальным нагнетателям. Технология отлично подходит для дизельных агрегатов, так как в момент впускного тракта сжатие распространяется только на воздушную массу. Качественный наддув достигается за счет комплексной регулировки. Большой крутящий момент возможен при помощи равномерного наддува и снижения сжатия.

Наиболее распространенными нагнетателями являются:

  • турбированный. Отбор мощности осуществляется от газодинамической цепи между двигателем и нагнетателем.
  • механический. Отбор мощности проводится непосредственно от коленвала ДВС.

Важным показателем, характеризующий степень наполнения дизеля при помощи наддува является коэффициент наполнения. Данный показатель является результатом соотношения количества заключенной воздушной массы в цилиндре к рабочему объему силового агрегата. Как правило, К находится в диапазоне 0,849-2,999 единиц.

Основные виды наддува

Динамический

Динамический наддув достигается за счет применения эффекта непосредственно во впускном тракте. Равномерное распределение воздушных масс по всем цилиндрам возможно, благодаря конструкционным особенностям впускной системы. Современные ДВС дизельного типа оснащены специальными нагнетателями. При этом инженеры делают механизм впускного тракта максимально коротким. В результате это влияет на качество динамики и управление рециркуляционными процессами ОГ.

Турбированный

Работа турбонагнетателя от выхлопных газов имеет наиболее широкое применение. Данная технология позволяет увеличить крутящий момент и общую мощность. Компрессор ставится на легковые и грузовые транспортные средства, сохраняя высокий уровень КПД. Особенность технологической схемы является возможность выхода на высокий крутящий момент при низких частотах коленвала. Она отлично подходит, когда давление наддува регулируется при помощи электроники.

Принцип действия турбонагнетателя

Конструкция турбонагнетателя представлена несколькими устройствами газодинамического типа. Функциональное значение газовой турбины сводится к восприятию энергии потока ОГ. Компрессорная часть надежно закреплена соединительным валом с турбиной, что позволяет качественно сжимать входящие воздушные потоки.

Принцип действия наддува воздуха в дизельном двигателе следующий:

  • Раскручивание вала начинается с поступления горячего ОГ непосредственно на турбину. Частота вращения при этом составляет 200 тыс. оборотов в минуту.
  • Перемещение ОГ к оси, а затем к выпускному тракту.
  • Радиальный компрессор приходит в действие, благодаря валу.

Использование аксиальных турбин технически аргументированно для силовых агрегатов большого объема. Устройства отличаются высокой эффективностью в работе. Существует несколько принципов наддува. При постоянном давлении наблюдается снижение расхода топлива. Такая схема применяется на мощных дизельных генераторах и стационарных установках. Турбины с разделенным потоком оснащены двумя внешними клапанами. Для быстрого выхода на рабочий режим нагнетатель устанавливается ближе к выпускному клапану.

Конструкция нагнетателей

Регулировка давления наддува позволяет не перегружать функционирование ДВС. Данное действие выполняется при помощи различных нагнетателей (с изменяемой геометрией, с перепуском ОГ и дросселированные). Использование перепускного клапана позволяет снижать уровень сжатия и нагнетать поток в турбину. Конструкция нагнетателя имеет ряд технических особенностей. Так, при выходе из строя блока управления, специальный перепуск открывается в автоматическом режиме. Это позволяет исключить поломку дизеля при высоких нагрузках.

Читать еще:  Ауди 100 какой двигатель экономичнее

Порядок измерения давления

Замер давления на компрессоре проводится при помощи монометра и шланги с переходниками. При этом результаты фиксируются под нагрузкой двигателя. Порядок выполнения работ следующий:

  • определение максимально допустимого давления в инструкции к ДВС;
  • монтаж одного конца шланги к выпускному коллектору. Второй выводится аккуратно в салон;
  • присоединение манометра к отверстию;
  • прогреваем двигатель авто;
  • разгоняем транспортное средство по ровной дороге до 3000 оборотов;
  • контролируя движение педалью газа, следим за показанием манометра.

