2.14.2. Способы улучшения параметров наддува

ЗИЛ

Сжатие воздуха в процессе наддува приводит к повышению температуры воздуха и уменьшению его плотности и, как результат, к ухудшению наполнения цилиндров. Поэтому в современных наддувных двигателях часто применяют промежуточное охлаждение поступающего от турбокомпрессора воздуха. С этой целью воздух, сжатый в турбокомпрессоре, направляют в специальный
теплообменник для охлаждения до 50…60°С.

Охлаждение воздуха дает возможность улучшить наполнение цилиндров за счет увеличения плотности воздуха и снизить вероятность возникновения детонации у бензиновых двигателей. За счет охлаждения воздуха наддува удается повысить мощность двигателя с наддувом примерно на 20 % при одновременном улучшении топливной экономичности.

Существуют проблемы, связанные и с давлением воздуха наддува, в первую очередь давление наддува способствует увеличению степени сжатия, обеспечиваемой двигателем, и склонности бензинового двигателя к детонации. Другая 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. Это приводит к увеличению мощности двигателя и одновременному увеличению количества отработавших газов с последующим ростом числа оборотов турбины. Чтобы это не привело к разрушению деталей двигателя или турбокомпрессора, необходимо регулировать частоту вращения турбокомпрессора.

Принцип регулирования заключается в ограничении частоты вращения турбокомпрессора по достижении необходимого давления наддува. С этой целью используется специальный перепускной клапан, который ограничивает объем отработавших газов, проходящих через турбину.

В системе выпуска перед турбиной имеется обводной канал, который дает возможность отработавшим газам миновать турбину. Этот канал открывается перепускным клапаном. При достижении заданного давления наддува клапан открывает обводной канал. Давление наддува можно отрегулировать предварительным сжатием пружины клапана.

В современных двигателях с турбонаддувом максимальное давление наддува можно регулировать системой электронного управления двигателем. Компьютер получает сигнал от датчика давления, сравнивает его с величиной номинального значения давления, содержащегося в памяти, и вырабатывает сигнал управления
электромагнитным перепускным клапаном. Работа электромагнитного клапана корректируется в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов двигателя.

Кроме того, при использовании турбонадцува на быстроходных двигателях легковых автомобилей может возникнуть эффект «турбоямы». Турбокомпрессоры дают хороший результат для увеличения максимальной мощности при большой частоте вращения двигателя, но неэффективны для получения большого вращающего момента в малом и среднем диапазоне частот вращения двигателя, т.е. для получения достаточной приемистости автомобиля. Для турбин требуется некоторое время «на раскрутку», что приводит к задержке нарастания давления наддува.

Для того чтобы увеличить диапазон частот вращения двигателя, при которых турбонаддув обеспечивает повышение давления, в ряде конструкций применяют по два турбокомпрессора на одном двигателе. Один турбокомпрессор работает при низких оборотах коленчатого вала, а второй при высоких.

В последних поколениях наддувных двигателей стали прим енять турбокомпрессоры с переменной геометрией, которые со храняют высокую скорость газов при малых нагрузках, так что турбина всегда вращается с нужной скоростью. В таких турбокомпрессорах поток направляемых на турбину газов управляется с помощью специальных поворачивающихся заслонок. Поворот за слонок осуществляется электровакуумным приводом или эл ек т родвигателем
по сигналу компьютера.