Как наддувают двигатели

      Комментарии к записи Как наддувают двигатели отключены

Как наддувают двигатели

Нынешние автолюбители являются далеко не первыми любителями, которых сильно гипнотизируют высокие максимальная мощность и цифры скорости моторов. Эта гонка между обладателями транспортных средств началась еще более 100 лет назад. Предел в 100 «лошадей» автомобилистам удалось превзойти уже в 1905 году, причем через какие-то пара лет мощность уже была увеличена до 150 лошадиных сил. Вместе с повышением мощности возрастал кроме этого количество и вес двигателей, все это вынуждало производителей устанавливать все более тяжелые шасси, что само собой значительно снижало большую скорость. Исходя из этого уже в начале 20-го века инженеры вспоминали о ответе данной непростой задачи – повысить мощность силового агрегата, но снизить наряду с этим остальные параметры: размеры, расход и вес горючего.

Ту эру возможно назвать воистину смелой, как раз тогда появилась большинство конструкций, начиная замысловатыми фантастическими и заканчивая в полной мере настоящими. самая приемлемой и превосходной среди них была как раз идея наддува. Имеете возможность представить себе двигатель внутреннего сгорания, в частности такт его впуска: силовой агрегат трудится наподобие насоса, и есть весьма неэффективным по причине того, что на пути горючей смеси находятся воздушный фильтр и изгибы клапанов, а вдруг речь заходит о бензиновом моторе, то в том месте мешает еще и дроссельная заслонка. Все в совокупностизначительно понижает наполнение цилиндра. Появляется закономерный вопрос: «чем повысить это наполнение?» Сделать это возможно методом подъема давления перед клапаном выпуска, в таком случаев цилиндре поместится больше горючей смеси либо воздуха (дизельные двигатели). В следствии таких действий энергия сгорания с солидным числом горючего еще больше повысится, кроме этого увеличится и неспециализированная мощность мотора.

Эта теория не имеет никаких особенных сложностей, что разрешило ей воплотится в огромное количество различных устройств, каковые стали называться «нагнетатели». Среди них были и шиберные компрессоры, и поршневые и объемные, во всей данной массе настоящим бриллиантом стал турбонаддув, что изобрел Альфред Бюхи и запатентовал его в 1905 году. Но нужно подчернуть, что само слово «турбонаддув» появилось намного позднее, чем сама мысль, поскольку четверть века ее никак не получалось применить на практике из-за недостаточного уровня разработки. Но удивлять тут не чему, в особенности в случае если учесть, что самые лучшие моторы тех лет имели ресурс, составляющий 30-40 тыс. км, но в среднем двигатели имели возможность проезжать лишь 5-10 тыс. км. Исходя из этого о торбоннадуве и речи не было.

Но благодаря техническому прогрессу обстановка скоро значительно изменилась и уже приблизительно к 30-м годам 20 века это препятствие практически утратило силу. Но, тогда были и другие трудности, среди них основной было то, что ротор турбокомпрессора было нереально сделать громадным, как раз над ответом данной сложности все прошедшие годы и трудились конструкторы. Все это имело одну несложную обстоятельство: чем больший диаметр имеет турбина, тем больше момент ее инерции. В таковой ситуации кроме того в случае если шофер на протяжении разгона автомобиля начнет давить на педаль акселератора более резче, то все равно не возьмёт стремительного ускорения, поскольку ему нужно будет ждать дабы турбина собрала нужные обороты. Вследствие этого нужно было устанавливать турбины с маленьким диаметром. Наряду с этим поступление воздуха напрямую зависело от скорости лопаток, эта скорость зависела от диаметра ротора, тем он меньше, тем и меньше сама скорость. Единственным выходом было повышение оборотов, кроме того при том, что в данный же момент существовало ограничение со стороны приемлемой нагрузки на материалы. Причем это не все неприятности.

