Механический наддув ДВС

Наддув – увеличение кол-ва свежего заряда, поступившего в цилиндр (без увеличения объема) за счет повышения давления при впуске.

Двигатели с наддувом используются для повышения мощности при неизменных размерах двигателя и без увеличения частоты вращения коленчатого вала. Преимущества двигателя с наддувом: меньшие габариты, меньшая масса двигателя, менее заметное падение мощности при снижении давления и плотности окружающей среды. Недостатки: более высокие по сравнению с безнаддувным двигателем тепловые и механические нагрузки.

Механический наддув – привод компрессора осуществляется от коленчатого вала поршневого двигателя.

Компрессор способен закачивать воздух в цилиндр при минимальных оборотах и без задержки. Увеличение давления наддува строго пропорционально оборотам двигателя. Недостатки мех.наддува заключаются: в снижении КПД двигателя, т.к. на привод компрессора тратиться часть мощности двигателя; Система мех.наддува занимает больше места и требует специального привода (зубчатый ремень/шестеренчатый привод); издают повышенный шум.

Рис: Рк – давление компрессора, Ро – атмосферное д-ние.

Существует 2 вида механич.нагнетателей: объемные, центробежные.Типичными представителемя объемных нагнетателей являются нагнетатель Roots и компрессор Lysholm.

Конструкция Roots напоминает масляный шестеренчатый насос. Два ротора вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса. Оси роторов связаны между собой шестернями. Особенность такой конструкции в том, что воздух сжимается не в нагнетателе, а снаружи – в трубопроводе, попадая в пространство между корпусом и роторами. Основной недостаток – в ограниченном значении наддува. Как бы безупречно ни были подогнаны детали нагнетателя, при достижении определенного давления воздух начинает просачиваться назад, снижая КПД системы. Способов борьбы: увеличить скорость вращения роторов либо сделать нагнетатель двух- и даже трехступенчатым. Еще одним минусом является неравномерное нагнетание на выходе, ведь воздух подается порциями. В современных конструкциях применяются трехзубчатые роторы спиральной формы, а впускное и выпускное окна имеют треугольную форму. Благодаря этим ухищрениям нагнетатели объемного типа практически избавились от пульсирующего эффекта.

Объемные нагнетатели поднимают кривые мощности и крутящего момента, не изменяя их формы. Они эффективны уже на малых и средних оборотах, а это наилучшим образом сказывается на динамике разгона. Проблема лишь в том, что подобные системы очень прихотливы в изготовлении и установке, а значит, довольно дороги.

Центробежные нагнетатели по конструкции напоминают турбонаддув, различие лишь в приводе. Избыточное давление во впускном коллекторе также создает компрессорное колесо. Его радиальные лопасти захватывают и отбрасывают воздух в окружной тоннель при помощи центробежной силы.

Схема управления механическим нагнетателем довольно проста. При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя. Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха является почти непременной составной частью не только механических, но и газотурбинных систем наддува. При сжатии в компрессоре воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе помещается меньше, чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания. Поэтому сжатый воздух перед подачей его в цилиндры двигателя предварительно охлаждается в интеркулере.