Наддув двс: СУДОРЕМОНТ ОТ А ДО Я.

Содержание

Инерционный наддув что это | Хитрости Жизни

Наддув — принудительное повышение давления воздуха выше текущего уровня атмосферного в системе впуска двигателя внутреннего сгорания, приводящее к увеличению плотности и массы воздуха в камере сгорания перед тактом рабочего хода, что, согласно правилу стехиометрической горючей смеси для конкретного типа мотора, позволяет сжечь больше топлива, а значит увеличить крутящий момент (и мощность, соответственно) при сравнимой частоте вращения. В широком смысле, повышение удельной/литровой мощности ДВС при текущем уровне атмосферного давления и есть основная цель наддува. Буквальным следствием этой технической особенности стало одно из ранних применений наддува для компенсации высотного падения мощности в авиационных маршевых ДВС.

Также, наддув есть любого рода создание повышенного давления в принципе. Существуют понятия наддува кабин высотных и космических летательных аппаратов для создания подходящих для людей условий, наддува баков гидросистем для предотвращения вспенивания рабочей жидкости и т. д.

Возможен агрегатный наддув и безагрегатный наддув.

Содержание

Агрегатный наддув [ править | править код ]

Под агрегатным подразумевается наддув, создание которого обеспечивается неким агрегатом. Фактически, таковых агрегатов в технике всего три — турбонагнетатель, приводной нагнетатель, нагнетатель с электрическим приводом. Первый работает от энергии выхлопных газов и состоит из газовой турбины и компрессора. Второй работает от непосредственного привода с коленвала двигателя и состоит из механической передачи и компрессора. Третий работает от электропривода и состоит из высокооборотного электромотора и компрессора. Вообще, компрессор входит в состав любого агрегата наддува, вследствие чего, такие термины как турбокомпрессор, приводной компрессор и компрессор с электрическим приводом являются синонимами вышеупомянутым трём и правомерны к использованию. Конструкция компрессора может быть универсальна для любого агрегата, хотя обычно в турбонагнетателе и нагнетателе с электрическим приводом используются лопастные центробежные компрессоры, а в приводном нагнетателе — роторные компрессоры. Сам термин «

агрегатный наддув» практически никогда не используется, и таковым в речевом обиходе применительно к
ДВС считается просто любой наддув, если иное не оговорено особо.

Особенность и преимущества агрегатного наддува (турбонаддува, в первую очередь) в том, что таковой позволяет получать сверхвысокие давления на впуске в ДВС — вплоть до 5 Бар — что даёт в итоге примерно кратное давлению наддува повышение удельной мощности на отдельных режимах работы. Всережимного увеличения мощности посредством одного типа агрегата наддува достичь сложно в силу разных причин (либо для этого требуется сильное механическое усложнение конструкции нагнетателя) поэтому часто на ДВС применяются комбинированные системы, состоящие, например, из турбонагнетателя и приводного нагнетателя, или турбонагнетателя и нагнетателя с электрическим приводом.

Также в авиации для компенсации высотного падения мощности маршевых поршневых двигателей на многомоторных самолётах были исторические попытки применения группового агрегатного наддува, обеспечивающего дополнительное снабжение маршевых двигателей воздухом на больших высотах. Основой этой системы был отдельный мотор-компрессор, состоявший из одного двигателя, аналогичного маршевому, и объёмного компрессора, дополненный системой воздуховодов к каждому маршевому двигателю. Пример — тяжёлый бомбардировщик Пе-8.

Агрегатный наддув применяется как на четырёхтактных ДВС, так и на двухтактных ДВС, поршневых и роторно-поршневых, работающих практически по любому термодинамическому циклу (циклу Отто, циклу Дизеля, прочих). Однако к газотурбинным двигателям термин «агрегатного наддува» в русскоязычном инженерно-техническом лексиконе обычно не применяется, несмотря на обязательное наличие компрессора в составе таких двигателей. Важным следствием применения агрегатного наддува является снижение удельного расхода топлива (в граммах на л. с. за час).

Безагрегатный наддув [ править | править код ]

К безагрегатному наддуву относят:

  • динамический (ранее называемый инерционным, резонансным, акустическим), при котором эффект достигается за счёт колебательных явлений во впускном и/или выпускном трубопроводах;
  • скоростной, применяемый на поршневых авиационных двигателях на высотах больше расчётной и при скоростях более 500 км/ч;
  • рефрижерационный, достигаемый испарением в поступающем воздухе топлива или какой-либо другой горючей жидкости с низкой температурой кипения и большой теплотой парообразования.

Всё большее распространение на транспортных двигателях внутреннего сгорания получает динамический наддув, который при несущественных изменениях в конструкции трубопроводов приводит к повышению коэффициента наполнения до η v = 0 , 92 − 0 , 96 <displaystyle eta _=0,92-0,96> в широком диапазоне изменения частоты вращения двигателя. Увеличение η v <displaystyle eta _> при наддуве позволяет форсировать дизель по энергетическим показателям в случае одновременного увеличения цикловой подачи топлива или улучшить экономические показатели при сохранении мощностных (при той же цикловой подаче топлива). Динамический наддув повышает долговечность деталей цилиндро-поршневой группы благодаря более низким тепловым режимам при работе на бедных смесях.

для настоящих автомобилистов

С уществует два способа повышения мощности двигателя. Первый — повышение объема камеры сгорания. Но в условиях постоянно ужесточающийся экологических требований к двигателям внутреннего сгорания, этот метод в настоящее время практически не используется. Второй метод повышения мощности сводится к принудительному увеличению количества горючей смеси, то есть к наддуву. Поэтому сейчас, наддув является основным средством повышения мощности в современных автомобилях. Вот о том, какими бывают процессы наддува в двигателе, мы и поговорим в этой статье.

Процессы наддува

Мощность двигателя пропорциональна массовому расходу воздуха, который, в свою очередь, пропорционален плотности воздуха. Рабочий объем и частота вращения коленчатого вала двигателя могут быть увеличены за счет пред­варительного сжатия воздуха перед поступле­нием его в цилиндры двигателя, т.е. путем так называемого наддува. Коэффициент наддува соответствует увеличению плотности нагнетаемого воздуха по сравнению с атмосферным давлением (в двигателях без наддува воздух поступает под атмосферным давлением).

С точки зрения термодинамики наилучшие результаты могли бы быть получены в процессе изотермического сжатия, однако это технически недостижимо. На практике оптимальным процессом является адиабатиче­ское сжатие; при этом увеличение плотности воздуха сопровождается потерями.

Коэффициент наддува в бензиновых двигателях ограничивается возникновением детонации, а в дизельных двигателях — максимально допустимым пиковым давлением в цилиндре. Поэтому двигатели с наддувом обычно имеют более низкие степени сжатия, чем двигатели без наддува той же мощности.

Динамический наддув

На процессы газообмена оказывает влияние не только установка фаз газораспределения, но и геометрия впускных и выпускных каналов. Движение поршня на такте всасывания при открытии впускного клапана создает волну всасывания, которая отражается от открытого конца впускного трубопровода и возвращается к впускному клапану в виде волны давления. Эти волны давления могут быть использованы Для увеличения массового расхода воздуха на впуске. Кроме геометрии впускного трубопро­вода интенсивность этого эффекта наддува, основанного на газодинамике, также зависит от величины оборотов двигателя.

Инерционный наддув

В системах инерционного наддува каждый цилиндр снабжен отдельным впускным каналом определенной длины, обычно соединяю­щимся с общей камерой. По этим впускным каналам волны давления могут распространяться независимо друг от друга (рис. «

Принцип инерционного наддува» ). Длины отдельных впускных каналов адапти­рованы к установке фаз газораспределения таким образом, чтобы в желаемом диапазоне оборотов двигателя за счет волны давления, проходящей через открытый впускной клапан, достигалось увеличение массы заряда.

В то время как длина каналов должна быть адаптирована к диапазону оборотов двигателя, диаметры каналов должны быть согласованы с рабочим объемом цилиндра. В системе впуска, показанной на рисунке «Принцип изменения геометрии впускного трубопровода«, возможно переключение между двумя системами каналов различной длины. Переклю­чающий клапан или заслонка закрывается в нижнем диапазоне оборотов двигателя, и всасываемый воздух поступает в цилиндры через более длинные впускные трубопро­воды. При высоких оборотах переключаю­щий клапан открыт, и воздух поступает через короткий впускной трубопровод.

Наддув с использованием специально настроенных впускных каналов (резонансный наддув)

При определенных оборотах двигателя возникает резонанс колебаний газа во впускном трубопроводе, вызванных возвратно поступательным движением поршня, что создает дополнительный эффект наддува.

При таком варианте наддува короткие трубопроводы соединяют группы цилиндров двигателя с резонансными ресиверами с такими же интервалами, как промежутки между вспышками в цилиндрах (рис. «Принцип наддува с использованием специально настроенных впускных каналов» ).

Эти ресиверы сообщаются с атмосферой или общей камерой посредством специально отрегули­рованных трубок и резонаторов Гельмгольца. Длина и диаметр трубопроводов опреде­ляются диапазоном оборотов двигателя, в котором должен возникать эффект допол­нительного резонансного наддува (рис. «Повышение коэффициента наполнения цилиндра зарядом при помощи динамического наддува» ).

Впускные трубопроводы с изменяемой геометрией

Поскольку эффект динамического наддува зависит от режима работы (величины оборотов) двигателя, изменяемая геометрия впускного трубопровода позволяет получить практически идеальную кривую крутящего момента. Регулируемые системы могут быть реализованы посредством изменения длины впускных каналов за счет переключения между системами каналов различной длины или диаметра, попеременного перекрытия отдельных каналов в системах с несколькими наборами впускных каналов или пере­ключения между различными впускными объемами. Эти переключения могут осущест­вляться электрическими или электропневматическими клапанами или заслонками.

Механический наддув

В механических системах наддува привод нагнетателя осуществляется непосредственно от двигателя внутреннего сгорания (см. «Нагнетатели» ). При этом нагнетатель и двигатель внутреннего сгорания механически соединены друг с другом. Применяются механические объемные нагнетатели (компрессоры) различных конструкций (нагнетатели Roots, спиральные нагнетатели) и гидрокинетические компрессоры (например, радиальные компрессоры).

До настоящего времени коленчатый вал и вал нагнетателя соединяются с фиксиро­ванным передаточным отношением. Для привода нагнетателя могут использоваться механические или электромагнитные муфты. Давление наддува регулируется при помощи перепускного устройства с регулирующей заслонкой (регулятора давления наддува).

Преимущества механического наддува:

  • Нагнетатель установлен на холодной стороне двигателя;
  • Компоненты нагнетателя не оказывают влияния на работу системы выпуска отра­ботавших газов;
  • Нагнетатель мгновенно реагирует на изменение нагрузки.

Недостатки механического наддува:

  • Мощность, требуемая для привода нагнетателя, отбирается от полезной мощности двигателя, что вызывает повышение расхода топлива;
  • Приемлемый уровень шума может быть достигнут только посредством специальных мер;
  • Сравнительно большой объем и вес системы;
  • Нагнетатель должен быть установлен на уровне приводного ремня

Турбонаддув с использованием отработавших газов

В системах турбонаддува с использованием отработавших газов некоторая часть энергии отработавших газов преобразуется в механи­ческую энергию, необходимую для привода нагнетателя при помощи турбины (турбонаг­нетателя отработавших газов). Таким образом, этот процесс использует некоторую часть энтальпии, которая на безнаддувных двигателях остается неиспользованной. Однако эти си­стемы вызывают увеличение противодавле­ния отработавших газов. Для сжатия воздуха в таких системах используются исключительно гидрокинетические компрессоры.

Рис. «Сравнение кривых мощности и крутящего момента двигателей без наддува и с турбонаддувом»

Турбонагнетатели отработавших газов обычно применяются для создания высокого давления наддува даже при низких частотах вращения коленчатого вала двигателя. Другими словами, турбина турбонагнетателя рассчитана на среднюю частоту вращения. При этом следует учитывать, что при высоких частотах вращения давление наддува может возрастать до уров­ней, которые вызовут чрезмерные нагрузки на двигатель. Поэтому турбина снабжается пере­пускным клапаном, который при определенной частоте вращения начинает пропускать часть потока отработавших газов мимо турбины. При этом энергия этих отработавших газов остается неиспользованной. Значительно более удовлет­ворительные результаты (т.е. высокое давление наддува в нижнем диапазоне оборотов и в то же время возможность избежать перегрузки в верхнем диапазоне) могут быть получены при использовании турбонагнетателя с изменяемой геометрией турбины (VTG). В этих системах за счет изменения положения направляющих ло­паток осуществляется регулирование сечения потока и угла атаки рабочих лопаток (и, таким образом, давления отработавших газов, посту­пающих на турбину) (см. «Турбо­нагнетатели»).

Преимущества турбонаддува с использованием отработавших газов:

  • Значительное увеличение выходной мощ­ности на литр рабочего объема;
  • Значительное снижение расхода топлива по сравнению с двигателями без наддува равной мощности;
  • Снижение содержания токсичных продук­тов в отработавших газах;
  • Сравнительно небольшой занимаемый объем;
  • Может быть использован совместно с си­стемами рециркуляции отработавших га­зов низкого давления.

Недостатки турбонаддува с использованием отработавших газов:

  • Установка турбокомпрессора в тракте с «горячими» отработавшими газами требует применения термостойких материалов;
  • Повышенная тепловая инерция в системе выпуска отработавших газов;
  • Без принятия дополнительных мер сравни­тельно низкий пусковой крутящий момент в случае установки на двигателях с малым рабочим объемом.

Специальные виды турбонаддува

В электрифицированных системах турбонаддува используется дополнительный электродвигатель, приводящий во вращение турбонагнетатель при отсутствии потока отработавших газов. Преиму­щество такой системы заключается в обеспече­нии турбонаддува в переходных режимах работы двигателя и при низких частотах вращения. Эти системы пока что не нашли применения в серий­ном производстве автомобилей ввиду их большой сложности и высокой потребляемой электриче­ской мощности. Применение электрифицирован­ных систем турбонаддува позволит значительно уменьшить занимаемый системой объем.

Еще один специальный вид турбонаддува — системы турбонаддува с использованием энер­гии волн сжатия, которые пока что не нашли применения в серийном производстве. Принцип действия основан на отражении волн сжатия во вращающемся секционном роторе (см. «Нагне­татели и турбонагнетатели»). Основным преи­муществом является очень высокое быстродей­ствие, обеспечивающее быстрое нарастание крутящего момента в переходных режимах. Од­нако применение таких систем связано с высо­кими затратами, а необходимость в отдельном приводе создает проблему нахождения соответ­ствующего свободного пространства.

Диаграмма объемного расхода

Картина зависимости работы нагнетателя от характеристик двигателя наглядно иллюстри­руется диаграммой «давление-объемный расход» (рис. «Графики зависимости степени повышения давления в нагнетателе от объемного расхода для объемного нагнетателя с принудительным приводом и турбокомпрессора» ), на которой степень повы­шения давления в нагнетателе πс соотносится с объемным расходом V.

Особенно иллюстративны графики для недросселированных четырехтактных двига­телей (дизельных), поскольку они содержат наклонные прямые линии (характеристики массового расхода двигателей), которые отра­жают возрастание объемного расхода воздуха по мере того, как степень повышения давле­ния

р1 давление наружного воздуха

р2 — давление наддува; возрастает при постоянной частоте вращения двигателя.

Диаграмма демонстрирует степень повы­шения давления при постоянных частотах вращения нагнетателя для нагнетателя с принудительным приводом и турбоком­прессора.

Только механические нагнетатели, у кото­рых производительность пропорциональна их частоте вращения, пригодны для двига­телей автомобилей. Это нагнетатели с при­нудительным приводом конструкции Roots. Турбокомпрессоры с механическим приво­дом непригодны.

Система рециркуляции отработавших газов

Система внешней рециркуляции отработавших газов (EGR) является эффективным средством снижения температуры в камере сгорания. Го­рячие отработавшие газы отводятся и охлажда­ются в охладителе системы EGR до температуры ниже 150 °С. Затем они смешиваются со све­жим воздухом и подаются в камеру сгорания. Уменьшение количества кислорода в свежей смеси и высокая теплоемкость рециркулирую­щих отработавших газов вследствие наличия в них составляющих Н2O и СO2 приводит к обра­зованию зоны горения, температура в которой, в зависимости от скорости рециркуляции от­работавших газов, снижена на несколько сотен градусов Цельсия. Благоприятными эффектами являются снижение содержания в выбросах ок­сидов азота NOх, а также снижение тепловых потерь и температуры компонентов цилиндра. Основной целью является снижение содержа­ния в отработавших газах токсичных продуктов.

Проблема, которую необходимо решить, заключается в транспортировке отработав­ших газов к стороне впуска свежего воздуха. Системы рециркуляции отработавших газов обычно применяются на двигателях с тур­бонаддувом. При этом имеют место два раз­личных подхода (рис. «Система рециркуляции отработавших газов (система EGR)» ). В случае системы рециркуляции отработавших газов низкого давления отработавшие газы отбираются по­сле прохождения через турбину, охлаждаются и снова подаются в воздушный компрессор. В случае системы рециркуляции отработавших газов высокого давления, которая, в частно­сти, предотвращает загрязнение компрессора и воздействие на него высоких тепловых на­грузок, рециркуляция отработавших газов осуществляется через сторону высокого дав­ления. При этом между сторонами впуска и выпуска должен поддерживаться надлежащий перепад давления, иначе возникает ухудшение условий протекания цикла заряда. Иногда ис­пользуются также флаттерные клапаны, т.е. клапаны, воспринимающие пульсации давления и открывающиеся только в случае превышения определенного порога давления на стороне выпуска отработавших газов.

Применение системы EGR

Системы EGR низкого давления уже нашли применение на легковых и коммерческих автомобилях и продолжают совершенство­ваться. Их привлекательными особенностями являются меньший неблагоприятный перепад давления (разность давлений на выходе из турбины и на входе воздушного компрессора). Однако, во избежание загрязнения компрессора такие системы требуют установки впускного фильтра твердых частиц. Следует также отметить более высокие тепловые нагрузки, которым подвергается компрессор.

Когда работает поршень по тактам впуск-выпуск, то на моменте
впуска (открытия) клапана происходит сильное сдавливание, которое отражается на
впускном трубопроводе, в итоге происходит сильное сжатие и колебание. Именно
эти колебания и можно пустить на благое дело, чтобы цилиндр как можно больше
наполнялся воздухом, взято это из физики и относится к динамическим свойствам
воздуха. Собственно, это было началом для изобретения турбонаддува и вообще
наддува.

В случае двигателя одноточечного впрыска или же двигателя
карбюраторного типа, если вы желаете повысить забор воздуха, то лучше
использовать отдельные патрубки одинаковой длины, желательно не делать их
длинными.

Однако многоточечный впрыск работает совсем по-другому и
возможностей в этом случае гораздо больше. В отличие от предыдущей системы,
многоточечный делает впрыск топлива через форсунку практически перед самим
цилиндром, топливо при этом попадает на впускные клапана. Особенность в том,
что впускной трубопровод пропускает только воздух, который и обогащает
впрыснутое топливо.

Благодаря такой конструкции, есть возможность разнообразить
систему впускного трубопровода, потому что на трубопроводе топливо не остается
и это позволяет преобразовать его так, как наиболее удобно. Именно поэтому
многоточечные системы намного удобнее, распределение и обогащение топливной
смеси происходит без проблем и в нужном количестве.

Система инерционного
наддува

Для систем с многоточечным впрыском был придуман инерционный
наддув, который представляет собой несколько резонаторных патрубков (3)
соединенных вместе посредством сборной камеры(2). В данной системе сам наддув
происходит и зависит от диаметра резонаторных патрубков и от частоты вращения
коленвала.

На рисунке 1 отображена система инерционного наддува, здесь
под цифрой 1 обозначена дроссельная заслонка, (2) — это сборная камера, (3) —
резонаторный патрубок, (4) — цилиндр.

Что касается резонаторных патрубков, то длина и правильный
диаметр можно рассчитать по такой схеме. Необходимо чтобы при достижении края
патрубка, волна, которая отразится и через открытый впускной клапан пойдет
обратно, соответствовала необходимому объему в соответствии с вращением коленвала,
при этом произойдет максимальное наполнение цилиндра. Так вот, чтобы достичь
наиболее эффективного результата при высоких оборотах коленвала, нужно
использовать резонансные патрубки большего диаметра, но при этом покороче.

Интересная дилемма, как же можно сделать так, чтобы
динамический наддув был одинаково эффективен, в каком бы режиме ни работал
агрегат. После недолгих размышлений конструкторы создали впускной трубопровод,
который способен изменять геометрию самостоятельно в зависимости от того, в
каком режиме работает двигатель. Это делается посредством заслонок, которые
расположены по длине впускного коллектора, и на определенном месте такая
заслонка создаст преграду.

На рисунке 2 можно увидеть, как изменяется геометрия
впускного трубопровода при наддуве.

Отсюда видно, что когда коленный вал работает на малых
оборотах, то заслонка закрывается, из-за чего воздух идет по другому пути,
т.е. через более длинный резонирующий патрубок. Если обороты коленвала
высокие, в этом случае заслонка открывается, в итоге воздух проходит через
короткий и широкий патрубок. Благодаря такому разнообразию и возможности
автоматического перенаправления воздуха, двигатель может по максимум наполнять
цилиндры воздухом, что в свою очередь повышает эффективность крутящего момента.

Система резонансного
наддува

Когда поршень проходит точку от верха вниз на определенной
частоте коленвала в коллекторе происходят уже известные нам резонансные
колебания, соответственно, увеличивается давление и сам эффект наддува. Чтобы
был возможен эффект резонансного наддува, цилиндры одного ряда соединяются
короткими патрубками и объединяются с камерой резонанса. Эти камеры соединены с
открытой атмосферой посредством впускных труб, смотрите рисунок 3, в итоге это
все сходится в одну сборную камеру. Благодаря этому устанавливается порядок в
открытии и закрытии процессов наддува во всех граничащих рядом цилиндрах.

На рисунке 3 отображена система резонансного наддува. Под
цифрой (1) обозначена дроссельная заслонка, (2) сборная камера, цифрой (3)
отмечен резонансный впускной трубопровод, (4) это резонансная камера, (5)
короткий патрубок, (6) непосредственно цилиндр.

Так же, как и в предыдущем случае, чтобы достичь
максимальных результатов резонансного наддува, делаются расчеты диаметра и
длины патрубков, при этом необходимо учитывать обороты коленвала, плюс учесть
диаметр и длину резонансных камер.

Независимо от высоких или низких оборотов коленвала, чтобы
получить максимальный эффект резонансного наддува, как и в предыдущем случае с
инерционным наддувом используется уже известная система патрубков впускного
трубопровода, с автоматически изменяемой геометрией. В данном случае, когда
резонансная заслонка открывается, автоматически идет подключение к
дополнительному резонансному трубопроводу, соответственно колебания системы
впуска меняются, как итог цилиндры максимально наполняются воздухом при низких
оборотах коленвала.

Комбинированная
система наддува

Стоит сказать, что кроме двух выше перечисленных систем,
есть комбинированная система, которая соответственно совместила обе системы,
резонансную и инерционную.

На рисунке 4 хорошо видно, что из себя представляет комбинированная
система наддува.

Когда обороты коленвала высокие можно запускать отдельно
инерционный наддув, в этом случае как видите заслонка (7) открывается и
получается камера, в которой расположены короткие резонирующие патрубки.
Примечательно, что такой отдельный вариант инерционного наддува имеет очень
высокую частоту колебаний. Когда обороты падают до низких или средних, то
заслонка (7) автоматически перекрывается, получается система резонансного
наддува.

Наддув двигателя TSI: устройство, принцип работы

Наддув двигателя TSI представляет собой технологию непосредственного впрыска горючего и турбонаддува. Впервые концепция системы наддува TSI была разработана и запатентована компанией Volkswagen, которая представила ДВС эффективной конструкции с уникальными техническими характеристиками. В двигателях TSI применяется концептуально новая система – двойного и турбинного наддува.

Приобрести запчасти для двигателей Caterpillar и Mercedes, а также другие запчасти для грузовиков, автобусов и спецтехники можно в интернет-магазине: http://d-bm.ru. «Детали Больших Машин» — это оптовая и розничная продажа запчастей напрямую с завода-изготовителя, индивидуальный подход к клиентам, удобная система скидок и способов оплаты.

Двигатель TSI с двойным наддувом

Система двойного наддува применяется в зависимости от того, какое устройство установлено в ДВС – механический нагнетатель или турбинный компрессор.

Для реализации двойного наддува зачастую применяется механический нагнетатель Roots, который состоит из двух роторов, установленных в корпус. Вращение роторов осуществляется противоположно, таким образом, обеспечивается с одной стороны всасывание воздушной массы, с другой стороны – ее сжатие и нагнетание.

Нагнетатель активизируется от ременного привода коленвала, который запускается при помощи муфты магнитного типа. Специальная заслонка регулирует давление наддува.

На двигателе с двойным наддувом применяется турбинный компрессор стандартного типа, а охлаждение воздушной массы обеспечивается интеркулером.

СУД (система управления) состоит из рабочих механизмов и элементов:

  • электронного блока;
  • входных датчиков давления наддува, давления в трубопроводе, давления во впускном коллекторе, потенциометра;
  • механизмов исполнения – муфты магнитного типа, серводвигателя, ограничивающего клапана давления, клапана для процесса рециркуляции компрессора.

Основным назначением СУД является осуществление контроля над работой системы двойного наддува.

Муфта

Данный элемент активизируется блоком управления с дальнейшей подачей напряжения на катушку. Созданное магнитное поле обеспечивает притяжение между диском фрикционного типа и шкивом. Механический нагнетатель совершает вращающие движения до тех пор, пока на катушке держится напряжение.

Серводвигатель

Применяется для поворота заслонки. В то время, когда заслонка закрыта воздушная масса подается на компрессор. Контроль над уровнем давления наддува осуществляется в момент открытия заслонки. Некоторая часть воздуха поступает в компрессор, одновременно снижая давление наддува. Когда компрессор находится в отключенном состоянии, заслонка остается открытой.

Ограничивающий клапан давления

Данный элемент активизируется во время создания избыточного давления наддува. Клапан непосредственным образом связан с приводом вакуумного типа, который предназначен для открытия перепускного клапана.

Клапан рециркуляции

Клапан отвечает за работу системы наддува в режиме закрытой заслонки дроссельного типа. Он предназначен для предотвращения образования избытка давления между турбинным компрессором и заслонкой.

Система двойного наддува двигателя TSI может иметь несколько рабочих режимов:

  • режим без наддува – частота вращения коленвала составляет не более 1000 оборотов в минуту;
  • режим работы механического нагнетателя – при частоте вращения от 1000 до 2400 оборотов в минуту;
  • режим одновременной работы турбинного компрессора и механического нагнетателя – при частоте вращения от 2400 до 3500 оборотов в минуту;
  • режим работы турбинного компрессора – частота вращения превышает 3500 оборотов в минуту.

Двигатель TSI с турбонаддувом

Для реализации системы турбонаддува в подобных двигателях применяется турбинный компрессор, который обеспечивает крутящий момент в диапазоне 1500 – 4000 оборотов в минуту.