Но уже в 30-х годах 20-го века передовые самые богатые компании по производству машин начали устанавливать на собственные транспортные средства турбонаддув. Как раз в то время начали обширно употребляться и другие устройства, каковые в нынешнее время стали незаменимыми для агрегатов турбонаддува. Прежде всего это относится к перепускному клапану выхлопных газов, в особенности в то время, когда турбина крутится через чур скоро. Если бы этого клапана не было, тогда показался бы режим, в котором обороты силового агрегата возрастают неконтролируемо, поскольку количество выхлопных газов возрастает, вместе с этим возрастают и обороты турбины, каковые нагнетаются воздухом. В подобном режиме работы не удалось бы избежать выхода из строя двигателя. Давление воздуха впускного коллектора командует перепускным клапаном и если оно выше оптимального, то клапан начинает раскрываться, благодаря чему некая часть выхлопных газов уходит в глушитель, не попадая в турбину. Вот лишь в свое время и конструкторам и водителям этого показалось не хватает, поскольку и последующий разгон торможение и турбины нуждаются в определенном времени, исходя из этого не приходится ожидать через чур стремительной реакции автомобили. Также начали выпускаться моторы с так называемым «турбоподхватом», рассчитывающиеся на оптимальную подачу воздуха на оборотах мало выше средних до 3-4 тыс. об/мин, они способны набирать мощность, так же как и атмосферные силовые агрегаты, вот толькозатем мгновенно развивают обороты, «выстреливая». Получается, что под капотом авто находится как бы два двигателя: один простой, а второй имеющий взрывной темперамент.

Подобная обстановка всецело всех устраивала до 60-х годов, поскольку в основном турбонаддув применяли на гоночных и спортивных транспортных средствах, обладатели которыхв нужный момент имели возможность жать педаль газа до упора и чувствовали силу целого «табуна лошадей». Тем временем на дорогах возрастали средние скорости серийно выпускающихся машин, поскольку возрастало количество рабочих моторов. К примеру, в случае если в послевоенное десятилетие 2-литровый мотор считался монстром, то уже в конце 70-х голов 20-го столетия таковой двигатель являлся стандартным для простого седана. Как раз в это время в судьбу машин вмешались законы. К примеру, в Италии на транспортные средства, оснащенные моторами количеством до 2-х литров, предлагаются значительные налоговые льготы, а в Японии льготы даются лишь автомобилям с количеством мотора 660 не? и ниже. Как раз в законах и кроется обстоятельство широкой популярности турбонаддува на простых массовых машинах, кроме того при том, что для этого приходилось преодолевать многие сложные технические препятствия.

Среднестатистические клиенты кроме того и слышать, не желают о «подхватах» двигателя, что уже сказать о запоздалой реакции. Так как простым автолюбителям необходимо ездить каждый день, а не гонять. Исходя из этого под капотом начали устанавливать два перепускных клапана, не считая агрегата наддува, один клапан был рекомендован для отработанных газов, тогда как второй рекомендован перепускать из коллектора мотора лишний воздушное пространство в трубопровод до компрессора. Второй клапан кроме этого несёт ответственность за управление давлением во впускном коллекторе. В результатета частота, с которой вращается ротор турбины, на протяжении сброса газа понижается только незначительно, тогда как при следующих нажатиях на педаль, задержка подачи воздуха занимает только десятые доли секунды – это именно то время, которое необходимо для закрытия клапана. В этом случае перепуск отработанных газов уже не есть регулятором, а скорее ограничителем оборотов турбины.

В то время, когда электроника начала везде попадать в управление мотором, то она кроме этого не обошла стороной и совокупность турбонаддува. Вышеупомянутые клапана остались, вот лишь ими уже начали руководить электрические клапаны, включенные в пневматическую совокупность или электрические сервомоторы. Именно поэтому стало возмможно учитывать не тольконагрузку на силовой агрегат, вместе с тем и остальные ответственные факторы, такие как: тепловой режим силового агрегата, детонацию в цилиндрах, токсичность выхлопных газов и другое.

Быть может, вам в то время, когда или получалось видеть в потоке автомобилей транспортные средства, на которых был шильдик «интеркуллер» на борту.Данное наименование носит радиатор охлаждения воздуха наддува, что размещается за компрессором. В большинстве случаев интеркуллеры устанавливаются с целью поместить больше воздуха в цилиндр при том самом давлении наддува. Из уроков физики возможно отыскать в памяти, что в определенное количество и при однообразном давлении входит больше газа более низкой температуры. Что касается мощности силового агрегата, то она зависит как раз от «массовой» наполненности цилиндров. В большинстве случаев интеркуллерами оснащаются спортивные автомобили, и магистральные грузовики.

Как уже говорилось выше, ротор турбины обязан вращаться с громадной частотой до 150-180 тыс. об/мин. Еще сравнительно не так давно срок работы двигателя ограничивался долговечностью подшипника. Это были необычные вкладыши, весьма похожие на вкладыши коленвала, их под давлением смазывали маслом. Конечно же, такие подшипники скольжения имели громадный износ, но что было делать, в то время, когда шариковые подшипники не могли выдерживать громадной высоких температур и частоты вращения. И конструкторы нашли выход, создав подшипники, имеющие керамические шарики. В начале данную инновацию в производство внедрили японские компании, а после этого шведские, благодаря чему автомобили с этими подшипниками и были выпущены на дороги. Но удивляться направляться не тому, что автомобилестроительные концерны начали применять керамику, а тому, что такие подшипники имеют постоянный запас пластичной смазки, получается, что им уже не нужен канал от штатной смазочной совокупности.

Затем был выпущен металлокерамический ротор турбины, он взял одно огромное преимущество – стал на 20% легче если сравнивать с ротором, что изготавливается из термостойких сплавов, и ко всему этому новый ротор еще и взял меньший момент инерции.

Сейчас употребляется тот способ регулировки подачи воздуха, что направлен на трансформацию угла наклона лопаток на компрессоре. Но в действительности это далеко не идея, поскольку ее придумали уже давно, но продолжительное время никак не могли воплотить в судьбу.

Учитывая стремительное развитие совокупности турбонаддува возможно высказать предположение, что совокупность будет кроме этого развиваться и в будущем. Сейчас уже возможно заметить двигатели с двумя турбокомпрессорами, а управляющая электроника делается все более умной. Но как раз на данный момент по окончании достаточно долгого забвения оживает приводной компрессор – давешний соперник «турбо», он вращается при помощи коленвала мотора. Так какие конкретно же преимущества он имеет? В случае если растолковывать кратко, то его плюсы кроются в более стремительной реакции силового агрегата на управляющие действия, ну а вдруг учесть еще и его меньшую частоту вращения, то еще одно преимущество содержится в большей технологичности производства. Но за все приходится платить и в случае если турбокомпрессор разрешает значительно повысить КПД мотора за счет применения энергии выхлопных газов, другими словами получается уже выкинутой энергии, в это же самое время приводной компрессор отбирает энергию у мотора. Заберём, например, двигатель автомобиля Порше 911, если бы конструкторы заменили его турбокомпрессор нагнетателем, то на высоких мощностях это разрешило бы терять до 26 кВт мощности. Не смотря на то, что вместе с этим мощность надутого двигателя все равно была бы заметно больше если сравнивать с показателем безнаддувного (атмосферного) его варианта, но топливная экономичность совершенно верно бы пострадала.

В случае если обращение уже зашла о нагнетателях, то стоит заметить, что их многообразие осталось в прошлом. Вряд ли центробежные, поршневые и целый ряд других нагнетателей когда-нибудь еще окажутся на моторах автомобилей. Остались лишь объемные нагнетатели, к каким обратились конструкторы концерна Мерседес через 60 лет, они по собственному принципу действия мало напоминают насосы совокупности смазки.

