Слайд 1
ФОРСИРОВНИЕ ДВС - НАДДУВ
Иванов A.M., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и
др.
И20 Основы конструкции автомобиля. — М. 000 «Книжное издательство
«За рулем»,
2005. — 336 с: ил.
http://avto-blogger.ru/dv/chto-takoe-dvigatel-tsi.html
http://avto-i-avto.ru/tyuning-avto/kompressor-ili-turbina-dlya-avtomobilya.html
Слайд 2В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод, и турбонаддув, при котором компрессор приводится
в действие турбиной благодаря энергии отработавших газов.
Слайд 3Одним из способов повышения мощности двигателя внутреннего сгорания является увеличение
количества поступающего в цилиндры воздуха. Подача в двигатель воздуха при
положительном давлении называется наддувом
Слайд 4В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод,
Слайд 5В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод
Слайд 6В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод
Слайд 7В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод
Слайд 8В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод
Слайд 9В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод
Слайд 11В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод, и турбонаддув, при котором компрессор приводится
в действие турбиной благодаря энергии отработавших газов
Слайд 12В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод, и турбонаддув, при котором компрессор приводится
в действие турбиной благодаря энергии отработавших газов
Слайд 13Турбина работает за счёт энергии отработавших газов
Слайд 14Турбокомпрессор — это комбинирование турбины и центробежного компрессора
Слайд 15В турбокомпрессоре используются центробежные насосы. Под действием центробежных сил, вызванных
вращением колеса с лопатками, воздух отбрасывается к периферии колеса, а
в его центре создается разрежение, что обеспечивает всасывание воздуха
Слайд 16В турбокомпрессоре используются центробежные насосы. Под действием центробежных сил, вызванных
вращением колеса с лопатками, воздух отбрасывается к периферии колеса, а
в его центре создается разрежение, что обеспечивает всасывание воздуха
Слайд 17Для эффективной работы турбокомпрессора частота вращения колеса компрессора должна быть
очень высокой
не менее 50-100 тыс. мин-1
Слайд 18При работе ДВС из выпускного трубопровода под давлением выбрасываются продукты
сгорания, которые имеют высокую температуру
Слайд 19Поток газов приводит во вращение колесо
турбины, которое передается закрепленному на
общем вале колесу компрессора
Слайд 20Для достижения фазы наддува, т. е. момента, когда давление воздуха
на впуске превысит атмосферное, необходимо, чтобы была достигнута определенная частота
вращения турбины (не менее 60 000 мин-1)
Слайд 21При малых оборотах двигателя турбокомпрессор работает в дежурном
режиме (частота 5
000-10 000 мин-1). Необходимо учитывать, что наличие турбины в выпускном
тракте создает сопротивление выходу отработавших газов
Слайд 22Существует две проблемы, связанные с наддувом двигателей. Первая заключается в
том, что давление наддува увеличивает степень сжатия двигателя и увеличивает
склонность двигателя к детонации.
Слайд 23Вторая проблема связана с тем, что чем больше частота
вращения коленчатого
вала, тем больше образуется отработавших газов и тем
быстрее вращается компрессор,
увеличивая количество воздуха, поступающего в цилиндры
Слайд 24Это приводит к увеличению мощности двигателя и одновременному увеличению
количества отработавших
газов с последующим ростом числа оборотов турбины
Слайд 25Если не предусмотреть специальных мер, этот процесс приведет к разрушению
деталей двигателя или турбокомпрессора.
Слайд 26ПРОМЕЖУТОЧНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ВОЗДУХА
Слайд 27Для повышения степени наддува и снижения высокой тепловой напряженности лопаток
турбины в системе наддува организуют охлаждение надувочного воздуха
Слайд 28Известно, что сжатие воздуха приводит к повышению его температуры. В
современных наддувных двигателях часто применяют промежуточное
охлаждение поступающего от турбокомпрессора воздуха
Слайд 29С этой целью воздух, сжатый в турбокомпрессоре, поступает в специальный
теплообменник, в котором воздух охлаждается до температуры 5 0 -
6 0 "С.
Слайд 30Охлаждение воздуха дает возможность улучшить наполнение цилиндров за счет увеличения
плотности воздуха и снизить вероятность возникновения
детонации
Слайд 31Охлаждение воздуха повышает мощность двигателя с наддувом примерно
на 20 %
при одновременном улучшении топливной экономичности
Слайд 33Принцип регулирования заключается в ограничении частоты вращения турбокомпрессора после достижения
необходимого давления наддува. С этой целью используется специальный перепускной клапан,
который ограничивает количество отработавших газов, проходящих через турбину
Слайд 34В системе выпуска перед турбиной имеется обводной (байпасный) канал, который
дает возможность отработавшим газам миновать турбину. Этот канал открывается перепускным
клапаном
Слайд 35Чувствительным элементом клапана является подпружиненная мембрана,
на которую воздействуют две противоположно
направленные силы: сила сжатия пружины и давление воздуха после турбокомпрессора
Слайд 36При достижении заданного давления наддува мембрана прогибается, сжимая пружину, а
соединенный с мембраной клапан открывает обводной канал. Давление наддува можно
отрегулировать предварительным сжатием пружины
Слайд 37В современных двигателях с турбонаддувом максимальное давление наддува регулируется системой
управления
двигателем
Слайд 38Компьютер получает сигнал от датчика абсолютного давления, сравнивает его с
величиной номинального значения давления, содержащимся
в памяти, и управляет электромагнитным перепускным
клапаном
Слайд 39Работа электромагнитного клапана корректируется в зависимости
от скоростного и нагрузочного режимов
двигателя
Слайд 40Турбины требовали некоторого времени на «раскрутку», когда при небольших нагрузках
открывалась дроссельная заслонка, что приводило к задержке нарастания давления наддува.
Этот эффект получил название турбоямы
Слайд 41Большинство современных турбокомпрессоров легковых автомобилей имеют
небольшие размеры и высокую частоту
вращения, что вызывает нехватку воздуха
Слайд 42Для того чтобы увеличить диапазон частот вращения двигателя, при которых
турбонаддув обеспечивает повышение давления, применяются по два турбокомпрессора на одном
двигателе. Один турбокомпрессор работает при низких оборотах, а второй при высоких
Слайд 43Для того чтобы увеличить диапазон частот вращения двигателя, при которых
турбонаддув обеспечивает повышение давления, применяются по два турбокомпрессора на одном
двигателе. Один турбокомпрессор работает при низких оборотах, а второй при высоких
Слайд 44Последовательное соединение турбин, работающих совместно на малых оборотах, при росте
оборотов и преодолении турбоямы открываются клапана и турбина «отключается» во
избежания избытка воздуха
Слайд 45В последних поколениях наддувных двигателей стали применяться турбокомпрессоры с переменной
геометрией, которые сохраняют высокую скорость газов при малых
нагрузках, так что
турбина всегда вращается с нужной скоростью
Слайд 46В последних поколениях наддувных двигателей стали применяться
турбокомпрессоры с переменной геометрией
которые сохраняют
высокую скорость газов при малых нагрузках, так что турбина
всегда вращается с нужной скоростью
Слайд 47В таких турбокомпрессорах поток направляемых на турбину газов управляется с
помощью специальных поворачивающихся заслонок. Одновременный поворот заслонок производится с помощью
штока вакуумной камеры. Разрежение в камере регулируется электромагнитным клапаном по сигналу компьютера
Слайд 48Компания DaimlerChrysler, которая на своих автомобилях Mercedes в течение продолжительного
времени применяла механический наддув, сейчас использует турбокомпрессор с изменяемой геометрией,
в котором поворот заслонок осуществляется с помощью электродвигателя
Слайд 49При работе системы турбонаддува происходит сильный нагрев турбины, а компрессор
остается сравнительно холодным. Очень важным узлом, определяющим долговечность турбокомпрессора, является
узел подшипников вала.
Слайд 50Обычно масло для смазки подшипников подается
под давлением из системы смазки
двигателя. Иногда для повышения работоспособности наддува применяют охлаждение корпуса турбины
жидкостью из системы охлаждения двигателя
Слайд 51После продолжительного движения на высокой скорости автомобиля с турбонаддувом турбина
может раскрутиться до высоких скоростей
(сотни тысяч оборотов в минуту)
Слайд 52После остановки двигателя турбокомпрессор останавливается не сразу, а масло уже
не поступает к подшипникам. Чтобы не произошло повреждения подшипников, рекомендуется
перед выключением двигателя дать ему возможность некоторое время поработать на холостом ходу
Слайд 53Очень хорошо система турбонаддува работает в дизелях. Отработавшие газы в
дизеле холоднее, чем в бензиновых двигателях, что облегчает работу турбокомпрессора,
и, кроме того, в дизеле не существует опасности возникновения детонации
Слайд 54Поэтому неслучайно, что турбонаддув устанавливается почти на всех современных дизельных
двигателях легковых автомобилей
Слайд 55В многоцилиндровых двигателях с большим рабочим объемом некоторых грузовых автомобилей
отработавшие газы продолжают обладать большой энергией, даже после прохождения турбокомпрессора.
Эту энергию можно использовать для дальнейшего повышения мощностных характеристик двигателя, создавая так называемые турбокомпаундные двигатели
Слайд 56В таком двигателе часть энергии отработавших газов используется для
раскручивания дополнительной
турбины, которая через гидравлическую муфту связана с коленчатым валом. Такая
конструкция дает возможность, увеличить крутящий момент на вале двигателя.
Слайд 59В ДВС применяют механический наддув, когда воздух закачивается специальным насосом
(компрессором), имеющим механический привод, и турбонаддув, при котором компрессор приводится
в действие турбиной благодаря энергии отработавших газов.
Слайд 60Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё
же имеет свои минусы:
Слайд 61Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё
же имеет свои минусы:
Слайд 62Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё
же имеет свои минусы:
1) турбина — это стационарное устройство
и требует полную привязку к двигателю
Слайд 63Турбины требовали некоторого времени на «раскрутку», когда при небольших нагрузках
открывалась дроссельная заслонка, что приводило к задержке нарастания давления наддува.
Этот эффект получил название турбоямы
Слайд 64Турбина хорошо подходит для обогащения кислородом топливной смеси. Но всё
же имеет свои минусы:
3) переход с малых оборотов до
высоких называется турбо — ямой, чем большую мощность имеет турбина, тем больше будет эффект турбо — ямы
Слайд 65«Турбояма» - Двигатель с запаздыванием откликается на нажатие педали акселератора.
Причина в том, что турбокомпрессору в силу его инерционности, нужно
время для увеличения оборотов и повышения подачи воздуха.
Слайд 66После выхода из «турбоямы» резко повышается давление наддува («турбоподхват»)
Слайд 67
Явление «турбоямы» обусловлено инерционностью системы, т.е. давление воздуха создаваемое турбиной
на малых оборотах, до 3000 об\мин. недостаточно что бы обеспечить
нужным количеством воздуха заряд в цилиндре двигателя
Слайд 68Это влечет за собой несоответствие между производительностью турбокомпрессора и требуемой
мощностью двигателя.
Для решения этой проблемы существуют следующие способы:
1) использование
турбины с изменяемой геометрией;
Слайд 69Для решения этой проблемы (турбоямы) существуют следующие способы
2) применение двух
параллельных или последовательных компрессоров
Слайд 70Для решения этой проблемы (турбоямы) существуют следующие способы
3) комбинированный
наддув
Слайд 71Турбина с изменяемой геометрией оптимизирует поток отработавших газов, изменяя площадь
входного канала. Широко применяется в дизельных двигателях
Турбина с изменяемой геометрией:
1
— направляющие лопатки;
2 — кольцо;
3 — рычаг;
4 — тяга вакуумного привода;
5 — турбинное колесо.
Слайд 72Параллельно работающие турбокомпрессоры применяют для мощных V-образных двигателей (по одному
на ряд цилиндров). Эта схема помогает решить проблему за счет
того, что у двух маленьких турбин инерция меньше, чем у одной большой
Слайд 73Установка 2-х последовательных турбин позволяет достичь максимальной производительности, используя разные
компрессоры при разных оборотах двигателя
Слайд 74При комбинированном наддуве применяется и механический, и турбонаддув. При работе
двигателя на низких оборотах работает механический нагнетатель. При увеличении оборотов
включается турбокомпрессор, а механический нагнетатель останавливается
Слайд 75В наше время уже имеются турбины, отлично работающие на высоких
и на низких оборотах двигателя, но и цена у них
соответственно приличная. При выборе компрессора или турбины, многие отдают предпочтение турбо-наддуву, независимо от цены.
Слайд 76Для того чтобы увеличить диапазон частот вращения двигателя, при которых
турбонаддув обеспечивает повышение давления, применяются по два турбокомпрессора на одном
двигателе. Один турбокомпрессор работает при низких оборотах, а второй при высоких
Слайд 77Принцип регулирования заключается в ограничении частоты вращения турбокомпрессорапосле достижения необходимого
давления наддува. С этой целью используется специальный перепускной клапан, который
ограничивает количество отработавших газов, проходящих через турбину
Слайд 78В системе выпуска перед турбиной имеется обводной (байпасный) канал, который
дает возможность отработавшим газам миновать турбину. Этот канал открывается перепускным
клапаном. Чувствительным элементом клапана является подпружиненная мембрана, на которую воздействуют две противоположно направленные силы: сила сжатия пружины и давление воздуха после турбокомпрессора
Слайд 79При достижении заданного давления наддува мембрана прогибается, сжимая пружину, а
соединенный с мембраной клапан открывает
обводной канал. Давление наддува можно отрегулировать
предварительным
сжатием пружины
Слайд 80В современных двигателях с турбонаддувом максимальное давление наддува регулируется системой
управления двигателем. Компьютер получает сигнал от датчика абсолютного давления, сравнивает
его с величиной номинального значения давления, содержащимся в памяти, и управляет электромагнитным перепускным клапаном. Работа электромагнитного клапана корректируется в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов двигателя.