Динамический наддув

Все рассмотренные выше системы наддува требуют применения того или иного агрегата наддува, специальных дополнительных устройств. Очевидно, что для двигателиста представляет интерес повышение мощности двигателя без применения дополнительных технических средств, а лишь путём использования явлений, свойственных самому двигателю. Известно, что в трубопроводах двигателя при его работе наблюдаются определённые волновые процессы. Именно эти явления и используются, чтобы получить повышение давления воздуха в цилиндре, т. е. осуществить динамический наддув. Динамический наддув – это увеличение наполнения цилиндра за счёт волн давления во впускном трубопроводе. На рис. 8.22 представлены зависимости объёмного коэффициента наполнения двигателя в зависимости от показателя, пропорционального частоте вращения n вала двигателя. Показатель включает также длину каждого впускного трубопровода (L) и скорость звука в воздухе трубопровода (V_в). Показано, что коэффициент наполнения возрастает с определённым колебательным процессом со снижением показателя (nL)/V_в. Здесь же указаны гармоники (К) и частоты (f) колебаний воздуха в трубопроводе.

Рис. 8.22. Зависимость коэффициента наполнения h_v и частоты f колебаний воздуха от частоты вращения n вала двигателя, длины L впускного трубопровода и скорости звука V_в для воздуха. К – порядок гармоники, f_о – основная частота колебаний.

Показано, что для 1-й гармоники колебаний столба воздуха наполнение теоретически становится равным нулю. Реальные величины повышения наполнения видны на рис.8.23, где показано, что для реального двигателя мощностью 150 кВт и номинальной частотой вращения 2400 мин^-1 при длине впускного трубопровода 1650 мм работа с частотой вращения 1500 мин^-1 сопровождается повышением наполнения на 12%.

Рис. 8.23. Реальные и расчётные коэффициенты наполнения в зависимости от частоты вращения n, вала двигателя.

Однако это достигается ценой того, что при частоте 1700 мин^-1 наполнение снижается, причём существенно ниже очередного экстремума при частоте вращения 1900 мин^-1. Для того, чтобы избежать этого недостатка, можно использовать телескопические впускные трубопроводы, т. е. такие, длина которых изменяется в соответствии с рабочим скоростным режимом.

Другим вариантом является применение двух впускных трубопроводов на каждый цилиндр (если в головке двигателя размещены по два впускных клапана). Как показано на рис. 8.24, трубопроводы выполнены разной длины.

Рис. 8.24. Схема системы динамического наддува.

Двигатель имеет по два всасывающих трубопровода на каждый цилиндр. Длина первого трубопровода L (1) = 1650 мм, а второго – L (2) = 1414 мм.

Суммарный результирующий коэффициент наполнения превышает получаемый без динамического наддува. Очевидно, что определённую проблему представляет размещение этих трубопроводов на двигателе. Как показано на рис. 8.25, скоростная характеристика по моменту для дизеля с динамическим наддувом имеет вид, сходный с характеристиками бензиновых двигателей.

Рис. 8.25. Характеристика дизеля с динамическим наддувом.

Коэффициент приспособляемости существенно повышен.. А для бензиновых ДВС с таким наддувом она отличается ещё более высоким коэффициентом приспособляемости.

Таким образом, динамический наддув применим с целью достижения наибольшего выигрыша по возрастанию коэффициента наполнения на данном скоростном режиме. Уход из зоны максимальной эффективности использования колебательных процессов во впускном трубопроводе приводит к потере коэффициента наполнения и соответственно к снижению развиваемого момента.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для втузов по специальности “Двигатели внутреннего сгорания”/Д. Н. Вырубов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин и др.; Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983. – 372 с., ил.

2. Патрахальцев Н.Н. Наддув двигателей внутреннего сгорания..: Учебное пособие. М. Изд-во РУДН. 2003. (То же от 2006 г.)

3. Орлин А. С. и Круглов М. Г. Комбинированные двухтактные двигатели. М., “Машиностроение”, 1968, 576 с.

4. Циннер К. Наддув двигателей внутреннего сгорания = Aufladung von Verbrennungsmotoren: Перевод с немецкого/Под ред. д-ра техн. наук Н. Н. Иванченко.- Л., Машиностроение. Ленингр. отд-ние. – 264 с., ил.

5. Miguel de Castro. Motor Diesel. Turbo Sobrealimentacion de motores. EDICIONES CEAC, S. A. Peru, 164 – 08020 Barcelona (Espana). 1988, 371 с.

6. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания: Учебник для вузов/А. Э. Симсон, А. З. Хомич, А. А. Куриц и др., - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1987. 536 с.

7. Азбель А. Б., Белоусов В. И., Самохвалов Н. А. Системы и агрегаты газотурбинного наддува двигателей промышленных тракторов. М.: ЦНИИТЭИ тракторосельмаш, 1982, вып. 16, 56 с.

8. Крутов В. И., Рыбальченко А. Г. Регулирование турбонаддува ДВС. – М.: Высшая школа, 1978, 213 с.

Дата добавления: 2014-12-26