21Авг

Наддув двс: Как этот работает: наддув двигателя

22. Наддув двигателей внутреннего сгорания. Устройство турбокомпрессора.

Наддув — увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Позволяет повысит мощность двигателя.

Виды наддува

В ДВС применяют три типа наддува: резонансный –при котором используется кинетическая энергия объема воздуха во впускных коллекторах (нагнетатель в этом случае не нужен).

механический – в этом варианте компрессор приводится во вращение ремнем от двигателя.

газотурбинный (или турбонаддув) – турбина приводится в движение потоком отработавших газов.

Механический наддув. (воздух закачивается компрессором) .

Механические нагнетатели позволяют довольно простым способом существенно поднять мощность мотора. Имея привод непосредственно от коленчатого вала двигателя, компрессор способен закачивать воздух в цилиндры при минимальных оборотах и без задержки увеличивать давление наддува строго пропорционально оборотам мотора.

Существует два вида механических нагнетателей: объемные и центробежные.

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.

Еще один способ нагнетать во впускной коллектор воздух под избыточным давлением в свое время предложил инженер Лисхольм .

Внутри корпуса установлены два взаимодополняющих винтовых насоса (шнека). Вращаясь в разные стороны, они захватывают порцию воздуха, сжимают и загоняют ее в цилиндры.

Характерна такая система внутренним сжатием и минимальными потерями, благодаря точно выверенным зазорам. Кроме того, винтовые наддувы эффективны практически во всем диапазоне оборотов двигателя, бесшумны, очень компактны, но чрезвычайно дороги из-за сложности в изготовлении.

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

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 (Intercooler) является почти непременной составной частью не только механических, но и газотурбинных систем наддува. При сжатии в компрессоре (либо в нагнетателе) 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. По своей конструкции это обычный радиатор, который охлаждается либо потоком набегающего воздуха, либо охлаждающей жидкостью. Понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяет увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на такой же процент.

Турбокомрессор.

Принцип действия турбокомпрессоров для наддува ДВС заключается в следующем — выхлопные газы ДВС, обладая большой скоростью и большой температурой попадают на сопловой аппарат турбины, где происходит их максимальный разгон и подача на рабочие лопатки турбины под правильным углом, при подаче на рабочие лопатки турбины происходит вращение турбины, которая в свою очередь вращает крыльчатку компрессора, насаженную на один вал с колесом турбины. Колесо компрессора представляет собой вращающий направляющий аппарат и крыльчатку, которые чаще всего соединены вместе в одну деталь.

Наддув двигателя внутреннего сгорания | Тепловые машины жд

Подробности
Категория: Инфо
  • тяга

Содержание материала

  • Тепловые машины жд
  • Обратимость термодинамических
  • Компрессорные машины
  • Конструкции поршневых
  • Компрессорные установки
  • Лопаточные компрессоры
  • Центробежные компрессоры
  • Осевые компрессоры
  • Сравнение компрессоров
  • Вентиляторы
  • Органическое топливо
  • Смазочные материалы
  • Котельные установки
  • Топочные устройств
  • Конструкции котлов
  • Экономайзеры
  • Паровые турбины
  • Конструкции турбин
  • Газотурбинные установки
  • Конструкция газотурбинных
  • ДВС
  • Наддув ДВС
  • Топливо для дизелей
  • Смесеобразование для дизелей
  • Характеристика работы дизелей
  • Регулирование частоты
  • Двигатели низкого сжатия
  • Конструкция двигателей
  • Газораспределительный механизм
  • Система смазки
  • Охлаждение двигателя
  • Системы впуска газов
  • Проектирование двигателей

Страница 22 из 33

§ 8-6. Наддув двигателя
Наиболее эффективным способом увеличения литровой мощности, получившим широкое распространение, является повышение среднего индикаторного давления с помощью наддува.
Наддувом называется процесс принудительного нагнетания воздуха в цилиндр двигателя с некоторым избыточным давлением с целью увеличения плотности воздуха, заполняющего цилиндр. Это позволяет повысить количество топлива, сжигаемого в цилиндре за один цикл, вследствие чего увеличиваются среднее индикаторное давление и мощность двигателя.
Например, при давлении наддувочного воздуха (1,4-1,6) 105 Н/м2 мощность двигателя при том же рабочем объеме цилиндров и частоте вращения коленчатого вала возрастает в 1,4—1,5 раза. Дальнейшее повышение мощности двигателя достигается повышением давления наддувочного воздуха и уменьшением его температуры.

Нагнетание осуществляется воздуходувкой, установленной на двигателе. Для привода воздуходувки используется энергия выпускных газов, поступающих в газовую турбину, соединенную с воздуходувкой.  

Воздуходувка может иметь привод от вала двигателя. В первом случае наддув называется газотурбинным, во втором — с механическим приводом.
Схема газотурбинного наддува показана на рис. 8-11. Выпускные газы по трубам 1 поступают на лопатки газовой турбины 2, укрепленной на одном валу с воздуходувкой 3. При вращении колеса турбины в воздуходувке происходит всасывание воздуха и его сжатие до давления, несколько превышающего атмосферное. Сжатый воздух по трубе 4 через впускные клапаны 5 поступает в цилиндр двигателя.
Газотурбинный наддув является саморегулирующимся, так как производительность воздуходувки, соединенной с газовой турбиной, определяется мощностью турбины.

Мощность же турбины зависит от температуры и давления выпускных газов.
При увеличении внешней нагрузки на двигатель необходимо повышение его мощности; для этого в цилиндр впрыскивается увеличенная доза топлива, сжигание которого требует увеличения количества воздуха. Возрастающие при этом температура и давление выпускных газов повышают частоту вращения колеса турбины, что автоматически увеличивает производительность воздуходувки. Саморегулируемость газотурбинного наддува является весьма важным положительным качеством.


Рис. 8-11. Схема устройства газотурбинного наддува


Рис. 8-12. Изменение удельного расхода топлива в зависимости от мощности, развиваемой двигателем
В случае газотурбинного наддува давление отработанных газов в цилиндре в такте выпуска составляет около 1,2 · 10+5 Н/м

2 против (1,07—1,1) 105 Н/м2 у двигателей без наддува. Поэтому увеличение потерь из-за присоединенной турбины по сравнению с возросшей мощностью двигателя является пренебрежимо малой величиной. Присоединение деталей наддува не повышает и удельную массу двигателя. Например, у двигателей мощностью 300—700 кВт при 740—830 об/мин турбокомпрессор, трубопроводы и др. увеличивают массу двигателя примерно на 3%, но благодаря возрастающей мощности двигателя его масса, приходящаяся на единицу мощности, снижается примерно на 15—20%.
Потери на трение при увеличении мощности двигателя повышаются на очень малую величину, поэтому механический к. п. д. двигателя увеличивается, а удельный расход топлива уменьшается (рис. 8-12).
Для двухтактного двигателя применение газотурбинного наддува затрудняется из-за условий пуска. В начале пуска выпускные газы имеют низкую температуру и не обладают достаточным количеством тепловой энергии для получения мощности турбины, необходимой для работы воздуходувки. Поэтому в двухтактном двигателе осуществляется наддув с приводом от коленчатого вала двигателя.
На рис. 8-13, а изображена схема наддува с механическим приводом воздуходувки 1 от вала двигателя 2 через редуктор 3. Вследствие потерь энергии на трение в механизме привода воздуходувки механический к. п. д. двигателя в этом случае меньше примерно на 5%, чем у двигателя с газотурбинным наддувом.
Нагнетание воздуха при давлении, не превышающем 1,5 · 106 Н/м2, называется наддувом низкого давления. 

Рис. 8-13. Схема наддува с механическим приводом
Для получения наддува повышенного давления до (3-3,6) 105 Н/м2 турбина соединяется с воздуходувкой, сжимающей газ в нескольких ступенях, или же применяется комбинированный наддув с частичным использованием энергии выпускных газов по схеме, показанной на рис.
8-13, б.
В этом случае начальное сжатие воздуха осуществляется в газотурбовоздуходувке 1, вторичное — в воздуходувке 2, вал которой соединен через зубчатки 3 с коленчатым валом 4 двигателя. Воздух до поступления в цилиндр охлаждается в теплообменнике 5, установленном непосредственно перед цилиндром или между газотурбовоздуходувкой 1 и приводным нагнетателем 2.
Отечественные дизели имеют абсолютное давление наддува (1,32-3,63) 106 Н/м2.
Влияние наддува на индикаторный процесс двигателя рассматривается в § 8-24.

Количество энергии, вносимой в цилиндр двигателя, определяется теплотой сгорания используемого топлива. Однако только часть теплоты, выделяющейся при сгорании, преобразовывается в полезную механическую работу. Значительная доля ее отводится от двигателя в виде потерь.
Наибольшее количество теплоты теряется в воду, охлаждающую двигатель, и уносится с отработавшими газами. Часть тепловой энергии теряется вследствие химической неполноты сгорания топлива и радиации в окружающую среду.
Отдельные потери определяются расчетным путем или на основании экспериментальных данных, полученных при испытании двигателя: q1 — теплота, полезно используемая; q2 — теплота, уносимая охлаждающей водой; q3 — теплота, уносимая отработавшими газами;

Рис 8-15. Тепловой баланс двигателя высокого сжатия
потери от химической неполноты сгорания; q5 — остаточный член теплового баланса (радиация, часть потерь на трение).
Сумма теплоты, полезно использованной, и всех потерь равна теплоте сожженного топлива q, поэтому уравнение теплового баланса двигателя записывается в следующем виде:
q = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 кДж/кг.
Ниже приводятся величины основных составляющих теплового баланса (в %):
Тепло, полезно использованное . .32—40
Потери с охлаждающей водой . . .33—30
Потери с отработавшими газами . .30—23
Потери от химической неполноты сгорания и прочие потери        5—7
Итого . . 100
Приведенные цифры относятся к номинальной мощности двигателя, рис. 8-15 показано изменение абсолютной и относительной величин составляющих теплового баланса в зависимости от мощности, развиваемой двигателем.
Устройство газотурбинного наддува является средством частичного использования теплоты отработавших газов. Учитывая значительные потери теплоты с охлаждающей водой и отработавшими газами, принимаются меры к использованию ее в нагревательных устройствах. На тепловозе теплом охлаждающей воды в зимнее время обогревается кабина машиниста.
Крупные стационарные двигатели снабжаются котлами-утилизаторами, в которых используется теплота отработавших газов для получения горячей воды или пара для бытовых и технологических нужд.

  • Назад
  • Вперёд
  • Назад
  • Вперёд

Близкие публикации:

  • Подтягивание вагонов
  • Использование присадок к маслам на тепловозах
  • Применение линейных двигателей
  • Автоматическое регулирование мощности
  • Энергетика локомотивов

© 2009-2023 — lokomo. ru, железные дороги.

Как работает нагнетатель и чем он отличается от турбокомпрессора

Администратор

Опубликовано в BLKSTK Таможня, обслуживание и запчасти

Все, что вам нужно знать о двигателях с наддувом

Мощность и производительность — вот что заставляет автопроизводителей расширять свои возможности. В наши дни, когда каждый бренд борется за более высокие показатели мощности, каждая настройка и компонент имеют большое значение. Хорошо известно, что нагнетатели повышают общую выходную мощность автомобиля и очень популярны в автомобильном мире. Тем не менее, что такое двигатели с наддувом? В этой статье мы остановимся на том, что делают нагнетатели для повышения производительности автомобиля.

Просмотреть наши запасы

Свяжитесь с нами

Мы можем использовать все технические возможности нагнетателей. Но в этой статье мы собираемся разбить его на простое объяснение того, что они на самом деле делают. Нагнетатель — это, по сути, воздушный компрессор, который помогает увеличить давление или плотность воздуха, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания. Со всеми этими разговорами о мощности и производительности вы планируете приобрести новый автомобиль? У нас в BlackStock Ford есть широкий выбор автомобилей Ford, а также сертифицированные подержанные автомобили различных марок. Свяжитесь с нами, чтобы запланировать тест-драйв сегодня!


Какие обновления будут представлены грузовику Ford Super Duty 2022 года?


Что такое нагнетатель?

Нагнетатель представляет собой воздушный компрессор, который увеличивает давление воздуха, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания. Это помогает повысить выходную мощность, поскольку двигатель получает больше кислорода в каждом из циклов впуска и помогает ему сжигать больше топлива. Нагнетатели могут приводиться в действие механически с помощью ремня, вала или цепи, соединенных с коленчатым валом двигателя. Доступны два типа нагнетателей – объемные и динамические компрессоры.

Говоря простым языком, объемные нагнетатели обеспечивают постоянный уровень повышения давления при всех оборотах двигателя (об/мин). С другой стороны, нагнетатели Dynamic Compressor не создают такого большого давления на более низких скоростях, но обеспечивают экспоненциальное давление скорости выше своего порога.

Нагнетатели против турбонагнетателей

Это соревнование, в котором никогда не бывает победителя. Это потому, что оба эти компонента хороши сами по себе и имеют преданных поклонников. Решение о том, что лучше другого, может стать политическим. Оба эти компонента имеют одинаковый конечный результат, а именно подачу в двигатель более холодного воздуха. Это, в свою очередь, помогает двигателю сжигать больше топлива и в результате производить больше мощности.

Турбокомпрессоры используют скорость и энергию выхлопных газов, выбрасываемых из цилиндров двигателя, для вращения турбины, которая приводит в действие небольшой компрессор, нагнетающий больше воздуха обратно в двигатель.

С другой стороны, нагнетатель приводится в действие механически от двигателя через ремень, спускающийся с коленчатого вала, или, в некоторых случаях, от электродвигателя.


Какие функции безопасности доступны в Ford Escape 2021 года?


Тест-драйв Ford сегодня на BlackStock Ford в Orangeville, ON

Заинтересованы в покупке нового автомобиля? Мы в BlackStock Ford готовы помочь вам на протяжении всего процесса покупки. Проверьте наш онлайн-инвентарь, чтобы увидеть наш текущий выбор новых моделей Ford. Вы также можете связаться с нами, чтобы запланировать тест-драйв вашего любимого Ford или задать любые другие вопросы.

Еще от Blackstock Ford

Нагнетатель | машиностроение | Британика

  • Развлечения и поп-культура
  • География и путешествия
  • Здоровье и медицина
  • Образ жизни и социальные вопросы
  • Литература
  • Философия и религия
  • Политика, право и правительство
  • Наука
  • Спорт и отдых
  • Технология
  • Изобразительное искусство
  • Всемирная история
  • В этот день в истории
  • Викторины
  • Подкасты
  • Словарь
  • Биографии
  • Резюме
  • Популярные вопросы
  • Обзор недели
  • Инфографика
  • Демистификация
  • Списки
  • #WTFact
  • Товарищи
  • Галереи изображений
  • Прожектор
  • Форум
  • Один хороший факт
  • Развлечения и поп-культура
  • География и путешествия
  • Здоровье и медицина
  • Образ жизни и социальные вопросы
  • Литература
  • Философия и религия
  • Политика, право и правительство
  • Наука
  • Спорт и отдых
  • Технология
  • Изобразительное искусство
  • Всемирная история
  • Britannica объясняет
    В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
  • Britannica Classics
    Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
  • #WTFact Видео
    В #WTFact Британника делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
  • На этот раз в истории
    В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
  • Demystified Videos
    В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
  • Студенческий портал
    Britannica — лучший ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
  • Портал COVID-19
    Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
  • 100 женщин
    Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.