 Одно из условий расширения рынков сбыта и объемов выпускаемой продукции при высокой конкуренции в мире двигателей - постоянное совершенствование и создание конструкций двигателей внутреннего сгорания с высокими технико-экономическими и экологическими показателями. Не вдаваясь в подробности теории двигателей внутреннего сгорания, мощность поршневого двигателя определяется его рабочим объемом и числом цилиндров, частотой вращения и средним эффективным давлением в цилиндрах. Очевидно, что повышение мощности за счет увеличения рабочего объема (увеличение размеров и числа цилиндров, то есть литража) сразу же приведет к увеличению массы и габаритов двигателя и его стоимости. Увеличение же мощности путем увеличения частоты вращения коленчатого вала проблематично из-за возникающих при этом технических проблем, особенно на двигателях с большим рабочим объемом.
Среднее эффективное давление можно сопоставить с энергией, выделяющейся в цилиндрах двигателя от сгоревшего топлива. Естественно, чем больше сгорело топливовоздушной смеси, тем больше энергии выделилось в цилиндрах двигателя, тем больше двигатель развивает мощность. Иначе говоря, добиться
повышения мощности двигателя можно за счет увеличения количества сгоревшей топливовоздушной смеси. Увеличение количества топлива, поступающего в цилиндры двигателя, без соответствующего увеличения количества воздуха, необходимого для сгорания, не приведет к желаемому результату, а наоборот, вызовет резкое повышение температуры деталей двигателя, отработавших газов и сильное дымление из-за неполноты сгорания топлива.
Таким образом, для увеличения мощности двигателя, необходимо не только увеличение подачи топлива, но и увеличение расхода воздуха за счет подачи сжатого воздуха в цилиндры двигателя.
Устройства, обеспечивающие подачу сжатого воздуха в цилиндры двигателя, называют "нагнетателями".
Существуют нагнетатели с механическим приводом, турбонагнетатели, работающие на энергии отработавших газов (турбокомпрессоры) и нагнетатели, использующие волновые явления в так называемых волновых обменниках давления "Компрекс".
В настоящей статье рассмотрена система газотурбинного наддува, получившая наиболее широкое распространение в двигателестроении. Она объединяет все элементы, обеспечивающие совместную работу турбокомпрессора и двигателя.
Применение и совершенствование системы газотурбинного наддува в настоящее время является основным путем улучшения мощностных и экономических показателей двигателей по сравнению с двигателями со свободным впуском (безнаддувными).
Основными преимуществами двигателя с турбонаддувом являются:
1. Меньшая масса на единицу мощности (масса двигателя/мощность).
2. Меньшие габаритные размеры (сравнивая двигатели одинаковой мощности с турбонаддувом и со свободным впуском).
3. Протекание кривой крутящего момента может быть лучше согласовано с особенностями и условиями эксплуатации двигателя на транспортном средстве. Уже на низких частотах вращения коленчатого вала двигатель с турбонаддувом имеет более высокий крутящий момент, позволяющий улучшить динамику разгона транспортного средства и сократить количество переключений передач на горной дороге.
4. В условиях высокогорья у двигателя с турбонаддувом расход воздуха практически не изменяется с ростом разряженности воздуха, а безнаддувный двигатель теряет мощность, перегревается, сильно дымит, так как расхода воздуха недостаточно для полного сгорания топлива.
5. Применение турбонаддува приводит к улучшению удельного расхода топлива, что приводит к экономии топлива.
6. Применение турбонаддува облегчает реализацию мероприятий по снижению дымности и токсичности отработавших газов. |