Самые первые нагнетатели «Рутс» начали устанавливаться на транспортные средства германского концерна в 20-х годах прошлого столетия. В то время они подключались лишь на громадной мощности посредством многодискового сцепления и трудились только кратковременно, а не неизменно, к тому же и создавали ужасный визг на протяжении работы, пожирая наряду с этим ресурс силового агрегата. Что касается современных компрессорных машин Мерседес, то они владеют практически такой же совокупностью, вот лишь в работу включаются намного раньше при 1500 об/мин. Нужно заявить, что существовали и отечественные нагнетатели похожего типа, они должно быть прекрасно известны автомобилистам, имевшим дело с отечественными двигателями ЯАЗ-206 или ЯАЗ-204. Эти силовые двухтактные дизельные агрегаты, конструкция которых была создана еще в 40-х годах, на те времена отличались хорошими показателями, за счет чего их создавали пара десятилетий. Еще возможно упомянуть спиральные необыкновенные нагнетатели, ими в 80-х годах оборудовались машины марки Фольксваген: Коррадо, Пассат, Гольф, но в 90-х годах такое направление свернули.

Запрещено вычислять обзор современных систем наддува полным, не упомянув о разработке еще двух совокупностей. Первую разработку именуют «наддувом типа Комплекс», над ее созданием уже 30 лет трудятся швейцарские инженеры. В действительности данное устройство не есть компрессором, кроме того при том, что применяет энергию выхлопных газов. Оно имеет следующий принцип действия: поделенный на продольные каналы цилиндр вращается около собственной оси и приводится ремнем коленчатого вала. Две глухие крышки статора закрываются торцами цилиндра. У них размещено по два окна для выхлопных газов и воздуха. По окончании того как выпускной клапан раскрывается в цилиндре моторапо трубопроводу распространяется ударная волна, она направляться через окно торцевой крышки и идет дальше по каналам ротора, наряду с этим тот воздушное пространство, что в них находится, сжимается. Учитывая, что ротору характерно вращаться одновременно он раскрывается, и воздушное пространство через окно идет в трубопровод большого давления. Окно сходу закрывается, в следствии поток отработанных газов отражается от торцевой крышки и идет в обратный путь в раскрывшееся окно выпуска. Волна разрежения направляется за отраженной волной сжатия. Именно она и мешает заполнить канал свежим воздухом к моменту удаления газов, выводя его через необходимое окно. Таковой принцип действия взял еще одно наименование «волновой обменник».

Если не считать швейцарцев, то наддувом называющиеся «Комплекс» заинтересованы и японские компании, каковые уже кроме того выпустили пара моделей марки «Мазда» на рынок с подобным агрегатом.

Напоследок нужно сказать еще о совокупности резонансного наддува. Выше уже говорилось, что для оптимального наполнения цилиндров, направляться поднимать давление перед клапаном впуска. Но принципиально важно, что большое давление нужно не неизменно, достаточно если оно будет подниматься как раз в момент закрытия клапана «догружая» тем самым цилиндр порцией топливной смеси. Дабы увеличивать давление не надолго прекрасно подходит волна сжатия, которая при работе двигателя гуляет по впускному трубопроводу. Чтобы волна имела возможность пара раз отразится от финишей трубопровода направляться всего лишь вычислить его длину, тогда волна в необходимый момент будет приходить к клапану. Подобная теория не весьма то и сложна при объяснении, но дабы воплотить ее на практике, нужна огромная изобретательность, учитывая, что клапан раскрывается не на однообразное время при различных оборотах коленвала, значит, для применения резонансного наддува направляться применять трубопроводы переменной длины. Инженерам удалось создать такие двигатели, они оборудованы особыми заслонками, каковые для воздуха открывают различные дороги. самоё популярным данное ответ было в 80-х годах 20-го столетия, но по всей видимости автомобилестроительные компании сделали вывод, что незачем так мучится, в то время, когда уже был создан более производительный турбонаддув, которым руководила электроника. Сейчас новые моторы с резонансным наддувом практически не производятся.

Итак, конструкторы и инженеры работают над разнообразными вариантами наддува для поршневых силовых агрегатов. Не легко узнать находятся ли на данный момент все сведенья разработки на самом пике, поскольку никто не имеет возможности исключить происхождение в будущем новых двигателей, каковые будут значительно лучше, чем нынешние поршневые. Тогда уже новые поколения конструкторов начнет стремиться получать от них большого результата, дабы угодить новым поколениям автолюбителей.

Запись в рандоме:

Причина плохого запуска Volkswagen Caddy с насос-форсунками


Еще немного статей: