Системы наддува

Для наддува двигателя применяют приводной нагнетатель (компрессор) (см. рис. 1.5, а) или турбокомпрессор (см. рис. 1.5, б), а в комбинированной системе наддува на первой ступени — приводной нагнетатель, а на второй — турбокомпрессор (ТК).

Приводной нагнетатель имеет механическую связь с коленчатым валом двигателя, что обеспечивает на малых частотах вращения и при разгоне высокое давление наддува, хорошие динамические свойства транспортного средства, уменьшение выброса сажи дизелем.

Газотурбинный наддув предполагает использование энергии отработавших газов для привода ТК. Несмотря на увеличение работы выталкивания из-за установки турбины на пути движения отработавших газов, турбонаддув позволяет получить ряд преимуществ в сравнении с наддувом от приводного нагнетателя:

улучшить топливную экономичность;

снизить габариты системы наддува;

повысить степень форсирования двигателя благодаря большему давлению наддува на средних и высоких частотах вращения;

уменьшить уровень шума.

Существуют следующие варианты организации наддува по способу подвода газа от цилиндров к турбине:

изобарная система с близким к постоянному давлением газа перед турбиной предполагает, что газы из всех цилиндров для сглаживания пульсации их давления подводятся в общий выпускной коллектор большого объема, а затем поступают в стационарном потоке на лопатки турбины, работающей с высоким КПД. Однако при расширении в этом коллекторе газы теряют часть энергии;

импульсная система с пульсирующим потоком газа перед турбиной предполагает подвод газов к турбине от нескольких групп цилиндров, которые объединены общим трубопроводом. В одну группу объединяют два-три цилиндра так, чтобы их фазы впуска по возможности не перекрывались. Длину впускного коллектора делают минимальной для наилучшего использования энергии отработавших газов в турбине. Газы от каждой группы цилиндров подводятся к определенной части окружности колеса турбины. В выпускном коллекторе создаются колебательные импульсы для уменьшения работы выталкивания.

Работа, совершаемая импульсной турбиной, больше изобарной: потери энергии при перетекании газа меньше, а сумма работ газа за цикл — больше. Однако КПД турбины снижается из-за пульсации давления на входе в нее. Поэтому импульсные системы эффективны на малых частотах вращения и сравнительно низком наддуве при давлениях в выпускном коллекторе 0,16 МПа и ниже, а изобарные системы — на больших частотах вращения и при высокой степени форсирования турбонаддувом, когда пульсации давления сглаживаются.

Промежуточное охлаждение наддувочного воздуха, нагреваемого при сжатии в компрессоре автотракторных двигателей до температуры 70...130 "С, организуют между компрессором и впускным коллектором двигателя. Это увеличивает массовое наполнение цилиндров и позволяет повысить мощность двигателя, улучшить топливную экономичность, уменьшить тепловую напряженность деталей. В автомобильных двигателях используются два типа охладителей наддувочного воздуха: воздухо-воздушный и водовоздушный.

Воздуховоз душный охладитель устанавливают перед масляным и жидкостным радиаторами двигателя. Охлаждение организуют потоками встречного и создаваемым вентилятором воздуха. Охладитель обычно используют при невысоких степенях форсирования и наличии встречного потока воздуха (на автомобилях).