Впускная система двигателя – Система впуска автомобиля — Cheholshop.ru

Содержание

Подрубрика сайта: Впускная система

Дроссельная заслонка — это одна из важнейших частей системы впуска двигателя внутреннего сгорания. В автомобиле она расположена между впускным коллектором

Турбокомпрессор (турбина) — механизм, применяемый в автомобилях для принудительного нагнетания воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания.

Среди всех возможных вариантов наддува двигателя внутреннего сгорания наибольшее распространение получил турбонаддув, в котором воздух подается в цилиндры

Для обеспечения оптимального процесса сгорания топлива и соблюдения заданных экологических стандартов требуется максимально точно определять массовый расход

Основной проблемой использования турбонаддува является инерционность системы или возникновение так называемой «турбоямы» (временная задержка

Механический наддув является одним из способов повысить мощность двигателя. Главным элементом такой системы является механический нагнетатель (Supercharger

Для оптимальной работы впускной коллектор автомобиля должен иметь определенные геометрические параметры, подобранные под заданную частоту вращения коленчатого вала.

techautoport.ru

Система впуска и выпуска | Мото вики

1 — топливный бак;
2 — крышка бака;
3 — топливный кран;
4 — шланг;
5 — карбюратор;
6 — воздушный фильтр

Все конструкции двигателей внутреннего сгорания объединяет потребность в точном управлении расходом топливовоздушной смеси, поступающей в делатель. Здесь рассмотрены процессы перемешивания топлива с воздухом в правильных пропорциях, подачи этой смеси в цилиндр(ры) в объеме, соответствующем заданной частоте вращения двигателя, и отвода отработавших газов после окончания сгорания. Хотя принято разделять работу систем впуска и выпуска, полезно рассмотреть их вместе как процесс, в котором энергия топлива извлекается и превращается в полезную работу, а затем отводятся побочные продукты — тепло и шум.

ТопливоПравить

Во всем мире в качестве топлива для дорожных мотоциклов выбирают бензин, хотя разрабатывались и дизельные мотоциклетные двигатели. Существует множество альтернативных видов топлива, способных заменить бензин, но они либо более дорогие, либо менее эффективные. Бензин — это фракция сырой нефти, всемирно важного и исчерпаемого ресурса, извлекаемого из подземных залежей. Сырая нефть перерабатывается на нефтеперерабатывающих заводах путем перегонки (процесса, включающего нагрев сырой нефти и конденсацию различных фракций по мере их протекания через колонну, разделенную термостатированными каналами). Выбор бензина в качестве топлива обуславливается компромиссом между двумя свойствами: теплотворной способностью и испаряемостью (летучестью). Теплотворная способность топлива — это количество тепловой энергии, следовательно, полезная работа, которая может быть получена от заданного количества топлива. Испаряемость топлива — критерий того, насколько легко оно испарится при низких температурах В идеале двигателю внутреннего сгорания требуется легко испаряющееся топливо с высокой теплотворной способностью. Однако по мере роста теплотворной способности испаряемость топлива падает, а более низкая летучесть топлива затрудняет его воспламенение, Следовательно, необходим компромисс. Выбрав топливо, необходимо выяснить, в каких соотношениях требуется его смешивать с воздухом для обеспечения полного и эффективного сгорания. Когда воздуха мало, не сгоревшее топливо будет отводиться с отработавшими газами. Когда воздуха много, полезная энергия, получаемая с цилиндра, будет снижаться. Для обеспечения полного сгорания на 14.7 частей воздуха должна приходиться 1 часть топлива. Это топлизовоздушное соотношение называется стехиометрическим. Максимальная мощность достигается при недостатке воздуха до 10 % («обогащенной» смеси), а максимальная экономичность достигается при избытке воздуха до 10%(«обедненной» смеси). На самом деле конструкция двигателя и характеристики сгорания влияют на оптимальный состав смеси наравне с атмосферными условиями. В автомобильной отрасли ожидается появление двигателей с «обедненным сгоранием», способных работать при достаточно высоком топливовоздушном соотношении, при этом достигается невероятная экономия топлива. В целом фактические ограничения успешного сгорания находятся в пределах 12:1 и 18:1. Единственное, что теперь необходимо — надежная система подачи этой смеси к двигателю.

Система питанияПравить

Система питания предназначена для хранения и подачи топлива к карбюраторам или форсункам. Топливо хранится в топливном баке, откуда поступает самотеком или подается под давлением при помощи насоса через фильтр, по топливопроводу к карбюраторам или форсункам. При использовании топливного насоса он располагается либо непосредственно внутри бака, либо снаружи в разрыве топливо¬провода. В баке располагается сетчатый фильтр, кроме того, может применяться дополнительный фильтр, который может располагаться как внутри, так и снаружи бака. В большинстве случаев для управления поступлением горючего применяется топливный кран с ручным или автоматическим вакуумным управлением, открывающий или перекрывающий подачу топлива из бака. На некоторых современных системах, использующих впрыск топлива. кран отсутствует как таковой, а функцию управления расходом топлива выполняет насос.

Более подробную информацию можно получить в разделе системы управления двигателем

Смешивание топлива с воздухомПравить

Основная статья: Карбюратор

Карбюрация — это процесс насыщения воздуха распыленным жидким углеводородным топливом. На мотоциклах карбюратор все еще остается наиболее традиционным устройством для перемешивания и управления топливом и воздухом, хотя он начинает уступать системам впрыска топлива. В основной статье рассмотрены вопросы того,как карбюратор смешивает топливо в необходимых пропорциях, как осуществляется управление частотой вращения двигателя, как карбюратор может подстраиваться к изменяющимся нагрузкам, Прикладываемым к двигателю, и как эти и другие требования привели к развитию карбюраторов различного типа.

Основная статья: Система впрыска топлива

Сейчас системы впрыска топлива широко распространены на многих современных мотоциклах — там, где совершенствование конструкции карбюратора не обеспечивало требуемую мощность и не соответствовало конструкции двигателя. Кроме того, использование систем впрыска топлива облегчает выполнение строгих экологических требований.

Наддув и турбонаддувПравить

Схема установки турбонагнетателя (Yamaha XJ650T)

Турбонагнетатель состоит из компактной турбины, которая приводится в действие отработавшими газами, вращающейся с очень высокими скоростями (около 180 000 оборотов в минуту). На другом конце вала турбины расположен центробежный компрессор, применяющийся для нагнетания воздуха в двигатель при давлении, намного превышающем атмосферное. При увеличении объема воздуха, поступающего в камеру сгорания на каждом такте впуска, пропорционально увеличивается топливо. которое может быть подано и сожжено: таким образом, повышается мощность. Турбина также содержит клапан с датчиком давления, который называется «предохранительным клапаном» и служит для предотвращения роста давления во впускном коллекторе выше заданного предела, который обычно составляет около 15 psi.

В большинстве конструкций с турбонаддувом используется система впрыска топлива для управления количеством топлива, поступающего в цилиндр при любых заданных частоте вращения двигателя и давлении. Такое устройство позволяет избегать технических проблем с использованием карбюраторов при высоких давлениях, и может гарантировать степень точности, которая иначе была бы невозможна. Блок электронного управления контролиру

motorcycle.fandom.com

Тюнинг впуска и выпуска

Содержание статьи

Система впуска

Доработка впускной системы направлена на снижение сопротивления воздуху на впуске и увеличение объема воздуха, поступающего в цилиндры.
В перечень элементов, требующих доработки или замены, в зависимости от степени «тюнингования», входят: воздушный фильтр, дроссельный
патрубок, ресивер и впускной коллектор. Модернизация системы впуска повлечет за собой также установку прямоточного выпускного коллектора,
«верхового» распредвала и изменения программы управления двигателем. Рассмотрим все по порядку.

Фильтр нулевого сопротивления – обеспечивает не нулевое, а значительно сниженное сопротивление воздушному потоку. Стандартные воздушные фильтры имеют в своем составе фильтрующий элемент, изготовленный из очень плотного материала, к тому же и конструкция таких фильтров не совсем удачна с точки зрения количества пропускаемого воздуха. В фильтрах же нулевого сопротивления имеющиеся микроскопические отверстия в фильтрующем элементе позволяют прогонять гораздо большее количество воздуха. Способствует этому и большая площадь фильтрации: поверхностная площадь «спортивного» фильтра до пяти раз больше, чем площадь стандартного. По типу фильтрующего элемента «нулевики» бывают двух типов. Первый вариант: нетканый хлопковый материал, армированный металлической сеткой и уложенный гофром (в просторечии — «сетка»). Второй- мелкоячеистый полиуретан (эти фильтры именуют «поролоновыми»). «Сетка» обладает меньшим сопротивлением всасыванию, а «поролоновые» элементы лучше задерживают пыль и имеют большую поверхность очистки. Поэтому «поролон» используется во внедорожных гонках, а более

Фильтры бывают моющиеся и сухого типа. Для моющихся в продаже имеются специальные комплекты, состоящие из промывки и пропитки. Промывка предназначена для смывания грязи с поверхности фильтра, пропитка служит для задерживания мелких частиц пыли и грязи, задерживая их на стенках фильтра, не позволяя тем самым попасть в двигатель. Пропитка маслом позволяет увеличить размер отверстий фильтрующей сетки, а, значит, и снизить сопротивление потоку воздуха. Фильтрующий элемент в фильтрах сухого типа ничем не пропитан, но также имеет возможность многократного использования (моется или продувается в обратную сторону).

Установка фильтра имеет свои особенности. Чтобы исключить попадание в цилиндры горячего воздуха, в подкапотном пространстве важно выбрать место, которое было бы максимально удалено от любых источников тепла. Также следует ставить и защитный тепловой экран. Не следует устанавливать фильтр слишком низко – загрязнившись, он быстро лишится своих свойств. В продаже имеются системы впуска холодного воздуха. Как правило, они представляют из себя алюминиевый либо карбоновый (в зависимости от производителя) конус, плотно одетый на фильтрующий элемент и служащий экраном от тёплого воздуха, идущего от двигателя. К впускному отверстию присоединяется гофр, забирающий «за бортом» более чистый и холодный воздух. Специальная форма корпуса и самого фильтрующего элемента создают дополнительные завихрения, способствующие наполнению цилиндров двигателя. В итоге имеем: холодный воздух, получаемый с улицы, уменьшенное сопротивление за счет нулевика и пассивный наддув при движении автомобиля.

Необходимо подчеркнуть, что установка фильтра нулевого сопротивления имеет смысл только тогда, когда весь двигатель подвергся доработке. Ведь чудес не бывает. Снизить сопротивление потоку можно только за счет увеличения проходных отверстий, то есть – ухудшить качество фильтрации. Поэтому при установке «нулевика» на стандартный мотор игра не стоит свеч: глупо получать скорее теоретическую прибавку мощности за счет снижения ресурса двигателя. Кроме того, существует мнение, что пропитка фильтра, попадая на измерительный элемент датчика расхода воздуха, искажает его показания, а то и выводит из строя.

Следующий шаг – увеличение дроссельной заслонки. Увеличенный дроссель снижает скорость воздушного потока и способствует увеличению производительности впускной системы по воздуху. Самый бюджетный вариант — на разборке покупается заслонка от более мощного автомобиля, которая и устанавливается на собственную машину.

Далее идет замена стандартного впускного ресивера на увеличенный «спортивный». Спортивный ресивер имеет значительно больший объем и более короткие впускные патрубки. Больший, чем у стандартного, объём позволяет, при правильной конструкции и настройке, сгладить пульсации воздуха. Чем больше его объем, тем резче «подхватит» двигатель после сброса газа и повторного нажатия педали в пол. Короткие впускные трубопроводы смещают максимальный коэффициент наполнения цилиндров в область высоких оборотов двигателя. Длинные впускные трубопроводы обеспечивают хорошее наполнение и соответственно высокий крутящий момент при низких оборотах. Таким образом, при жестких, нерегулируемых впускных трубопроводах имеет место альтернатива: или хороший крутящий момент в диапазоне низких оборотов двигателя и пониженная номинальная мощность, или высокая номинальная мощность и уменьшенная тяга при низких оборотах. Идеал – впускная система с изменяемой геометрией каналов, которая в зависимости от оборотов и открытия дросселя использует разные длины коллектора и улучшает наполнение во всем диапазоне оборотов.

Существуют системы впуска, где впускной коллектор в его привычном понимании отсутствует как таковой, вместо него устанавливаются коротенькие трубки — «дудки», настроенные на определенные, обычно очень высокие обороты. Применяются они при желании выжать из двигателя все и стоят достаточно дорого. Это уже высшая ступень в тюнинге систем впуска атмосферных автомобилей – многодроссельный впуск, где на каждый цилиндр приходится по отдельной дроссельной заслонке и коллектору. Такой подход позволяет резко увеличить количество воздуха подаваемого в камеры сгорания. Многодроссельный впуск обеспечивает меньшие по сравнению с ресивером холостые обороты, более устойчивую работу мотора на низких и средних оборотах. Ну а работа двигателя на высоких оборотах вне всяких похвал. Несколько дроссельных заслонок вместо одной значительно ускоряют отклик автомобиля на нажатие педали газа. Побочные эффекты: сниженный ресурс двигателя и повышенный
расход топлива. Многодроссельный впуск будет по настоящему эффективен только при разработке под конкретный мотор. Специалистам предстоит решить много теоретических задач и провести массу практических испытаний, пока они реализуют свои идеи в жизнь. И все равно газодинамика не укладывается в формулы, поэтому после изготовления системы снова нужны расчеты, доводки и новые испытания.

«Мультидроссель» бессмысленно применять для низкофорсированных или «средних» двигателей: «дудки» должны быть последней стадией форсировки после изменения степени сжатия и перепрограммирования блока управления. Если речь идет не о специально сконструированном, а о стандартном моторе, требуется замена форсунок на более производительные, полное изменение системы выпуска: пара впуск/выпуск должна четко соответствовать друг другу. Распредвалы, коленвалы, поршни, кольца и прочие детали тоже, конечно, меняются. Если суммировать все переделки, фактически получается совершенно другой мотор.

Система выпуска

Как только серийный двигатель подвергся изменениям с целью увеличения мощности (будь то увеличение рабочего объема или увеличение момента на высоких оборотах), сразу увеличивается расход газа через выпускную трубу и серийная выпускная система создает избыточное сопротивление. “Неправильный” выхлоп может “задавить” двигатель, повысив давление в цилиндре на такте выпуска, что приведет к росту работы насосных ходов. Кроме того, большое сопротивление выхлопной системы препятствует наполнению цилиндра смесью, поскольку не все выхлопные газы успеют покинуть цилиндр и займут часть объема свежей смеси.

Движение отработавших газов в выпускной трубе представляет собой колебательный процесс, который может быть согласован экспериментально с колебательным процессом движения горючей смеси во всасывающем тракте с таким расчетом, чтобы улучшить очистку цилиндра от отработавших газов и его наполнение свежей смесью. Давление в выпускной трубе подвержено резким колебаниям в течение всего периода выпуска. В первый момент после открытия выпускного клапана продукты сгорания устремляются в выпускную трубу со скоростью, превышающей скорость распространения звука. Быстрое удаление продуктов сгорания влечет за собой образование в цилиндре разряжения. Точно так же и в выпускной трубе образуются периоды пониженного давления.

Эксперименты с выпускными трубами доказали, что длина трубы не влияет на эффективность очистки цилиндра в первой стадии процесса выпуска, но зато с увеличением длины трубы в известных пределах увеличивается длительность периода, в течение которого поддерживается разряжение. С изменением частоты вращения период пониженного давления в выпускной системе не только изменяется по длительности и величине разряжения, но и смещается по углу поворота коленчатого вала. Поэтому каждому режиму работы двигателя соответствует определенная оптимальная длина выпускной трубы.

В выпускной системе ДВС присутствуют два процесса. Первый – сдемпфированное в той или иной степени истечение газа по трубам. Второй – распространение ударных волн (звука) в газовой среде. Оба процесса оказывают влияние на коэффициент наполнения цилиндров. С первым всё просто и понятно. Большое сопротивление потоку газов вызовет снижение качества продувки и потерю мощности. Совершенно понятно, что чем короче и большего диаметра труба, тем меньше её сопротивление потоку. Практикой проверено, что для полуторалитрового мотора, работающего на оборотах не выше 8000 достаточно диаметра 45 – 50 мм при длине 3 – 3,5 метра. Дальнейшее увеличение диаметра не вызывает существенного уменьшения динамического сопротивления.

Большая часть потерь на выпуске приходится на выпускной коллектор. В спорте и тюнинге штатный заменяют на так называемый “паук” – отличается формой и порядком соединения приемных труб с выпускными окнами. “Пауки” бывают “короткие” и “длинные” (два У). Если взять 4-цилиндровый двигатель, то схема труб “длинного” строится по формуле «4 трубы в 2 трубы в 1 трубу», а “короткого”- «4 в 1». Коллектор «4 в 1» дает добавочную мощность только в очень узком диапазоне оборотов, за 6000 об/мин, и его обычно применяют для высокофорсированных двигателей с широкофазными распредвалами, то есть на спортивных автомобилях. Коллекторы «4 в 2 в 1» подходят для любительского тюнинга, так как обеспечивают некоторый прирост мощности и крутящего момента в довольно широком диапазоне оборотов.

В прямоточной системе применяют также промежуточные прямые трубы увеличенного диаметра, резонаторы пониженного сопротивления. Если в выпускной системе разместить на некотором расстоянии от клапана отражатель, который называют резонатором, то на определённых оборотах улучшится продувка цилиндров, что поднимет вращающий момент двигателя. Это явление называется “настроенный выхлоп” и используется для корректировки моментной кривой. Если стоит задача повысить мощность, как для спортивного мотора, то резонатор настраивают на падающий после максимума участок. Таким образом, продлевают момент на большие обороты. Если же мы хотим получить более “тяговитый” мотор на низах, то настраиваем на растущий до максимума участок.

Если автомобиль оборудован каталитическим нейтрализатором, то вместо него устанавливают пламегаситель прямоточного типа – резонатор, способный выдерживать максимальные температурные и механические нагрузки.Экологические нормы стран СНГ еще допускают такие переделки.

Для снижения шума устанавливается оконечный глушитель (так наз. «банка»), расположенный как можно дальше, для того, чтобы снизить его влияние на резонансные свойства. Прямоточный глушитель работает по принципу поглощения. Он состоит из внешнего корпуса, в котором проходит перфорированная труба. Пространство между корпусом и трубой заполнено теплостойким стекловолокном или другим аналогичным материалом. Мелкоячеистая сетка отделяет волокна набивки от трубы. Это необходимо для того, чтобы волокна ваты не выдувались из глушителя. Шум выхлопа эффективно рассеивается наполнителем через перфорации. Такой глушитель практически не оказывает сопротивление выхлопу.

Частотность и громкость звука, который издает прямоточный глушитель, определяется его размерами, количеством и качеством материала набивки, диаметром отверстий в трубе, а так же количеством этих отверстий. Глушитель выполняет свои функции до тех пор, пока у него есть набивка. Когда же набивка истончается, он начинает звенеть.

avtonov.info

Впускная система

С момента появления двигателя внутреннего сгорания перед конструкторами появилась задача повышения его мощности. А это возможно… Читать далее

На современных авто питание силовой установки осуществляется двумя системами – впрыска и впуска. Первая из них… Читать далее

Двигатели автомобиля постоянно совершенствуются, что в свою очередь приводит не только к осложнению конструкции узлов и… Читать далее

autoleek.ru

Впускная и выпускная системы двигателей

Категория:

Устройство и работа двигателя

Публикация:

Впускная и выпускная системы двигателей

Читать далее:

Впускная и выпускная системы двигателей

Системы впуска и выпуска служат для подвода свежего заряда (воздуха или горючей смеси) к цилиндрам двигателя и отвода из них выпускных газов. В двигателях с внешним смесеобразованием во впускной системе также происходит смесеобразование, так как процесс испарения жидкого топлива и смешения его паров с воздухом или смешения горючего газа с воздухом не успевает завершиться в карбюраторе или газовом смесителе.

Общим требованием, предъявляемым к системам впуска и выпуска, является по возможности их малое сопротивление и благоприятное протекание газодинамических явлений в них, что необходимо для уменьшения насосных потерь и увеличения наполнения цилиндра, а также более полного использования энергии выпускных газов в газовой турбине.

Впускная система состоит из воздухозаборников с фильтрами и глушителями шума, компрессоров для сжатия воздуха, охладителей воздуха, впускного трубопровода, или ресивера, и впускных органов.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Компоновка и размеры трубопроводов зависят от типа, назначения и мощности двигателя внутреннего сгорания. Впускной трубопровод двигателя с внешним смесеобразованием делают литым из легких сплавов (обычно алюминиевых). На рис. 85 показан впускной трубопровод автомобильного двигателя. Сечение патрубков выбирают таким, чтобы сохранялась определенная скорость потока. Для улучшения испарения жидкого топлива смесь подогревают горячей водой, циркулирующей в полости. Если впускной и выпускной трубопроводы расположены с одной стороны двигателя, то подогрев смеси осуществляется от выпускного трубопровода. Для этого трубопроводы располагают по возможности ближе один к другому. Впускные трубопроводы дизелей выполняют аналогичным образом, только в этом случае не нужно подогревать воздух. В V-образных двигателях впускной трубопровод часто размещают в развале блока.

В двигателях большой мощности (тепловозных, стационарных, судовых) впускной трубопровод обычно представляет собой цилиндрический ресивер с приваренными к нему патрубками. Воздух поступает в него с торца из воздухоочистителя или компрессора.

Рис. 1. Впускной трубопровод карбюраторного автомобильного двигателя: 1 — воздушная полость; 2 — водяная полость

Двухтактные двигатели, как правило, не имеют впускных трубопроводов. Воздух подается компрессором непосредственно в ресивер, размещаемый в полостях блока или выполняемый в виде отдельных литых или сварных конструкций. В двухтактных дизелях с цилиндрами небольших размеров (автотракторного и тепловозного типа) ресивером являются полости блока или полость между блоками при V-образ-ном или более сложном расположении цилиндров. В двухтактных дизелях большой мощности ресиверы размещают в полостях остова и в емкостях коробчатой или цилиндрической формы, которые крепят к остову двигателя.

Рис. 2. Впускной ресивер двухтактного дизеля

Рис. 3. Выпускной трубопровод двигателя с импульсным наддувом

Выпускная система включает выпускные органы, патрубки, выпускной трубопровод, дожигатели, нейтрализаторы выпускных газов, газовые турбины или другие устройства, необходимые для использования энергии выпускных газов для сжатия воздуха (волновые обменники давления), эжекционные устройства для удаления пыли из воздухоочистителей или для просасывания охлаждающего воздуха, утилизационный котел и глушители шума.

Выпускные трубопроводы на двигателях с цилиндрами небольших размеров выполняют в виде общего трубопровода, отлитого из серого или жаростойкого чугуна. Наиболее простой конструкцией выпускного трубопровода отличаются двигатели без наддува или с наддувом при постоянном давлении перед турбиной турбокомпрессора. В последнем случае выпускной трубопровод имеет большой объем или представляет собой устройство, в котором поток с переменными параметрами преобразуется в поток с постоянными параметрами. Такое устройство называется преобразователем импульсов.

Рис. 4. Охлаждаемый выпускной трубопровод тепловозного двигателя: В – отверстие для перетекания воды; 1 и 4 — секции трубопровода; 2—пароотводящие трубки; 3— рукав; 5, 9 и 17 — пробки; 6 — фланец; 7 — компенсатор; 8 — соединительная трубка; 10 — патрубок перетекающей воды; 11 — сливная трубка; 12 — газовая труба; 13 и 14 — трубы; 15 и 20 — болты; 16 и 21 — прокладки; 18 — втулка; 19 — уплотнительное кольцо

Рис. 5. Схема поршневого компенсатора выпускного трубопровода двигателя ДН 23/30

При использовании импульсной системы наддува давление газов перед турбиной переменное. Поперечное сечение и объем выпускного трубопровода выбирают минимально допустимыми по условию обеспечения лучшего использования энергии выпускных газов в газовой турбине. Наилучшие показатели двигателя при такой системе наддува получаются в том случае, если в один трубопровод происходит выпуск не более чем из трех цилиндров.

Для предохранения обслуживающего персонала от ожогов на судовых и тепловозных двигателях выпускной трубопровод охлаждается водой или покрывается теплоизолирующим материалом. Теплоизолированные трубопроводы более предпочтительны для двигателей с газотурбинным наддувом, так как в этом случае уменьшаются потери энергии выпускных газов.

Рис. 6. Секция охлаждаемого выпускного трубопровода: Б — окно для прохода воды; 1 — крышка; 2 — болт; 3 — штуцер; 4 — штуцер под термопару; 5— крышка секции; 6 — секция; 7 — выпускная коробка

При нагревании и остывании длина выпускного трубопровода изменяется. Поэтому перед трубиной устанавливают компенсаторы. На больших двигателях компенсаторами соединяют также отдельные секции выпускных трубопроводов, которые по технологическим соображениям делают составными. Существует несколько типов компенсаторов. Схема поршневого компенсатора показана на рис. 5. Гофрированная труба компенсатора препятствует утечке выпускных газов, прорывающихся через кольца, и в то же время дает возможность перемещаться наружной и внутренней втулкам между собой в продольном направлении.

На рис. 6 показана секция охлаждаемого выпускного трубопровода двухтактного с противоположно движущимися поршнями двигателя большой мощности. Особенностью конструкции является объединение в одной детали выпускной коробки с секцией собственно выпускного трубопровода.

Рекламные предложения:

Категория: — Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Системы наддува двигателя

С момента появления двигателя внутреннего сгорания перед конструкторами появилась задача повышения его мощности. А это возможно только одним путем – увеличением количества сгораемого топлива.

Способы повышения мощности двигателя

Для решения этой проблемы использовалось два метода, один из которых – повышение объема камер сгорания. Но в условиях постоянно ужесточающийся экологических требований к силовым агрегатам автомобилей этот метод повышения мощности сейчас практически не используется, хотя раннее он был приоритетным.

Второй метод повышения мощности сводится к принудительному увеличению количества горючей смеси. В результате этого даже на малообъемных силовых установках удается существенно повысить эксплуатационные показатели.

Если с увеличением количества подаваемого в цилиндры топлива проблем не возникает (система его подачи легко регулируется под требуемые условия), то с воздухом не все так просто. Силовая установка самостоятельно его закачивает за счет разрежения в цилиндрах и повлиять на объем закачки невозможно. А поскольку для максимально эффективного сгорания в цилиндрах должна создаваться топливовоздушная смесь с определенным соотношением, то увеличение только одного количества топлива никакого прироста мощности не дает, а наоборот – повышается расход, а мощность падает.

Выходом из ситуации является принудительная накачка воздуха в цилиндры, так называемый наддув двигателя. Отметим, что первые устройства, нагнетающие воздух в камеры сгорания, появились практически с момента появления самого двигателя внутреннего сгорания, но долгое время их на автотранспорте не использовали. Зато наддувы достаточно широко использовались в авиации и на кораблях.

Виды по способу создания давления

Наддув двигателя – задумка теоретически простая. Суть ее сводится к тому, что принудительная закачка позволяет существенно увеличить количество воздуха в цилиндрах по сравнению с объемом, который засасывает сам мотор, соответственно, и топлива подать можно больше. В результате удается повысить мощность силовой установки без изменения объема камер сгорания

Но это в теории все просто, на практике же возникает множество трудностей. Основная проблема сводится к определению, какая конструкция наддува является самой эффективной и надежной.

В целом разработано три типа нагнетателей, различающихся по способу нагнетания воздуха:

Roots
Lysholm (механический нагнетатель)
Центробежный (турбина)

Каждый из них имеет свои конструктивные особенности, достоинства и недостатки.

Roots

Нагнетатель типа Roots изначально был представлен в виде обычного шестеренчатого насоса (что-то схожее с масляным насосом), но со временем конструкция этого наддува сильно изменилась. В современном нагнетателе Roots шестеренки заменены на два ротора, вращающихся разнонаправлено, и установленных в корпусе. Вместо зубьев на роторах сделаны лопастные кулачки, которыми происходит зацепление роторов между собой.

Главной особенностью наддува Roots является способ нагнетания. Давление воздуха создается не в корпусе, а на выходе из него. По сути, лопасти роторов просто захватывают воздух и выталкивают его в выходной канал, ведущий к впускному коллектору.

Устройство и работа нагнетателя Roots

Но у такого нагнетателя есть несколько существенных недостатков – создаваемое им давление ограничено, при этом еще присутствует пульсация воздуха. Но если второй недостаток конструкторы смогли преодолеть (путем придания роторам и выходным каналам особой формы), то проблема ограничения создаваемого давления более серьезна – либо приходится увеличивать скорость вращения роторов, что негативно сказывается на ресурсе нагнетателя, либо создавать несколько ступеней нагнетания, из-за чего устройство становится очень сложным по конструкции.

Lysholm

Наддув двигателя типа Lysholm конструктивно схож с Roots, но у него вместо роторов используются спиралевидные шнеки (как в мясорубке). В такой конструкции создание давления происходит уже в самом нагнетателе, а не на выходе. Суть проста – воздух захватывается шнеками, сжимается в процессе транспортировки шнеками от входного канала на выходной и затем выталкивается. За счет спиралевидной формы процесс подачи воздуха идет непрерывно, поэтому никакой пульсации нет. Такой нагнетатель обеспечивает создание большего давления, чем конструкция Roots, работает бесшумно и на всех режимах мотора.

Нагнетатель типа Lysholm, другое название — винтовой.

Основным недостатком этого наддува является высокая стоимость изготовления.

Центробежный тип

Центробежные нагнетатели – самый сейчас распространенный тип устройства. Он конструктивно проще, чем первые два типа, поскольку рабочий элемент у него один – компрессионное колесо (обычная крыльчатка). Установленная в корпусе эта крыльчатка захватывает воздух входного канала и выталкивает его в выходной.

Центробежный нагнетатель с газотурбинным приводом

Особенность работы этого нагнетателя сводится к тому, что для создания требуемого давления необходимо, чтобы турбинное колесо вращалось с очень большой скоростью. А это в свою очередь сказывается на ресурсе.

Типы привода, их достоинства и недостатки

Вторая проблема – привод нагнетателя, а он может быть:

Механическим
Газотурбинным
Электрическим

В механическом приводе в действие нагнетатель приводится от коленчатого вала посредством ременной, реже – цепной, передачи. Такой тип привода хорош тем, что наддув начинает работать сразу после запуска силовой установки.

Но у него есть существенный недостаток – этот тип привода «забирает» часть мощности мотора. В результате получается замкнутый круг – нагнетатель повышает мощность, но сразу же ее и отбирает. Использоваться механический привод может со всеми типами наддувов.

Газотурбинный привод сейчас пока является самым оптимальным. В нем нагнетатель приводится в действие за счет энергии сгоревших газов. Этот тип привода используется только с центробежным наддувом. Нагнетатель с таким типом привода получил название турбонаддува.

Чтобы использовать энергию отработанных газов конструкторы, по сути, просто взяли два центробежных нагнетателя и соединили их крыльчатки одной осью. Далее один нагнетатель подсоединили к выпускному коллектору. Выхлопные газы, на выходе из цилиндров двигаются с высокой скоростью, попадают в нагнетатель и раскручивают крыльчатку (она получила название турбинное колесо). А поскольку она соединена с крыльчаткой (компрессорным колесом) второго нагнетателя, то он начинает выполнять требуемую задачу – нагнетать воздух.

Турбонаддув хорош тем, что не оказывает влияние на мощность двигателя. Но у него есть недостаток, причем существенный – на малых оборотах двигателя он из-за небольшого количества выхлопных газов не способен эффективно нагнетать воздух, он эффективен только на высоких оборотах. К тому же в турбонаддуве присутствует такой эффект как «турбояма».

Суть этого эффекта сводится к тому, что турбонаддув не обеспечивает мгновенную реакцию на действия водителя. При резком изменении режима работы двигателя, к примеру, при разгоне, на первом этапе энергии выхлопных газов недостаточно, чтобы наддув закачал требуемое количество воздуха, нужно время, чтобы в цилиндрах прошли процессы и повысилось количество отработанных газов. В результате при резком нажатии на педаль, машина «тупит» и не разгоняется, но как только наддув наберет обороты, авто начинает активно ускоряться – «выстреливает».

Есть и еще один не очень приятный эффект – «турболаг». У него суть примерно та же, что и у «турбоямы», но природа у него несколько другая. Сводится она к тому, что наддув обладает запоздалой реакцией на действия водителя. Обусловлена она тем, что нагнетателю требуется время захватить, закачать воздух и подать его в цилиндры.

Показательные графики эффектов «турбояма» и «турболаг» в зависимости от мощности

«Турбояма» появляется только в нагнетателях, работающих от энергии выхлопных газов, в устройствах же с механических приводом ее нет, поскольку производительность наддува пропорциональна оборотам двигателя. А вот «турболаг» присутствует во всех типах нагнетателей.

В современных автомобилях начинают внедрять электрические приводы наддува, но они только зарождаются. Пока их используют, как дополнительный механизм, для исключения «турбоямы» в работе турбонаддува. Не исключено что вскоре и появится разработка которая заменит привычные нам нагнетатели.

Электронагнетатель от фирмы Valeo

Для их эффективной работы необходимо более высокое напряжение, поэтому используется вторая сеть со своим аккумулятором на 48 вольт. Концерн Audi вообще планирует перевести все оборудование на повышенное напряжение – 48 вольт, так как увеличивается количество электронных систем и соответственно нагрузка на сеть автомобиля. Возможно в будущем все автопроизводители перейдут на повышенное напряжение бортовой сети.

Иные проблемы

Помимо способа нагнетания и типа привода существует еще немало вопросов, которые успешно решились или решаются конструкторами.

К ним относится:

нагрев воздуха при сжатии;
«турбояма»;
эффективная работа нагнетателя на всех режимах.

Во время нагнетания воздух сильно нагревается, что приводит к снижению его плотности, а это в свою очередь сказывается на детонационном пороге топливовоздушной смеси. Устранить эту проблему удалось путем установки интеркулера – радиатора охлаждения воздуха. Причем осуществлять охлаждение этот узел может разными способами – потоком встречного воздуха или за счет жидкостной системы охлаждения.

Варианты исполнения систем наддува

Но установка интеркулера породила другую проблему – увеличение «турболага». Из-за радиатора общая длина воздуховода от нагнетателя к впускному коллектору существенно увеличилась, а это повлияло на время нагнетания.

Проблема с «турбоямой» автопроизводителями решается по-разному. Одни снижают массу составных элементов, другие используют технологию изменяемой геометрии турбопривода. При первом варианте решения проблемы, снижение массы крыльчаток приводит к тому, что для раскручивания наддува требуется меньше энергии. Это позволяет нагнетателю раньше вступить в работу и обеспечить давление воздуха даже при незначительных оборотах двигателя.

Что касается геометрии, то за счет использования специальных крыльчаток с приводом от актуатора, установленных в корпусе турбинного колеса удается осуществлять перенаправление потока отработанных газов в зависимости от режима работы мотора.

Повышение эффективности работы нагнетателя на всех режимах работы некоторые производители решают путем установки двух, а то и трех нагнетателей. И здесь уже каждая автокомпания поступает по-разному. Одни устанавливают два турбонаддува, но разных размеров. «Малый» нагнетатель отрабатывает на небольших оборотах мотора, снижая эффект «турбоямы», а при увеличении оборотов в работу включается «большой» наддув. Другие же автопроизводители применяют комбинированную схему, в которой за малые обороты «отвечает» нагнетатель с механическим приводом, что вовсе устраняет «турбояму», а на высоких оборотах задействуется уже турбонаддув.

Напоследок отметим, что выше указаны только одни из основных проблем, связанных с принудительной подачей воздуха в цилиндры, в действительности их больше. К ним можно отнести передув и помпаж.

Увеличение мощности нагнетателем, по сути, ограничено только одним фактором — прочнотью составных элементов силовой установки. То есть, мощностные характеристики можно увеличивать только до определенного уровня, превышение которого приведет к разрушению узлов мотора. Это превышение и называется передувом. Чтобы он не произошел, система принудительного нагнетания воздуха оснащается клапанами и каналами, которые предотвращают раскручивание крыльчатки выше установленных оборотов, получается, что производительность наддува имеет граничную отметку. Дополнительно при достижении определенных условий ЭБУ системы питания корректирует количество подаваемого в цилиндры топлива.

Помпаж можно охарактеризовать как «обратное движение воздуха». Возникает эффект при резком переходе с высоких оборотов на низкие. В итоге, нагненататель уже накачал воздух в большом количестве, но из-за снижения оборотов он становиться невостребованным, поэтому он начинает возвращаться к наддуву, что может стать причиной его поломки.

Клапан blow-off

Проблема помпажа решена использованием обходных каналов (байпас), по которым сжатый не расходованный воздух перекачивается на входной канал перед нагнетателем, тем самым он смягчает, но не устраняет, нагрузки при помпаже. Второй системой которая полностью решает проблему помпажа, является установка перепускного клапана или blow-off, который при необходимости сбрасывает воздух в атмосферу.

Установка нагнетателей воздуха на силовые установки пока является самым оптимальным способом повышения мощности.

autoleek.ru

ВПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ — Март 1959 года

ОнлайнАрхив
Форум
Wiki
Купи авто
Реклама
Издания Журнал “За рулем”
Газета “За рулем – Регион”
Журнал “Купи авто”
Журнал “Мото”
Журнал “Рейс”
Книги, Каталоги
Подписка
Товары и услугиИнтернет магазин
Товары ЗР
Реклама
Турбюро
Реклама
Подписка
Архив
Форум
Wiki
Купи авто

Войти

Анонсы
ИзданияЗа рулем
Газета «За рулем — Регион»
Купи авто
Мото
Рейс
За рулем
Газета «За рулем — Регион»
Купи авто
Мото
Рейс
Книги и каталогиНовинки
Популярная литература
Техническая литература
Марки и моделиВсе марки
Acura
Alfa Romeo
Alpina
Aston Martin
Audi
BAW
Bentley
BMW
Brilliance
Bristol
Bugatti
Buick
BYD
Cadillac
Caterham
Changan
Chery
Chevrolet
Chrysler
Citroen
Cord
Dacia
Daewoo
Daihatsu
Delahaye
Derways
DFM
Dodge
Eriba moving
FAW
FBS
Ferrari
FIAT
Fisker
Ford
Freightliner
Geely
GMC
Great Wall
Grinnall
Gumpert
Hafei
Haima
Hino
Honda
Horch
Hummer
Hymer
Hyundai
Infiniti
International
Iran Khodro
Isuzu
Iveco
JAC
Jaguar
Jeep
Jinbei
Kamaz
KIA
Lamborghini
Lancia
Land Rover
LDV
Lexus
Lifan
Ligier
Lincoln
Lotus
Luxgen
Mahindra
Man
Maserati
Maybach
Mazda
Mercedes-Benz
Mercury
MG
Mini
Mitsubishi
Morgan
Nash Ambassador
Nissan
Noble
Opel
ORCA
Pagani
Pegaso
Perodua
Peugeot
Piaggio
Pininfarina
Polaris
Pontiac
Porsche
Proton
Renault
Rolls-Royce
Rover
SAAB
Saleen
Samsung
Saturn
Scania
Scion
SEAT
Setra
Shuanghuan
Skoda
Smart
Spyker
Ssang Yong
Steyr
Strathcarron
Studebaker
Subaru
Suzuki
TATA
Tianma
Tianye
Toyota
Tucker
Venturi
Volkswagen
Volvo
Vortex
Westfield
Willys
Xin Kai
YAMAHA
Zxauto
Богдан
ВАЗ
Валдай
ВИС
Волжанин
ГАЗ
ГолАЗ
ё-мобиль
ЗАЗ
ЗИЛ
ЗИС
ЗМЗ
ИЖ
КАВЗ
Комбат
КРАЗ
ЛиАЗ
МАЗ
Москвич
ОКА
ПАЗ
РОАЗ
Сталкер
ТагАЗ
Тигр
УАЗ
Урал

Поиск

Анонсы
За рулем
Газета «За рулем — Регион»
Купи авто
Мото
Рейс
Книги и каталоги
Марки и модели
Поиск
ЗР 1959
ЗР 2019
ЗР 2018
ЗР 2017
ЗР 2016
ЗР 2015
ЗР 2014
ЗР 2013
ЗР 2012
ЗР 2011
ЗР 2010
ЗР 2009
ЗР 2008
ЗР 2007
ЗР 2006
ЗР 2005
ЗР 2004
ЗР 2003
ЗР 2002
ЗР 2001
ЗР 2000
ЗР 1999
ЗР 1998
ЗР 1997
ЗР 1996
ЗР 1995
ЗР 1994
ЗР 1993
ЗР 1992
ЗР 1991
ЗР 1990
ЗР 1989
ЗР 1988
ЗР 1987
ЗР 1986
ЗР 1985
ЗР 1984
ЗР 1983
ЗР 1982
ЗР 1981
ЗР 1980
ЗР 1979
ЗР 1978
ЗР 1977
ЗР 1976
ЗР 1975
ЗР 1974
ЗР 1973
ЗР 1972
ЗР 1971
ЗР 1970
ЗР 1969
ЗР 1968
ЗР 1967
ЗР 1966
ЗР 1965
ЗР 1964
ЗР 1963
ЗР 1962
ЗР 1961
ЗР 1960
ЗР 1959
ЗР 1958
ЗР 1957
ЗР 1956
ЗР 1955
ЗР 1954
ЗР 1953
ЗР 1952
ЗР 1951
ЗР 1950
ЗР 1949
ЗР 1948
ЗР 1947
ЗР 1946
ЗР 1945
ЗР 1944
ЗР 1943
ЗР 1942
ЗР 1941
ЗР 1940
ЗР 1939
ЗР 1938
ЗР 1937
ЗР 1936
ЗР 1935
ЗР 1934
ЗР 1933
ЗР 1932
ЗР 1931
ЗР 1930
ЗР 1929
ЗР 1928
№3
№1
№2
№3
№4
№5
№6
№7
№8
№9
№10
№11
№12
ВПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ
К обзору номера
0 — АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
0 — СОВЕТСКАЯ МИКРОЛИТРАЖКА
0 — ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ САМОДЕЛЬНЫХ АВТОМОБИЛЕ
www.zr.ru