Способы и схемы наддува

Увеличение весового заряда воздуха (или смеси воздуха с рас­пыленным бензином или с газом), поступающего в цилиндр, осу­ществляется предварительным сжатием его в агрегате наддува – нагнетателе (компрессор). Нагнетатель может приводиться в движение либо от коленчатого вала двигателя при помощи механического привода, либо от турбины, работающей от энергии выпуск­ных газов двигателя. В практике двигателестроения нашли применение три способа наддува это:

- механический наддув (вращение компрессора осуществляется механический от коленчатого вала);

- газотурбинный наддув (турбина вращается от энергии выпускных газов поршневой части двигателя, компрессор насажан на один вал с турбиной );

- комбинированный наддув (объединяющий механический и газотурбинный наддувы).

При механическом наддуве (рисунок 11.1.а), приводной нагнетатель (воздушный компрессор) через зубчатую передачу 2 соединяют с коленчатым валом 3 двигателя. Механический привод нагнетателя может быть выполнен как с постоянным, так и с переменным передаточным отношением между нагнетателем и коленчатым валом. Гидравлическая пере­дача, которая включается в механизм привода нагнетателя, позво­ляет плавно изменять обороты последнего, сообразуясь с режимом работы двигателя.

При газотурбинном наддуве (рисунок 11.1 б), вращение газовой турбины 4 осуществляется за счет энергии отработавших газов поршневого двигателя. Газовая турбина и нагнетатель 1 конструктивно объединяются в один агрегат наддува называемым турбокомпрессором. Двигатель с газотурбинным наддувом обладает лучшей экономичностью и большей удельной работой (средним давлением цикла), чем дви­гатель с механическим наддувом.

Рисунок 11.1- Способы наддува поршневых двигателей.

а- механический наддув(система с приводным нагнетателем), б- газотурбинный наддув (система с турбокомпрессором), в- комбинированная система наддува(газотурбинный и механический).

Это объясняется тем, что газо­вая турбина использует энергию выпускных газов из двигателя, которая при механическом наддуве теряется вместе с газами, вы­брасываемыми в атмосферу.

При комбинированном наддуве в систему объединяют два вида наддува. На (рис.8.в) приведен способ комбинированного наддува, где последовательно первой ступенью является механический наддув, а второй – турбокомпрессор. В вышеприведенных системах наддува для сжатия и нагнетания воздуха в цилиндры, наиболее широко применяются обьёмно-роторные (в приводных) и лопаточно-центробежные компрессоры. Газовые турбины чаще всего бывают радиально-осевые, реже осевые. На экономичность и эффективность работы двигателя с надду­вом оказывает существенное влияние адиабатический к. п. д. нагнетателя— отношение работы, необходимой для адиабатического сжатия воздуха, к работе, действительно затраченной при сжатии до того же давления.

,

Чем меньше адиабатический к. п. д. нагнетателя, тем больше мощности затрачивается на сжатие воз­духа и тем выше его температура. Следовательно, вследствие мень­шей плотности поступающего в цилиндр воздуха его весовой заряд при том же давлении наддува уменьшается, что обусловит пониже­ние индикаторной мощности. Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы в диапазоне рабочих режимов нагнетатель имел бы возможно больший адиабатический к. п. д., а также и механический к. п. д., если он кинематический связан с коленчатым валом двигателя. На экономичность и эффективность работы двигателя оказы­вает также влияние и адиабатический к. п. д. газовой турбины; чем больше этот к. п. д., тем больше мощность, производитель­ность нагнетателя и давление наддува Рк.

В двигателях, устанавливаемых на самолетах и на гоночных автомобилях, возможно использование скорости набегающего потока воз­духа для увеличения веса заряда в цилиндре. Такой способ назы­вается скоростным наддувом. В соответствии с приведенными способами повышения мощ­ности двигателей имеем следующие системы наддува:

1.механи­ческий наддув; 2. газотурбинный наддув; 3.комбинированный наддув;

4. инер­ционный наддув; 5. скоростной наддув.

Наиболее широкое применение на транспортной технике получили системы газотурбинного и комбинированного наддувов.

Контрольные вопросы:

1. Приведите общую формулу определения мощности ДВС и покажите способы его повышения?

2. Дайте определение понятию наддув, что характеризует степень наддува?

3. Какие системы наддува могут быть использованы в двигателях?

3. Какие основные системы наддува нашли применение в практике двигателестроения?

4. Приведите схему и объясните принцип действия газотурбинного наддува?

5. Какой агрегат является основным в системе газотурбинного наддува, как он работает?

6. Приведите схему и объясните принцип действия механического наддува?

7. Приведите схему и объясните принцип действия комбинированного наддува?

8. Приведите схему и объясните принцип действия комбинированного наддува?