Если зафиксированный показатель на дизеле недостаточный, проводится комплексная проверка турбокомпрессора на предмет технической исправности.

НАДДУВ

1) Н. в двигателях внутреннего сгорания — увеличение кол-ва свежего заряда в цилиндре двигателя за счёт повышения давления при впуске. Н, обычно применяют с целью увеличения мощности, а также для компенсации её падения при подъёме установки с двигателем (напр., самолёта) на большую высоту. Т. н. агрегатный Н. осуществляется с помощью приводного компрессора, турбокомпрессора или комбинированно. Получает распространение безагрегатный Н. (динамический, скоростной и др.), позволяющий при несуществ. изменениях в конструкции трубопроводов форсировать двигатель или улучшать экономич. показатели его работы, сохраняя мощностные. См. рис.

2) Н. в ракетной технике — увеличение давления газа или пара в топливных ёмкостях с целью повышения их устойчивости, предотвращения кипения жидкостей, вытеснительной подачи топлива из заправочных ёмкостей в баки ракеты и из баков в двигатель. Газ высокого давления генерируется в аккумуляторах давления.

Системы агрегатного наддува двигателей: а — с приводным компрессором; б — с турбокомпрессором; 1 — компрессор; 2 — шестерённая передача; 3 коленчатый вал; 4 — газовая турбина

Схема воздухозаборного патрубка при скоростном наддуве: 1 — патрубок; 2 — обтекатель

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

  • НАДВИГ
  • НАДЁЖНОСТИ ТЕОРИЯ

Смотреть что такое «НАДДУВ» в других словарях:

Наддув — Наддув увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Наддув обычно применяют с целью повышения мощности (на 20 45 %) без увеличения массы и… … Википедия

НАДДУВ — 1) увеличение количества свежего заряда горючей смеси в цилиндре поршневого двигателя за счет повышения давления при впуске; один из способов повышения мощности двигателя.2) Искусственное повышение давления газа в замкнутом пространстве (напр., в … Большой Энциклопедический словарь

НАДДУВ — дополнительная против нормальной подача в цилиндр двигателя воздуха (или горючей смеси), сжатого до 1,1 1,3 атм посредством насоса, приводимого в движение от вала двигателя или от постороннего источника энергии. Применяется с целью повышения… … Морской словарь

наддув — – способ подачи горючки в камеру сгорания. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

наддув — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN supercharging … Справочник технического переводчика

НАДДУВ — (1) способ повышения мощности поршневых двигателей внутреннего сгорания путём увеличения массы воздуха, поступающего вместе с топливом в цилиндры вследствие повышения давления компрессором при впуске; (2) искусственное увеличение давления газа в… … Большая политехническая энциклопедия

наддув — 3.13 наддув: Обеспечение защиты от проникновения внешней среды в оболочку путем поддержания в ней давления защитного газа выше давления во внешней среде. Источник: ГОСТ Р 51330.3 99: Электрооборудование взрывозащи … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

наддув — а; м. Спец. Усиление подачи горючей смеси в двигатель внутреннего сгорания за счёт повышения давления воздуха при впуске. Двигатель с наддувом. * * * наддув 1) увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в цилиндр поршневого… … Энциклопедический словарь

наддув — oro įpūtimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Į vidaus degimo variklį tiekiamo degiojo mišinio kiekio didinimas, didinant šio mišinio slėgį. atitikmenys: angl. air blast vok. Lufteinblasen, n rus. вдувание воздуха, n; наддув, m pranc.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Наддув — увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в Двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Н. обычно применяется с целью повышения мощности (на 20 45%) без увеличения массы и габаритов… … Большая советская энциклопедия

Наддув — м. Питание цилиндров поршневых двигателей машины воздухом, давление которого выше атмосферного. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector