Что такое наддув двигателя и для чего он осуществляется

НАДДУВ

1) Н. в двигателях внутреннего сгорания — увеличение кол-ва свежего заряда в цилиндре двигателя за счёт повышения давления при впуске. Н, обычно применяют с целью увеличения мощности, а также для компенсации её падения при подъёме установки с двигателем (напр., самолёта) на большую высоту. Т. н. агрегатный Н. осуществляется с помощью приводного компрессора, турбокомпрессора или комбинированно. Получает распространение безагрегатный Н. (динамический, скоростной и др.), позволяющий при несуществ. изменениях в конструкции трубопроводов форсировать двигатель или улучшать экономич. показатели его работы, сохраняя мощностные. См. рис.

2) Н. в ракетной технике — увеличение давления газа или пара в топливных ёмкостях с целью повышения их устойчивости, предотвращения кипения жидкостей, вытеснительной подачи топлива из заправочных ёмкостей в баки ракеты и из баков в двигатель. Газ высокого давления генерируется в аккумуляторах давления.

Системы агрегатного наддува двигателей: а — с приводным компрессором; б — с турбокомпрессором; 1 — компрессор; 2 — шестерённая передача; 3 коленчатый вал; 4 — газовая турбина

Схема воздухозаборного патрубка при скоростном наддуве: 1 — патрубок; 2 — обтекатель

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

  • НАДВИГ
  • НАДЁЖНОСТИ ТЕОРИЯ

Смотреть что такое «НАДДУВ» в других словарях:

Наддув — Наддув увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Наддув обычно применяют с целью повышения мощности (на 20 45 %) без увеличения массы и… … Википедия

НАДДУВ — 1) увеличение количества свежего заряда горючей смеси в цилиндре поршневого двигателя за счет повышения давления при впуске; один из способов повышения мощности двигателя.2) Искусственное повышение давления газа в замкнутом пространстве (напр., в … Большой Энциклопедический словарь

НАДДУВ — дополнительная против нормальной подача в цилиндр двигателя воздуха (или горючей смеси), сжатого до 1,1 1,3 атм посредством насоса, приводимого в движение от вала двигателя или от постороннего источника энергии. Применяется с целью повышения… … Морской словарь

наддув — – способ подачи горючки в камеру сгорания. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

наддув — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN supercharging … Справочник технического переводчика

НАДДУВ — (1) способ повышения мощности поршневых двигателей внутреннего сгорания путём увеличения массы воздуха, поступающего вместе с топливом в цилиндры вследствие повышения давления компрессором при впуске; (2) искусственное увеличение давления газа в… … Большая политехническая энциклопедия

наддув — 3.13 наддув: Обеспечение защиты от проникновения внешней среды в оболочку путем поддержания в ней давления защитного газа выше давления во внешней среде. Источник: ГОСТ Р 51330.3 99: Электрооборудование взрывозащи … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

наддув — а; м. Спец. Усиление подачи горючей смеси в двигатель внутреннего сгорания за счёт повышения давления воздуха при впуске. Двигатель с наддувом. * * * наддув 1) увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в цилиндр поршневого… … Энциклопедический словарь

наддув — oro įpūtimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Į vidaus degimo variklį tiekiamo degiojo mišinio kiekio didinimas, didinant šio mišinio slėgį. atitikmenys: angl. air blast vok. Lufteinblasen, n rus. вдувание воздуха, n; наддув, m pranc.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Наддув — увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в Двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Н. обычно применяется с целью повышения мощности (на 20 45%) без увеличения массы и габаритов… … Большая советская энциклопедия

Наддув — м. Питание цилиндров поршневых двигателей машины воздухом, давление которого выше атмосферного. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Наддув двигателя TSI: устройство, принцип работы

Наддув двигателя TSI представляет собой технологию непосредственного впрыска горючего и турбонаддува. Впервые концепция системы наддува TSI была разработана и запатентована компанией Volkswagen, которая представила ДВС эффективной конструкции с уникальными техническими характеристиками. В двигателях TSI применяется концептуально новая система – двойного и турбинного наддува.

Приобрести запчасти для двигателей Caterpillar и Mercedes, а также другие запчасти для грузовиков, автобусов и спецтехники можно в интернет-магазине: http://d-bm.ru. «Детали Больших Машин» — это оптовая и розничная продажа запчастей напрямую с завода-изготовителя, индивидуальный подход к клиентам, удобная система скидок и способов оплаты.

Двигатель TSI с двойным наддувом

Система двойного наддува применяется в зависимости от того, какое устройство установлено в ДВС – механический нагнетатель или турбинный компрессор.

Для реализации двойного наддува зачастую применяется механический нагнетатель Roots, который состоит из двух роторов, установленных в корпус. Вращение роторов осуществляется противоположно, таким образом, обеспечивается с одной стороны всасывание воздушной массы, с другой стороны – ее сжатие и нагнетание.

Нагнетатель активизируется от ременного привода коленвала, который запускается при помощи муфты магнитного типа. Специальная заслонка регулирует давление наддува.

На двигателе с двойным наддувом применяется турбинный компрессор стандартного типа, а охлаждение воздушной массы обеспечивается интеркулером.

СУД (система управления) состоит из рабочих механизмов и элементов:

  • электронного блока;
  • входных датчиков давления наддува, давления в трубопроводе, давления во впускном коллекторе, потенциометра;
  • механизмов исполнения – муфты магнитного типа, серводвигателя, ограничивающего клапана давления, клапана для процесса рециркуляции компрессора.
Читать еще:  Электронный термометр двигателя своими руками

Основным назначением СУД является осуществление контроля над работой системы двойного наддува.

Муфта

Данный элемент активизируется блоком управления с дальнейшей подачей напряжения на катушку. Созданное магнитное поле обеспечивает притяжение между диском фрикционного типа и шкивом. Механический нагнетатель совершает вращающие движения до тех пор, пока на катушке держится напряжение.

Серводвигатель

Применяется для поворота заслонки. В то время, когда заслонка закрыта воздушная масса подается на компрессор. Контроль над уровнем давления наддува осуществляется в момент открытия заслонки. Некоторая часть воздуха поступает в компрессор, одновременно снижая давление наддува. Когда компрессор находится в отключенном состоянии, заслонка остается открытой.

Ограничивающий клапан давления

Данный элемент активизируется во время создания избыточного давления наддува. Клапан непосредственным образом связан с приводом вакуумного типа, который предназначен для открытия перепускного клапана.

Клапан рециркуляции

Клапан отвечает за работу системы наддува в режиме закрытой заслонки дроссельного типа. Он предназначен для предотвращения образования избытка давления между турбинным компрессором и заслонкой.

Система двойного наддува двигателя TSI может иметь несколько рабочих режимов:

  • режим без наддува – частота вращения коленвала составляет не более 1000 оборотов в минуту;
  • режим работы механического нагнетателя – при частоте вращения от 1000 до 2400 оборотов в минуту;
  • режим одновременной работы турбинного компрессора и механического нагнетателя – при частоте вращения от 2400 до 3500 оборотов в минуту;
  • режим работы турбинного компрессора – частота вращения превышает 3500 оборотов в минуту.

Двигатель TSI с турбонаддувом

Для реализации системы турбонаддува в подобных двигателях применяется турбинный компрессор, который обеспечивает крутящий момент в диапазоне 1500 – 4000 оборотов в минуту.

Для регулировки степени наддува в системе применяется перепускной клапан, который может быть оснащен приводом электрического или пневматического типа. Основным рабочим элементом пневматического привода является электромагнитный клапан, а в электрическом приводе – электродвигатель, состоящий из передачи, рычага и датчика положения.

В двигателях TSI, оснащенных системой турбонаддува, применяется система охлаждения жидкостного типа. Подобная система имеет отдельный контур охлаждения, который включает в себя – охладитель, насос, радиатор и трубопроводы. Охладитель системы охлаждения надувочного воздуха располагается в коллекторе и состоит из тонких алюминиевых пластин и труб охлаждения.

Процесс охлаждения надувочного воздуха контролируется блоком управления ДВС через насос. Нагретый воздух подается на пластины, после чего происходит его охлаждение жидкостью, которая двигается по контуру.

Наддув и нагнетатель (компрессора)

Нагнетатель (компрессор) – механизм для сжатия и подачи воздуха под давлением.

Наддув – процесс повышения давления воздуха или некой смеси на впуск двигателя для увеличения количества горючей смеси в цилиндре и как следствие увеличение мощности получаемой от единицы объема двигателя.

Механический нагнетатель – это компрессор, предназначенный для сжатия воздуха или же смеси топлива и воздуха, которые направляются в цилиндры двигателя внутреннего сгорания для повышения массового заряда горючей смеси. Из-за этого растёт калорийности смеси поступающей в цилиндры и увеличивается мощность двигателя. Он приводится в движение коленчатым валом или ремнем.

Довольно давно инженеры и конструкторы установили главную цель в развитии автомобилестроения. Ею стала увеличение удельной мощности при меньших габаритах двигателя.

Первое свидетельство о применении механического нагнетателя приписывают братьям Рутс (анг. Roots), они создали нагнетатель с аналогичным названием «Roots». Чуть позже в 1885 годуГоттлиб Даймлер запатентовал свой механический нагнетатель работающий по аналогу Рутс. Спустя 7 лет в 1902 голу Луис Рено запатентовал свою собственную конструкцию центробежного нагнетателя. А в 1911 году швейцарскому инженеру Альфреду Бюши в голову пришла гениальная мысль использовать энергию выхлопных газов для нагнетания давления. Он стал первым человеком догадавшимся что можно использовать отработанные газы.

Быстрой рост развития нагнеталей сдерживался отсутствием подходящих материалов. Из-за большой температуры отработанных газов уменьшился срок службы выпускных клапанов, поршней систем охлаждения. При этом литровая мощность действительно увеличилась, но это не имело значение, поскольку двигатель чаще приходил в неисправность. Эйфория от изобретения постепенно сходила на нет.

История развития нагнетателей

Нагнетатели в авиации

Как и ожидалось следующий шаг в развитии нагнетателей был сделан вверх в авиационную отрасль. Самым первым авиа двигателем на который установили механический наддув принадлежат самолету «Мюррей-Вильята», который в 1910 г. установил рекордную высоту в 5200. В 1918 году на один из французский истребитель «SPAD» S.XIIIC» инженером Огюстом Рато был установлен турбокомпрессор с аналогичным названием «Рато». Целесообразность этого действия была нулевой и не давала двигателю абсолютно никаких преимуществ. У мотора не было достаточно мощности для привода турбины. Через два года Рато смог реабилитироваться установив свой турбокомпрессор на двигатель «Либерти L-12» в биплане «Lepere», которому удалось побить рекорд высоты ( 10092 метра) и на долго остаться на пьедестале не побежденным. Совместная работа металлургов, ученных, авиаконструкторов и машиностроителей позволила создать новые поршни, клапаны и подшипники способные выдержать гораздо большую нагрузку чем их предшественники, что позволило наддуву закрепится и пустить корни в авиации.

Нагнетатели в судоходстве

С небес наддувы сразу перекачивали на воду. В 1923 году в Германии начали выпускать пассажирские лайнеры Preussen и Danzig. Установка турбокомпрессора на 10-и цилиндровые двигатели этих гигантов увеличили их мощность в полтора раза.

Нагнетатели в машиностроении

Читать еще:  Экологические характеристики дизельных двигателей

Появлением и активным распространением на наземной техники нагнетатели обязаны Второй Мировой Войне и автогонщикам.

История вклада автоспорта в развитие наддувов начинается с двигателей «Daimler», «FIAT» и «Sunbeam» в 1921 году. Второй, между прочим, выиграл Большой приз Европы в 1923 году. Через год болиды «Daimler» и «Alfa Romeo» выиграли Танга Флорио и Большой приз Франции соответственно.

Автомобильный спорт внес не только необходимые финансы в развитие наддувов, но поселил любовь в сердце всех мужчин, обеспечив тем самым его будущие развитие. Первые нагнетатели установленные на спортивных авто сумели показать себя с самой лучшей стороны, давая двигателю от 50-70% дополнительной мощности.
В военной отрасли изначально наддувы планировали ставить на танки и грузовики, но из-за отсутствия должных знаний и материальных средств от установки надувов на танки пришлось отказаться на время. Первая массовая серия наддув была произведена и установлена на грузовики Saurer произведённые в Швейцарии в 1938 году.

Предпосылки к созданию наддувов

Для того чтобы ответить на то что же стало движущей силой для изобретения и создания наддува давайте обратив внимание на устройство двигателя. Поскольку подача необходимого объема топлива затруднений не вызывает, главной задачей для увеличения производительности становится обеспечение должной массы воздуха за единицу времени. Этот же показатель на прямую связан с частотой вращения коленчатого вала. Его пределом является допустимое значение средней скорости работы поршня. Данный показатель в основном имеет значение лишь для механических наддувов и рабочим объемом мотора. Из выше сказанного, что при заданных параметрах есть потолочное значение, выше которого можно подняться только, в том случае если установить наддув. Без особых проблем на сегодняшний день можно поднять мощность двигателя на 25% просто установив наддув, но если к нему добавить интеркулер мощность вырастит вдвое.

Точность балансировки наддува очень важна. Высокое давление и температура воздуха подаваемого в цилиндры может привести к очень серьезным негативным последствия и быстрому износу. Под конец такта сжатия в момент когда поршень прессует и без того уже сжатую смесь ее давление и температура могут оказаться на столько высокими что произойдет преждевременная детонация. Дабы это не происходило принято переходить на использование более высокооктановых сортов топлива или проводить декомпрессию – снижающую степень сжатия.

Стоить учитывать, что снижение степени сжатия также отрицательно влияет на экономичность и КПД.

70-80-е годы стали для механических нагнетателей временем затухания их более продвинутые собрать турбонагнетатели (турбокомпрессоры) отвоевывали рынок. Самой продвинутой системой принудительного нагнетания установленной на серийных автомобилях сейчас считается «Mercedes-Benz» класс C, E, при этом они почти полностью копируют образцы 20-30 годов (Рутс и Eaton), что свидетельствует о том что данная ветка развития нагнетателей отмирает. Ею пользуются в тех случаях, когда нужно добиться разной мощности не сильно меняя конструкции двигателя.

Практика в нашей стране не показала особого внимания к данной технологии, из-за чего она почти не используется. Исключение составляют автогонки 60-70 годов и сельскохозяйственная отрасль.

Гораздо более широкое применение во всем мире получил наддув приводимый в действие силой отработанных газов турбо наддув.

Классификация наддува ДВС по видам.

Агрегатный наддув

Подразумевает использование нагнетателя (агрегата). Делится на:

  1. Механический наддув – отличительной особенностью этого компрессора является использование для привода энергии коленчатого вала.
  2. Турбонаддув (он же турбокомпрессор) – это компрессор (обычно центробежный) привод которого осуществляется турбиной, лопасти которого вращаются благодаря кинетической энергии выхлопных газов.
  3. Наддув «Comprex» — использует давления отработавших газов, непосредственно на поток воздуха поступаемого в мотор.
  4. Электро наддув – его отличительной особенностью является то, что привод осуществляется электрическим мотором.
  5. Комбинированный наддув – это смесь нескольких видов наддува, работающих в зависимости от нагрузки. Чаще всего это комбинация турбонаддува и механического. Первый работает на высоких оборотах, а второй на низких.

Безагрегатный наддув

  1. Резонансный наддув (он же акустический или инерционный) работает, используя колебательные явления внутри трубопровода.
  2. Динамический наддув (он же пассивный или скоростной) рост давления осуществляется воздухозаборниками специальной формы исключительно на высокой скорости. На низких скоростях этот вид наддува совершенно бесполезен.
  3. Рефрижерационный наддув использует энергию испаряющегося топлива в воздухе. Характеризуется наличием жидкости с низкой температурой кипения и большим высокой температурой пара. Не применяется в автомобилях.

Пометка: В этой статье понятие «динамический наддув» применяется исключительно для наддува с воздухозаборниками особой формы и не относится к «резонансному».

Компрессоры прошли долгий и широкий путь в развитии авто, авиа и судостроения. За это время их конструкция менялась до неузнаваемости, появлялись новые виды, а старые и не прижившиеся забывались. Здесь я хочу вспомнить какие из них уже почти забыты.

ВЫСОКОЭКОНОМИЧНЫЙ СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПО ЦИКЛУ ЕРЧЕНКО

1. Высокоэкономичный способ работы двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что он осуществляется в работающем с наддувом или без наддува четырехтактном или двухтактном двигателе, каждый из которых работает по циклу, включающему в себя адиабатный процесс сжатия воздуха в цилиндре двигателя, в конце которого топливо, впрыскиваемое в цилиндр через форсунку, самовоспламеняется, а процесс горения топлива происходит сначала при постоянном объеме — по изохоре, а затем остальная часть топлива по мере поступления его из форсунки в цилиндр сгорает при постоянном давлении — изобаре, затем осуществляется рабочий ход при адиабатном расширении продуктов сгорания, после чего происходит отвод теплоты в окружающую среду по изохоре, соответствующей в четырехтактных двигателях выхлопу газов и всасыванию атмосферного воздуха или соответствующей в двухтактных двигателях выхлопу и продувке цилиндра, отличающийся тем, что для достижения высокоэкономичной работы четырехтактного или двухтактного двигателя адиабатный процесс сжатия воздуха начинают с запаздыванием по отношению к началу движения поршня в такте сжатия, осуществляя для этого на участке от начала движения поршня в такте сжатия до начала процесса адиабатного сжатия перепуск воздуха из цилиндра двигателя за его пределы по изобаре — изотерме, когда давление и температура воздуха внутри цилиндра двигателя на указанном участке движения поршня остаются неизменными, а степень сжатия вследствие наличия вышеуказанного перепуска воздуха из цилиндра двигателя оказывается меньше суммарной степени расширения в процессах изобарного горения топлива и адиабатного расширения продуктов сгорания, что в рассматриваемом случае в сравнении со способом работы двигателя-прототипа, работающего по циклу без вышеуказанного перепуска воздуха из цилиндра двигателя в такте сжатия, приводит при прочих равных условиях совершения цикла рабочим телом вне зависимости от его массы, находящейся в цилиндре при совершении цикла, к увеличению глубины расширения продуктов сгорания, увеличению удельной работы, совершаемой рабочим телом, при одном и том же количестве удельной теплоты, подводимой к последнему при сгорании топлива, в сравниваемых циклах, а следовательно, и к увеличению кпд двигателя, а для установления оптимального соотношения степени сжатия и суммарной степени расширения в процессах изобарного горения топлива и адиабатного расширения продуктов сгорания, при котором достигается высокоэкономичная работа двигателя и соблюдаются требования, обеспечивающие его надежную работу, последовательно от режима к режиму увеличивают на заданную величину продолжительность перепуска воздуха из цилиндра двигателя за его пределы по изобаре — изотерме в такте сжатия, которая определяется величиной приращения хода поршня в условном «процессе» вышеуказанного перепуска воздуха, и отсчитываемую по углу поворота коленчатого вала двигателя, сохраняя каждый раз величину степени сжатия неизменной, а выполнение условия изменения продолжительности вышеуказанного перепуска воздуха в такте сжатия путем изменения по углу поворота коленчатого вала момента закрытия впускного клапана четырехтактного двигателя или клапана, устанавливаемого в крышке цилиндра двухтактного двигателя, для перепуска воздуха в вышеуказанном такте, роль которого в двухтактных двигателях с прямоточной клапанно-щелевой продувкой выполняет выпускной клапан, достигается за счет использования набора кулачковых шайб различного профиля, поочередно устанавливаемых на распределительном валу привода вышеуказанных клапанов в соответствии с заданным режимом работы двигателя, а сохранение неизменной степени сжатия на каждом из задаваемых режимов работы двигателя достигается, например, за счет использования поршня с отъемной головкой, позволяющей в соответствии с выбранным режимом устанавливать проставку между последним и тронком поршня требуемой высоты, при этом на каждом из устанавливаемых режимов работы двигателя выполняются измерения мощности, развиваемой двигателем, максимального давления в цилиндре последнего, расхода топлива, температуры выхлопных газов на выходе из цилиндра, продолжительности перепуска воздуха из цилиндра двигателя в такте сжатия по углу поворота коленчатого вала, и выполняется анализ состава выхлопных газов, после чего расчетным путем определяется удельный расход топлива и на основе сравнения полученных результатов устанавливается оптимальное соотношение вышеуказанных степени сжатия и суммарной степени расширения, обеспечивающее высокий кпд двигателя и его надежную работу.

Читать еще:  19 иж юпитер 5 окончание работ выставка запуск двигателя

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для увеличения удельной работы, совершаемой рабочим телом в цикле, и достижения при этом высокоэффективной работы двигателя в процессе всасывания в четырехтактном двигателе или продувки в двухтактном двигателе в цилиндр подается воздух с повышенным содержанием кислорода, оптимальное процентное содержание которого в воздухе устанавливается опытным путем из условия обеспечения полного сгорания подаваемого в цилиндр топлива на номинальном режиме работы двигателя, на котором достигаются заданные максимальные значения давления и температуры рабочего тела в цилиндре двигателя, обеспечивающие надежную его работу, а для получения обогащенного кислородом воздуха используется, например, вихревое устройство для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, при этом для установления вышеуказанного оптимального процентного содержания кислорода в подаваемом в цилиндр двигателя обогащенном им воздухе на начальном режиме работы двигателя при заданном процентном содержании кислорода в воздухе постепенно увеличивают цикловую подачу топлива до начала неполного сгорания его в цилиндре двигателя, измеряя при этом максимальные значения давления и температуры рабочего тела в цилиндре двигателя и выполняя анализ состава выхлопных газов, затем производят дальнейшее увеличение на заданную величину процентного содержания кислорода в воздухе, подаваемом в цилиндр работающего двигателя, и продолжают дальнейшее постепенное увеличение цикловой подачи топлива до момента наступления неполного его сгорания, выполняя при этом вышеперечисленные измерения и анализ состава выхлопных газов, и так продолжают до момента достижения заданных максимальных значений давления и температуры рабочего тела в цилиндре двигателя, обеспечивающих надежную его работу, при этом на достигнутом номинальном режиме работы двигателя измеряют мощность, развиваемую двигателем, расход топлива и расчетным путем определяют удельный расход топлива, кпд двигателя и устанавливают оптимальное процентное содержание кислорода в подаваемом в цилиндр двигателя воздухе на номинальном режиме его работы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector