Тема 12. Методи підвищення показників роботи автомобільних двигунів.

Швидкісний наддув засновано на аеродинамічному ефекті перетворення швидкості потоку повітря в статичний тиск.

Інерційний наддув двигунів заснований на коливальних явищах, що беруть участь у газообміні мас газів і при правильному виборі геометричних розмірів всмоктуючих і випускних трубопроводів.

Механічний наддув. Його застосування в чотиритактних двигунах в основному обмежується двигунами порівняно невеликої потужності при необхідності забезпечення ними високої маневреності транспортного засобу. Привід компресора (нагнітача) виконаний безпосередньо від колінчастого вала двигуна. Механічний привід нагнітача може бути виконаний з постійним або змінним передавальним відношенням (наприклад, за допомогою регульованої гідравлічної передачі).

Переваги механічного наддуву:

- забезпечує хороший пуск і задовільну прийомистість двигуна - властивість, що особливо важливо для двигунів транспортного призначення.

Недоліки:

- деяке погіршення економічних показників двигунів при його застосуванні, обумовлене витратою енергії на привід компресора і пов'язаним з цим погіршенням механічного К.К.Д.

Газотурбінний наддув (ГТН) з використанням енергії випускних газів двигуна набув найбільш широкого застосування в практиці двигунобудування. Агрегат газотурбінного наддуву, що поєднує газову турбіну і відцентровий компресор зазвичай називають турбокомпресором (ТК).

Переваги даної схеми:

-простота конструкції і менші, як правило, габаритні розміри

-газотурбінний наддув є найбільш економічним з усіх видів наддуву. При його застосуванні, крім істотного зростання ефективної потужності двигуна, зростає також і ефективний К.П.Д. двигуна, в зв'язку з чим економічність силової установки з ГТН помітно поліпшується (приблизно на 4-6%).

-можливість використання готових ТК при досконалому стані розвитку комбінованих двигунів.

Недоліки:

-гірші в порівнянні з двигунами з механічним зв'язком прийомистість і пускові якості внаслідок, головним чином, більш уповільненого збільшення числа обертів («млявою розкруткою») турбокомпресора при пуску і збільшенні потужності двигуна, що пояснюється малим градієнтом тиску наддуву при пуску і збільшенні навантаження на двигун, визначеним інерцією роторів турбокомпресорів.

-менша можливість збільшення потужності двигуна шляхом підвищення наддуву, ніж при механічному зв'язку, внаслідок того, що тиск наддуву безпосередньо залежить від тиску і температури газів на випуску.

- недостатність при малих навантаженнях енергії випускних газів для приведення в рух турбокомпресора; величина потужності турбіни мала для подачі в циліндр необхідної кількості повітря, в результаті чого утруднюється пуск двигуна і робота його при неповному навантаженні.

Незважаючи на наведені вище недоліки, комбіновані двигуни з газовим зв'язком турбіни і компресора з поршневою частиною отримали найбільш широке поширення в промисловості і на транспорті (особливо в тих випадках, коли прийомистість не є головною якістю).

Без будь-якої суттєвої модернізації двигуна ГТН дозволяє підвищити його потужність до 50-70%, а взагалі потужність двигуна з ГТН в порівнянні з потужністю двигуна без наддуву може бути подвоєна і навіть потроєна.

5. Будова та робота турбокомпресора.

Турбокомпресором називають агрегат, який складається з компресора і газової турбіни (рисунок 12.1), робочі колеса яких сидять на одному валу. Енергія, яка необхідна для стиску свжого заряду компресором, поступає від газової турбіни. Відпрацьовані гази, що під тиском виходять з циліндрів двигуна , подаються на лопатки турбіни 7 і приводять в рух вал 5, на якому розміщено також і колесо компресора.

Після цього відпрацьовані гази подаються в глушник. А компресорне колесо надає свіжому заряду енергію, а саме – збільшує швидкість і підвищує тиск і з цими параметрами вони подаютьсся в циліндри двигуна. Потрібно відмітити, що стиснення повітря турбокомпресором приводить до збільшення його температури, а це в свою чергу веде до зменшення коефіцієнта наповнення.