Home » Ремонт » Ізобарна система або система наддуву при постійному тиску

Ізобарна система або система наддуву при постійному тиску

Ізобарна система або система наддуву при постійному тиску Проблема
підвищення потужності двигуна внутрішнього згоряння не втратить своєї
актуальності ніколи. Найбільш очевидні шляхи досягнення цієї мети – збільшення
робочого об’єму циліндрів і частоти обертання колінчастого валу – мають виражені
кінцеві межі, викликані габаритними розмірами і інерційністю механічних
частин двигуна. Найбільш перспективним виглядає варіант збільшення кількості
спаленної паливно-повітряної суміші шляхом примусового наповнення камер згоряння
повітрям для її приготування за допомогою наддуву.

Трохи історії

Ще в кінці
19-го століття родоначальники двигунобудування Р. Дизель і Даймлер Р.
експериментували з підвищенням вихідної потужності двигуна, стискаючи повітря,
нагнітається в камери згоряння циліндрів. Але істотний прорив у розвитку і
впровадження технологій наддуву був здійснений інженером з Швейцарії А. Бюши. В
1905 році він запатентував поршневий
двигун, де повітря, що подається в циліндри, стискався турбокомпресором,
приводиться в рух вихлопними газами двигуна. Спочатку турбіни
використовувалися для авіаційних і суднових силових агрегатів. Потім до їх
використання звернулися виробники вантажного автотранспорту (1938 р) і
нарешті, з 60 років минулого століття турбокомпресори стали встановлювати на легкові
автомобілі. Піонерами в цій галузі стали американські автогіганти CHEVROLET і GM. На сьогоднішній день системами
турбонаддува оснащуються практично всі дизельні силові установки
комерційного вантажного автотранспорту. На бензинових двигунах застосування
турбокомпресорів веде до економії палива і зниження вмісту СО2и інших шкідливих речовин у вихлопних газах.

Типи наддуву

В
двигунобудуванні розрізняють три типи наддуву:

  • Резонансний
    наддув. Нагнітач відсутня. Для підвищення тиску використовується
    кінетична енергія повітря. При правильно підібраною довжиною впускного
    трубопроводу хвиля повітря, багато разів відобразившись від його стінок, підійде до
    клапану в необхідний час. На практиці використовуються впускні тракти
    змінної довжини за рахунок підключення додаткової резонансної камери або
    перепідключення впускних каналів (динамічний наддув). Надлишковий тиск
    наддуву становить від 0,005 до 0,02 атм.
  • Механічний
    наддув. Здійснюється механічними нагнітачами (об’ємними чи
    відцентровими), що приводяться в рух безпосередньо від колінчастого вала
    ДВЗ за допомогою зубчастого ремінного або шестеренчатого приводу. До безперечних плюсів слід віднести
    пропорційне збільшення тиску повітря, що подається з наростанням оборотів
    двигуна, до мінусів – габаритність і зниження ККД мотора з-за додаткового
    витрачання крутного моменту для приводу нагнітача. Надлишковий тиск
    досягає 0,5 атм.
  • Газотурбінний
    наддув. На сучасному автотранспорті отримали найбільш широке
    поширення. По суті, це той самий відцентровий компресор, що використовує для
    приводу енергію відпрацьованих газів. Турбокомпресор являє собою жорстку
    зв’язку турбінного і компресорного колеса, закріплених на одному валу.
    Вихлопні гази, потрапляючи в корпус турбіни, приводять її в рух. Крутний
    момент передається компресорного колеса, подає у впускний тракт ДВС стиснене
    повітря.

Конструктивні особливості ДВС з
наддувом постійного тиску

Установка
турбокомпресора тягне за собою модернізацію систем змащення, охолодження,
живлення двигуна та інших важливих систем. Конструктивні зміни можуть бути
незначними, якщо застосування наддуву переслідує мети поліпшення економічних
та екологічних показників. Для збільшення потужностних характеристик з
використанням турбонаддува, двигун піддається серйозному зміни.

Встановлюються більш продуктивні паливний і масляний насоси,
додаткові фільтруючі елементи тонкого очищення масла, відстійники і
радіатори охолодження системи змащення.
Впускні і випускні колектори піддаються найбільшій зміні. Для
вирівнювання тиску відпрацьованих газів виробляють істотне збільшення
обсягу випускного колектора. Цим досягається згладжування пульсацій
газоподібних продуктів згоряння палива.

Переваги і недоліки изобарных
систем наддуву

Головний недолік систем наддуву постійного
тиску – невеликий крутний момент на низькообертові режимах роботи
двигуна. Крім того, слід зазначити наступні мінуси:

  • Різке
    зниження навантаження викликає погіршення якості продувки і наповнення циліндра,
    що призводить до підвищення витрати палива.
  • Підвищена
    інерційність турбокомпресора,
  • Погіршення
    динамічних показників ДВЗ при зміні режиму експлуатації (розгоні,
    зростанні навантаження тощо).
  • Можливість
    зворотного проникнення газів в циліндри на молоцилиндровых двигунах.
  • Нерідкий
    утруднений запуск ДВС

Основні
переваги систем изобарного наддуву проявляються при усталеному режимі
роботи двигуна, з навантаженнями, близькими до максимальної. Саме в цих режимах
турбокомпресор має найвищий ККД і оптимальну ефективність. Набагато
легше вибрати місце установки турбіни на двигуні, завдяки відсутності
необхідність збереження енергії імпульсів вихлопних газів. Силові установки з
турбокомпресорами постійного тиску отримали широке поширення в
габаритних стаціонарних машинах.

Основні напрями розвитку
турбокомпресорів

Розвиток
турбокомпресорних технологій відбувається за такими векторами:

  • Боротьба
    з інерційністю наддуву, зменшення розмірів ТК.
  • Застосування
    нових керамічних матеріалів для
    виготовлення ротора турбіни.
  • Застосування
    турбін із змінною геометрією.
  • Запровадження
    мікропроцесорної електроніки для регулювання тиску наддуву.
  • Використання
    кількох турбокомпресорів на одному двигуні («бітурбо», «твинтурбо»)

2-05-2014, 00:07 | Олег