ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Кафедра «Сервис и техническая эксплуатация автотранспортных средств»

Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Учебное пособие

2. ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

2.8. Методы форсирования двигателей

     По литровой мощности оценивают степень форсированности. Двигатели, имеющие высокие значения N_л, называют форсированными.
     Комплекс технических мероприятий, способствующих повышению литровой мощности, называют форсированием двигателя. Возможные способы форсирования двигателей следуют из выражения

N_л=N_e/i·V_h=p_e·n/(30τ).

     Литровая мощность увеличивается с увеличением номинальной частоты вращения n, среднего эффективного давления р_e или при применении двухтактного рабочего процесса.
     Увеличение литровой мощности посредством повышения n широко используется в карбюраторных двигателях современных моделей, у которых n достигает 6500 мин^-1 и выше.
     Дизели грузовых автомобилей, как правило, имеют номинальную частоту вращения, не превышающую 2600 мин ^-1. По этой причине литровая мощность дизелей без наддува находится в пределах от 12 до 15 кВт/л и существенно уступает аналогичному показателю карбюраторных двигателей, имеющих Nл = 20...50 кВт/л.
     Однако в настоящее время в ряде конструкций дизелей легковых автомобилей трудности форсирования их по частоте вращения удается преодолеть. Появляется все большее количество дизелей с номинальной частотой вращения n = 4500...5500 мин^-1 и литровой мощностью до 20 кВт/л.
     Для дизелей форсирование по частоте вращения менее характерно, чем для двигателей карбюраторных, для которых этот способ повышения литровой мощности является одним из основных.
     При переходе с четырехтактного рабочего цикла на двухтактный литровая мощность должна увеличиваться в два раза. В действительности же при этом N_л увеличивается всего лишь в 1,5...1,7 раза вследствие использования лишь части рабочего объема на процессы газообмена и снижения качества очистки и наполнения цилиндров, а также в результате дополнительных затрат энергии на привод продувочного насоса.
     Большая (на 50...70%) литровая мощность — существенное достоинство двухтактного двигателя. Однако недоиспользование части рабочего объема цилиндра для получения индикаторной работы приводит к тому, что они имеют заметно более низкие энергоэкономические показатели, чем аналогичные четырехтактные двигатели.
     К недостаткам двухтактных ДВС следует отнести сравнительно большую тепловую напряженность элементов цилиндропоршневой группы из-за более кратковременного протекания процессов газообмена и, следовательно, меньшего теплоотвода от деталей, формирующих камеру сгорания, а также большего теплоподвода к ним в единицу времени, что объясняется вдвое более частым следованием процессов сгорания.
     Большим недостатком двухтактных карбюраторных двига­телей является потеря части горючей смеси в период продувки цилиндра, что значительно снижает их экономичность.
     Особое место в ряду мероприятий, направленных на повышение литровой мощности, занимает форсирование двигателей по среднему эффективному давлению р_e. Однако существенного увеличения N_л путем повышения р_e удается достигнуть лишь при увеличении тепловой нагруженности рабочего цикла из-за подвода к рабочему телу большего количества теплоты.
     Необходимая для этого подача в цилиндр большего количества топлива (возрастание цикловой подачи q_ц) требует для его полного сжигания и большего количества окислителя. На практике это реализуется путем увеличения количества свежего заряда, нагнетаемого в цилиндр двигателя под давлением.
     Этот способ носит название над­дува двигателя. При этом ре возраста­ет практически пропорционально увеличению плотности свежего заряда. На рис. 11 изображена схема двигателя с наддувом и механическим приводом компрессора от коленчатого вала.

Рис.11. Схема наддува двигателя с приводным компрессором

     Одним из недостатков такой системы наддува является существенное снижение экономичности двигателя, обусловленное необходимостью затрат энергии на привод компрессора. Наибольшее распространение в практике современного двигателестроения получил газотурбинный наддув, схема которого приведена на рис. 12.

Рис.12. Схема турбонаддува

     Здесь для привода центробежного компрессора 1 используется энергия ОГ, срабатываемая в газовой турбине 2, конструктивно объединенной с компрессором в единый агрегат, который называют турбокомпрессором (ТК).
     Поскольку при газотурбинном наддуве отсутствует механическая связь агрегата наддува с коленчатым валом двигателя, применение ТК заметно ухудшает тяговые характеристики и приемистость двигателя. Это связано с инерционностью системы роторов ТК, а также с уменьшением энергии отработавших газов при малых нагрузках, в связи с чем, особенно в начале разгона, не обеспечивается подача в цилиндр нужного количества свежего заряда. Для преодоления этих недостатков нередко возникает необходимость использования комбинированного наддува. Система комбинированного наддува выполняется в различных конструктивных вариантах и обычно представляет собой определенные комбинации наддува с приводным компрессором и газотурбинного наддува.

О ПОСОБИИ            НАЗАД            ВПЕРЕД            СОДЕРЖАНИЕ            СПИСОК ПОСОБИЙ