Смысл
наддува двигателя внутреннего сгорания (ДВС) - улучшить наполнение
цилиндров двигателя топливо-воздушной смесью для повышения среднего
эффективного давления цикла и, как следствие, мощности двигателя путем
принудительного увеличения заряда воздуха, поступающего в цилиндры. При
этом существует лишь один вид атмосферного наддува - так называемый
резонансный наддув, при котором используется кинетическая энергия
объема воздуха во впускных коллекторах, и технически реализуемый с
помощью воздушных коллекторов переменной длины и тщательной настройкой
фаз газораспределения двигателя. Все остальные виды наддува связаны с
увеличением давления поступающего в цилиндры воздуха выше атмосферного,
используя для этого различные механические, электромеханические и
газодинамические способы. При турбонаддуве в качестве привода
используется отработавший газ, который в обычном случае просто
выбрасывается в атмосферу, без утилизации его энергии в полезную работу.
При работе двигателя с турбонаддувом выхлопные газы подаются в
турбину, где отдают часть своей энергии, раскручивая ротор
турбокомпрессора, и затем поступают через приемную трубу в глушитель.
На одном валу с лопаточным колесом турбины находится колесо
компрессора, который засасывает воздух из воздушного фильтра, повышает
его давление на 30-80% (в зависимости от степени наддува) и подает в
двигатель. В один и тот же литраж (объем) двигателя поступает большее
по весу количество рабочей смеси и, следовательно, обеспечивается
достижение на 20-50% большей мощности, а за счет использования энергии
выхлопных газов повышается КПД двигателя и снижается удельный расход
топлива на 5-20%.
Среди ведущих мировых производителей и
разработчиков дизельных двигателей в 90-е годы сформировалась концепция
о том, что система турбонаддува является неотъемлемым компонентом
современного экологически чистого двигателя. При этом турбонаддув, в
отличие от 70-80-х годов, перестал рассматриваться как средство
форсирования двигателей, и подавляющее большинство современных базовых
моделей дизелей проектируются и разрабатываются с наддувом.
Турбонаддув
бензиновых двигателей приобретает в настоящее время все более широкое
распространение, несмотря на некоторые возникающие при этом проблемы.
Первая - это детонация, появляющаяся вследствие повышенного давления
конца такта сжатия и накладывающая ограничения по максимальной величине
объемной степени сжатия в цилиндрах, и повышенные требования к качеству
бензина, а именно к октановому числу. Во-вторых, предельно высокая
максимальная температура рабочего цикла бензинового двигателя с
турбонаддувом требует повышенного внимания к выбору материалов
выпускной системы и лопаток турбины, конструкции корпусных деталей
турбокомпрессора (ТКР), необходимости дополнительного охлаждения
подшипникового узла ТКР, а также к эксплуатационным качествам моторного
масла.
Образец механического нагнетателя.
Механические
нагнетатели могут быть установлены в любом месте на двигателе, с одним
условием - шкив нагнетателя должен быть выровнен по отношению к шкиву
коленвала двигателя, т.к. нагнетатель приводится в действие ременной
передачей. Механический нагнетатель имеет прямую связь с впускным
коллектором и дроссельной заслонкой, соответственно, при монтаже
необходимо учитывать расстояние от нагнетателя до дроссельной заслонки
(впускной коллектор вопросов не вызывает). После установки нагнетателя
необходимо настроить электронные системы управления двигателем.