Для регулировки степени наддува в системе применяется перепускной клапан, который может быть оснащен приводом электрического или пневматического типа. Основным рабочим элементом пневматического привода является электромагнитный клапан, а в электрическом приводе – электродвигатель, состоящий из передачи, рычага и датчика положения.

В двигателях TSI, оснащенных системой турбонаддува, применяется система охлаждения жидкостного типа. Подобная система имеет отдельный контур охлаждения, который включает в себя – охладитель, насос, радиатор и трубопроводы. Охладитель системы охлаждения надувочного воздуха располагается в коллекторе и состоит из тонких алюминиевых пластин и труб охлаждения.

Процесс охлаждения надувочного воздуха контролируется блоком управления ДВС через насос. Нагретый воздух подается на пластины, после чего происходит его охлаждение жидкостью, которая двигается по контуру.

почему у атмосферных моторов нет будущего :: Autonews

Наддув без вариантов: почему у атмосферных моторов нет будущего

Летом организаторы международного конкурса «Двигатель года» (International Engine of the Year) назвали лучшие моторы 2016 года. Эксперты оценивали силовые агрегаты по нескольким параметрам: экологичность, динамические характеристики и расход топлива. При этом в тройке лидеров не оказалось ни одного атмосферного агрегата. По результатам голосования победу одержал 3,9-литровый битурбо V8, который устанавливают на Ferrari 488 GTB. На втором месте оказалась гибридная силовая установка BMW i8, в составе которой тоже есть наддувный бензиновый мотор объемом 1,5 литра. Третьим стал шестицилиндровый турбированный двигатель Porsche, которым комплектуют спорткары 911. Повальный переход на турбированные моторы в мировом автопроме происходит отнюдь не для обеспечения высоких показателей мощности. По мнению специалистов НАМИ, все дело в экологических нормах, которые могут привести к исчезновению атмосферных моторов.

С атмосферных двигателей можно снять практически такую же удельную мощность, что и с турбированных. Самым высокопроизводительным безнаддувным мотором на текущий момент остается 4,5-литровый V8 от Ferrari 458 Speciale A, который выдает 605 лошадиных сил. Таким образом, удельная отдача агрегата составляет 134 л.с. с одного литра объема. Для сравнения, с 4,0-литрового V6 TFSI с двумя турбинами (Audi RS6) инженеры сняли 605 л.с. – 151 л.с. с одного литра объема.

В автомобильных двигателях без наддува литровая мощность выше 100 л.с. обеспечивается, в первую очередь, за счет повышения его предельных оборотов (быстроходности), пояснил директор Центра «Энергоустановки» ФГУП «НАМИ» Алексей Теренченко. В качестве примера кандидат технически наук вспомнил мотор мотоцикла Honda CBR400F (145 л.с./1 л), максимальная мощность которого достигается на 12 300 оборотах в минуту. Абсолютные рекордсмены здесь двигатели болидов Формулы-1, с которых снимают по 310 л.с. на 1 л, но уже на 19 000 оборотах.
 


Влияние на литровую мощность оказывают и другие факторы: степень сжатия, смесеобразование, сгорание. Например, в 1997 г. Alfa Romeo начала устанавливать на седаны 156 двигатели линейки Twin Spark, в которых было по две свечи на цилиндр. Моторы выдавали рекордную для европейского автопрома по тем временам удельную мощность. «Четверка» объемом 1,75 л обеспечивала 144 л.с., а 2,0-литровый мотор – 165 лошадиных сил. У японских брендов двигатели были еще производительнее. Например, в начале 1990-х Honda разработала DOHC i-VTEC объемом 1,6 л, который выдавал 160 лошадиных сил. При этом максимальная мощность достигалась практически на мотоциклетных оборотах – коленвал Honda Civic раскручивался до 8 тыс. оборотов в минуту. Позже на Honda S2000 появилась бензиновая «четверка» объемом 2,0 л с высокой степенью сжатия, которая выдавала 250 л.с. (125 л.с. на 1 л объема). В российском автопроме рекордсменом по удельной мощности является двигатель АвтоВАЗа под индексом 21127, которым комплектуется Lada Vesta (1,6 л, 106 лошадиных сил).

Представитель НАМИ, в свою очередь, пояснил, что все эти факторы, повышающие отдачу мотора, имеют второстепенное значение. «Быстроходность двигателя ограничивает процесс газообмена, для улучшения которого стремятся увеличить число цилиндров, уменьшить отношение хода поршня к диаметру цилиндра, увеличить количество клапанов на цилиндр, повысить пропускную способность выпускной и особенно впускной системы», — уточнил Теренченко.

Автопроизводители и дальше продолжили бы совершенствовать атмосферные моторы, если бы не жесткие экологические нормы, ограничивающие уровень выбросов СО2 в атмосферу. Одним из самых популярных способов для выполнения требований, помимо сокращения веса автомобилей, является уменьшение рабочего объема двигателей. «При уменьшении рабочего объема пропорционально снижается его мощность и, соответственно, ухудшаются ездовые качества автомобиля. Чтобы избежать этого, крутящий момент и мощность двигателя восстанавливают до уровня двигателя большего литража за счет применения турбонаддува», — объяснил кандидат технических наук, добавив, что в обычном режиме такой мотор работает, как малообъемный «атмосферник».
 


При этом повышение предельных оборотов мотора также позволяет восстановить мощность, однако крутящий момент в этом случае будет низким. Именно по этой причине форсирование двигателя за счет применения турбонаддува более эффективно, чем повышение быстроходности силового агрегата.

При этом, пояснил представитель НАМИ, нет прямой зависимости между форсировкой двигателя при помощи турбины и его надежностью – все зависит от условий эксплуатации. У атмосферных двигателей обратная ситуация: долговечность мотора во многом связана с его литровой мощностью. «С увеличением оборотов и, соответственно, литровой мощности, растут инерционные нагрузки, трение и износ основных деталей, поэтому надежность снижается», — рассказал Алексей Теренченко.

Например, срок службы атмосферного двигателя Формулы-1 равен 1 тыс. км, в то время как на массовых автомобилях эта цифра в среднем составляет 150 тыс. километров. НАМИ также работает над повышением удельной мощности двигателей. По прогнозам разработчиков, реально добиться цифр порядка 125-135 л.с. на 1 л объема за счет применения разных комбинаций новых и традиционных технологий. В том числе, регулируемого клапанного привода, регулируемой степени сжатия, непосредственного впрыска топлива в цилиндры, турбонаддува, гибридизации и электрификации силового агрегата. В моторе будущего флагмана проекта «Кортеж» также предусмотрен целый ряд технических инноваций, но едва ли он будет атмосферным.

ᐉ Основные типы компрессоров для наддува ДВС

Основной машиной для создания наддува ДВС является компрессор (или нагнетатель). Компрессор — это машина, которая обеспечивает подачу в двигатель определённого количества воздуха, причём повышенного давления, необходимого для наддува двигателя.

В настоящее время основным, наиболее распространённым агрегатом наддува, является турбокомпрессор, т. е. центробежный компрессор (лопаточная машина), получающая энергию (приводимая) от газовой турбины. Изучение таких турбокомпрессоров будет проведено далее. А пока рассмотрим другие возможные типы компрессоров.

Процесс сжатия в компрессоре может протекать по политропе с n<k (когда имеет место отвод тепла) или с n>k (подвод тепла во время сжатия). В обоих случаях работа компрессора и его КПД относятся к изоэнтропийному сжатию.

Известны четыре основных типа таких компрессоров, существенно отличающихся друг от друга как по конструкции, так и по характеристикам воздухоснабжения, которые они обеспечивают. Это следующие типы компрессоров:

  1. Поршневые компрессоры (или, иначе, компрессоры с возвратно-поступательно движущимися рабочими органами).
  2. Объёмные компрессоры (с вращающимися рабочими органами, называемые ещё ротационными).
  3. Центробежные и осевые компрессоры.
  4. Волновые обменники давлением.

Далее проведём изучение принципов выполнения и работы каждого из этих типов компрессоров, понимая, что основной интерес всё же заключается в изучении наиболее важных и распространённых турбокомпрессоров. Однако предварительное изучение работы других типов компрессоров облегчает понимание тех проблем, с которыми мы сталкиваемся при создании наддува двигателя с помощью турбокомпрессора. Оценка параметров работы компрессора производится по его характеристике, выражающей зависимость напора Н (или степени повышения давления P2/P1) при постоянных частотах вращения и постоянных КПД от объёмного расхода. (P.S. При постоянной температуре на входе в компрессор Н является функцией только Р2/P1). Другой вид характеристик — это зависимости P2/P1 в функции от частоты вращения (n) при постоянных массовых расходах и постоянных КПД

Как работает нагнетатель и чем он отличается от турбокомпрессора

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.

Мы можем полностью погрузиться в технические аспекты работы 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 — это 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

Как работает механический центробежный нагнетатель – x-engineer.org

Максимальный крутящий момент и мощность, развиваемые двигателем внутреннего сгорания, зависят, среди прочего, от количества топлива, которое может быть сожжено в цилиндрах.Чем выше количество сожженного топлива, тем выше давление в цилиндре, тем выше крутящий момент (мощность) двигателя. Количество топлива, которое можно сжечь внутри двигателя, ограничено количеством воздуха (кислорода), доступного для горения. Это означает, что даже если мы впрыснем в двигатель большое количество топлива без необходимого количества воздуха (кислорода), топливо останется несгоревшим, а двигатель потеряет производительность и увеличит выбросы выхлопных газов.

В безнаддувном двигателе внутреннего сгорания, также называемом атмосферным двигателем, воздух всасывается в цилиндры за счет всасывания, когда поршень движется к нижней мертвой точке (НМТ) и создает объем в цилиндрах.При этом массовый расход воздуха зависит от дросселирования впускного коллектора, а давление воздуха всегда меньше атмосферного (1 бар/атм).

Для двигателя с фиксированным объемом (рабочим объемом) за счет сжатия всасываемого воздуха до большей плотности, чем у атмосферного воздуха, перед входом в цилиндры мы увеличим выходной крутящий момент (мощность) двигателя. Это основное назначение двигателя с наддувом . Таким образом, двигатель с наддувом представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который использует сжатый воздух перед впуском цилиндра, чтобы увеличить крутящий момент и выходную мощность .

При сжатии всасываемого воздуха его плотность увеличивается, а это означает, что при том же объеме для сгорания доступно больше молекул кислорода. Это означает, что можно впрыскивать больше топлива и, следовательно, получать более высокое давление сгорания, что приводит к более высокому крутящему моменту и мощности двигателя.

Изображение: увеличение крутящего момента двигателя за счет наддува

Существует несколько методов сжатия всасываемого воздуха двигателя:

  • турбонаддув отработавших газов
  • механический наддув
  • волновой наддув

турбонаддув подробно объясняется следующие артикулы:

В нагнетателях с механическим приводом компрессор приводится в действие непосредственно двигателем.Это означает, что компрессор механически соединен с коленчатым валом через шестерню или ремень и получает мощность от двигателя для сжатия всасываемого воздуха.

В зависимости от метода сжатия воздуха нагнетатели с механическим приводом делятся на две основные категории:

  • центробежные нагнетатели
  • объемные нагнетатели

В этой статье мы сосредоточимся на центробежных нагнетателях с механическим приводом .

Механический центробежный нагнетатель использует принцип потока и принцип импульса для сжатия всасываемого воздуха. В основном он состоит из компрессорного колеса (крыльчатки), которое установлено на валу и приводится в движение двигателем через зубчатую передачу или ременную передачу.

Изображение: Схема механического центробежного наддува
Авторы и права: [5]

Атмосферный воздух всасывается крыльчаткой (компрессором) через фильтр и сжимается до более высокого давления. Перед поступлением в двигатель (цилиндры) всасываемый воздух охлаждается, что еще больше увеличивает его плотность.Холодный плотный воздух означает, что в двигатель можно впрыскивать больше топлива, что создает больший крутящий момент (мощность) на коленчатом валу. Давление наддува зависит от оборотов двигателя, чем выше обороты крыльчатки (двигателя), тем выше давление сжатого воздуха.

Поскольку мощность, необходимая для вращения компрессора, берется непосредственно от двигателя, а не от выхлопных газов, как в случае с турбонагнетателем, недостатком является то, что нагнетатель увеличивает паразитные нагрузки на двигатель.Преимущество заключается в том, что нет передачи температуры от выхлопных газов к сжатому воздуху, что приводит к более высокой плотности всасываемого воздуха по сравнению с турбонаддувом.

 

Изображение: Принцип работы центробежного нагнетателя
Фото: ProCharger

Простейший привод центробежного нагнетателя использует ремень, соединенный с коленчатым валом через два шкива. Однако этот простой и эффективный метод ограничивает работу нагнетателя, поскольку выходное давление напрямую связано с частотой вращения двигателя.Существуют также более продвинутые концепции, такие как нагнетатели с приводом от вариатора Torotrak V-charge, в которых используются полные тороидальные вариаторы для управления скоростью крыльчатки независимо от скорости двигателя. Этот метод позволяет лучше контролировать функцию давления наддува в рабочей точке двигателя (частота вращения и крутящий момент).

Еще одно преимущество нагнетателя по сравнению с турбонагнетателем заключается в том, что масса всасываемого воздуха увеличивается примерно прямо пропорционально частоте вращения двигателя и, следовательно, потребности двигателя в воздухе.В случае нагнетателя, поскольку его диапазон работы не ограничивается помпажем компрессора (как в случае турбокомпрессора), возможна гораздо более широкая область работы компрессора. Кроме того, имея прямое механическое соединение с двигателем, реакция на внезапную потребность в давлении воздуха на впуске происходит намного быстрее.

Изображение: Двигатель Ford Mustang с центробежным нагнетателем
Кредит: Procharger

  1. воздушный фильтр
  2. Центробежный нагнетатель
  3. Межкул. принцип потока, его общая эффективность высока, а также имеет лучшее соотношение между размерами и объемным расходом по сравнению с другими нагнетателями с механическим приводом.

    Нагнетатель с механическим приводом может работать со скоростью до 100000 об/мин и выше. Это означает, что при прямом приводе от двигателя ему нужны довольно значительные передаточные числа. Преобразование первой скорости осуществляется на шкивах (при ременном приводе) с соотношением скоростей около 2: 1. Преобразование второй скорости осуществляется внутри корпуса компрессора с помощью фиксированного простого набора шестерен или планетарного набора роликов (шестерни). Внутреннее передаточное число может достигать 15:1. Это дает общее преобразование скорости примерно 30:1, что при частоте вращения двигателя 2000 об/мин соответствует частоте вращения крыльчатки 60000 об/мин.

    Производительность нагнетателя измеряется в зависимости от его давления наддува . Повышение давления на 1,2 бара означает, что нагнетатель увеличил давление всасываемого воздуха в 1,2 раза выше атмосферного давления (1 бар). Это означает, что абсолютное давление во впускном коллекторе после компрессора составляет 2,2 бар. Давление наддува непостоянно, оно зависит от скорости вращения крыльчатки, чем быстрее вращается крыльчатка, тем выше давление наддува.

    Изображения: Центробежные компоненты нагнетателя
    Кредитные: ProCharger

      Корпус
    1. компрессора (спиральный)
    2. крыльчаток
    3. аэрационные масляный насос
    4. подшипников
    5. шкива
    6. передач (простой фиксированное передаточное отношение)

    центробежный нагнетатель содержит крыльчатка, которая вращается с высокой скоростью и всасывает воздух в небольшой корпус компрессора (улитку) .Когда воздух выходит из крыльчатки, он движется с высокой скоростью при низком давлении. Этот высокоскоростной воздух низкого давления направляется через диффузор, который преобразует воздушный поток таким образом, чтобы он был высокого давления и низкой скорости. Затем воздух подается в двигатель, где дополнительный поток воздуха (вызванный повышенным давлением) дает двигателю возможность сжигать больше топлива и иметь более высокий уровень сгорания. Это приводит к более быстрому и отзывчивому автомобилю из-за большей эффективности двигателя.

    Крыльчатка является основным вращающимся компонентом нагнетателя и компонентом, создающим наддув воздуха.Крыльчатка нагнетает воздух в нагнетатель и создает давление, которое напрямую преобразуется в положительное давление во впускном коллекторе, также известное как давление наддува. Рабочее колесо должно выдерживать высокие рабочие температуры и быть достаточно прочным, чтобы постоянно работать при высоких оборотах двигателя.

    Конструкция корпуса компрессора в форме улитки является уникальной чертой центробежных нагнетателей. Этот корпус компрессора, технически известный как коллектор, предназначен для сбора воздушного потока и подачи его в выходную трубу.Хотя корпуса компрессоров могут быть изготовлены из самых разных металлов или сплавов, обычно они формируются или отливаются из алюминия. Алюминий обычно используется для корпусов/улитков нагнетателя из-за сочетания прочности, веса и устойчивости к коррозии. После того, как корпус отлит, его подвергают механической обработке, чтобы он соответствовал конструкции рабочего колеса. При сборке нагнетателя корпус крепится к трансмиссии с помощью крепежных болтов или ленточных хомутов.

    Между рабочим колесом и улиткой расположен диффузор .За крыльчаткой на пути потока диффузор отвечает за преобразование кинетической энергии (высокой скорости) газа в давление путем постепенного замедления (диффузии) скорости газа.

    Наряду с передаточным отношением, полученным с помощью системы (ременного) привода, также требуется повышающая передача для получения скорости рабочего колеса, необходимой для создания желаемого наддува. Кроме того, трансмиссия содержит подшипники для поддержки валов, прикрепленных к внутренним шестерням. Подшипники используются во всей системе, чтобы обеспечить плавное движение деталей и уменьшить трение и износ. Все подшипники центробежного нагнетателя должны выдерживать постоянное высокоскоростное движение.

    В простейших формах трансмиссии нагнетателя используется набор простых шестерен или набор планетарных роликов (шестерней) . Существуют также более сложные конструкции, например, приводные наддувы Torotrak V-charge CVT, в которых используются тороидальные трансмиссии для изменения общего передаточного отношения функции нагнетателя в рабочей точке двигателя (скорость и крутящий момент).

    Изображение: Центробежные нагнетатели с планетарными роликами
    Кредит: Rotrex

    Изображение: системы Поворотный привод с планетарными роликами
    Кредит: Rotrex

    Изображение: центробежный нагнетатель с планетарными роликами передачи
    Авторы: HKS

    1. Шкив
    2. Передний корпус
    3. Входное кольцо
    4. Roller
    5. Compressor House
    6. ARTHALRINGRINGREN ARTHALRINGREN ARTHALRINGREN ARTHALRINGREN ARTHARLE ARTHARLE ARTHARLE ARTHARLE ARTHARLE ARTHALRINGREN ARALIRGRINGINGINGINGINGINGINGRINGREN . тяговый привод с переменным передаточным числом.Тороидальная трансмиссия, действующая как бесступенчатая трансмиссия (CVT), способна изменять передаточное число от минимального (0,28) до максимального (2,8) менее чем за 400 мс. Он имеет гидравлическую систему привода малой мощности, которая потребляет менее 20 Вт при изменении передаточного числа.

      . 9018. 9018. 9018. 9018. 9018. 9018. 9018. ременный привод от двигателя, с передаточным отношением шкива 2.5:1. Кроме того, выход тороидального вариатора проходит через планетарный набор роликов с передаточным числом 12,5:1. Комбинация ременного шкива, тороидальной передачи и планетарного набора роликов обеспечивает минимальное передаточное число 8,75:1 и максимальное передаточное отношение 87,5:1.

      Надлежащая смазка необходима для продолжительной работы центробежного нагнетателя. Высокая скорость, необходимая нагнетателю для создания наддува, требует соответствующей смазки для всех движущихся частей. В центробежных нагнетателях используется несколько методов смазки.В некоторых конструкциях для смазки нагнетателя используется моторное масло. В закрытых (автономных) системах смазка представляет собой маловязкое синтетическое масло, специально разработанное для использования на высоких скоростях. Смазочное масло распределяется по трансмиссии через маслоотражатель/насос.

      Изображение: Схема охлаждения нагнетателя
      Кредит: Масляная канистр гамбургера

      1. масляная канистр
      2. масляный фильтр
      3. Centrifugal Supercharger
      4. Охладитель масла

      Centrifulars Superarger Supercrers Slash Chargers Usytion Artive Artienger. .КПД имеет как механический (потребляемая мощность), так и тепловой (нагрев сжатого воздуха) факторы. Более высокая эффективность означает, что нагнетатель потребляет меньше энергии от питающего его двигателя и производит меньше тепла. В моторном отсеке выделяется значительное количество тепла, и некоторые конструкции нагнетателей позволяют передавать значительную часть тепла от двигателя и других компонентов к нагнетателю. Это, в свою очередь, позволяет передавать дополнительное тепло воздуху, сжимаемому внутри нагнетателя, что эффективно снижает эффективность.

      В заключение подведем итоги целей наддува :

      • для заданного размера двигателя (рабочего объема), наддув увеличивает крутящий момент и выходную мощность (например, 2,0-литровый безнаддувный (NA) двигатель имеет пиковую мощность 110 кВт. , в то время как 2,0-литровый двигатель с наддувом имеет пиковую мощность 140 кВт)
      • для двигателя уменьшенного размера (меньший рабочий объем), с меньшим расходом топлива и выбросами выхлопных газов, наддув поддерживает тот же уровень мощности и крутящего момента двигателя (например,грамм. 1,2-литровый двигатель с наддувом имеет тот же крутящий момент и выходную мощность, что и 1,6-литровый двигатель NA (атмосферный)

      Обычно нагнетатели используются в высокопроизводительных двигателях. Для нагнетателей с фиксированным передаточным отношением их общее передаточное отношение должно правильно соответствовать карте воздушного потока компрессора с используемой частотой вращения двигателя. Это означает, что передаточное число ременного шкива и внутреннее передаточное число трансмиссии необходимо выбирать в зависимости от частоты вращения двигателя и там, где требуется пиковое давление наддува.

      Изображение: Ременной привод нагнетателя
      Предоставлено: ProCharger

      1. центробежный нагнетатель
      2. резиновый ремень
      3. шкив коленчатого вала

      один из недостатков центробежного нагнетателя. Ускорение на холостом ходу приводит к низкому давлению наддува из-за низких оборотов двигателя. Для достижения очень высоких скоростей вращения крыльчатки (выше 40000 об/мин), необходимых для значительного давления наддува, необходима комбинация меньшего шкива на ременном приводе нагнетателя по сравнению с коленчатым валом.

      Центробежные нагнетатели отличаются высокой гибкостью в отношении места установки, что делает их популярными для использования на вторичном рынке. Они могут быть размещены до или после корпуса дроссельной заслонки. Выпускная трубка может использоваться для подачи сжатого воздуха либо к впускному отверстию двигателя, либо к промежуточному охладителю, вместо того, чтобы прикрепляться непосредственно к впускному коллектору.

      Центробежные нагнетатели имеют минимальную теплопередачу из-за низкой степени внутреннего сжатия. Этот высокий тепловой КПД приводит к увеличению прироста мощности по сравнению с нагнетателями объемного типа.

      По сравнению с турбонагнетателями центробежные нагнетатели с механическим приводом имеют более быструю реакцию во времени благодаря механической связи с коленчатым валом двигателя.

      Помните, что в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания центробежные нагнетатели с механическим приводом используются для увеличения крутящего момента и выходной мощности двигателя на единицу рабочего объема .

      Ссылки

      [1] Bosch Automotive Handbook, 9-е издание, Wiley, 2014.
      [2] T.К. Гарретт и др., Автомобиль, 13-е издание, Баттерворт-Хайнеманн, 2001.
      [3] Джон Б. Хейвуд, Основы двигателя внутреннего сгорания, Макгроу-Хилл, 1988.
      [4] Уиллард В. Пулкрабек, Основы инженерии двигателя внутреннего сгорания, Prentice Hall, 1997.
      [5] Константин Д. Ракопулос, Эвангелос Г. Джакумис, Переходный режим работы дизельного двигателя – Принципы работы и анализ моделирования, Springer, 2009.
      [6] Клаус Молленхауэр, Гельмут Чоке , Справочник по дизельным двигателям, Springer – Bosch, 2010.
      [7] Николас Гуднайт, Кирк ВанГелдер, Производительность автомобильного двигателя, Jones & Bartlett Learning, 2019.
      [8] Сэм Акехерст, Нагнетатель с приводом от вариатора Torotrak с V-образным зарядом — средство уменьшения размеров?, Университет Бата, 2017.

      Special отчет: Турбокомпрессор и наддув

      %PDF-1.6 % 18 0 объект > эндообъект 52 0 объект >поток 11.6929168055555558.26772222222222232018-07-09T20:46:43.065-04:00QuarkXPress(R) 9.1Automotive World13e775f7d0879299be249d0da3ffed5690acdfcc59292QuarkXP.ress(R)12018-07-09T10:32:57.000-04:002018-07-09T10:32:57.000-04:002018-07-02T04:05:04.000-04:00application/pdf

    7. en
    8. 2018-07-24T14:10:27.899-04:00
    9. Автомобильный мир
    10. Специальный отчет
    11. Automotive World о технологиях турбонаддува и наддува и о том, как они повлияют на рынок и ассортимент продукции.
    12. Специальный отчет: Турбонаддув и наддув
    13. uuid:ee61b969-7c66-4646-b008-bf26f92e5d73uuid:69a76a39-e0b4-4292-9560-8c5dcd8aa191Automotive WorldQuarkXPress(R) 9.1
    14. eaton:product-taxonomy/engine-solutions/tvs-technologies
    15. конечный поток эндообъект 15 0 объект > эндообъект 19 0 объект >/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]>>/Rotate 0/TrimBox[0 0.0002441 595,27557 841,89001] / Тип / Страница / u2pMat [1 0 0 -1 0 841,89001] / XB1 0 / XB2 595,27557 / xt1 0 / XT2 595,27557 / YB1 0,0002441 / yb2 841,89001 / yt1 0,0002441 / yt2 841,89001 >> эндообъект 1 0 объект >/Шрифт>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]>>/Rotate 0/TrimBox[0 0.0002441 595.27557 841.89001]/Type/Page/u2pMat[1 0 0 -1 0 841.89001]/xb1 0/xb2 595.27557/xt1 0/xt2 595,27557/yb1 0,0002441/yb2 841,89001/yt1 0,0002441/yt2 841,89001>> эндообъект 3 0 объект >/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC]>>/Rotate 0/TrimBox[0 0.ȐM/8Xu90wPb]_ں1zq. [B1Rۄi~=

      ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПРИМЕНЕННЫМ ЗАЖИГАНИЕМ С НАГНЕТАТЕЛЕМ С ТУРБОНАДДУВОМ НА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗАХ И СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТАКОВОГО ТИПА. Патент

      Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент Германии № 102014210220.0, поданной 28 мая 2014 г., и заявке на патент Германии № 102014211835.2, поданной 20 июня 2014 г., полное содержание каждой из которых настоящим включено посредством ссылки для всех целей. .

      Настоящее изобретение относится к способу и системе управления синхронизацией впускных клапанов системы впуска, расположенной в двигателе внутреннего сгорания с турбонаддувом отработавших газов и регулятором детонации.

      В двигателях могут использоваться наддувные устройства, такие как турбонагнетатели, для увеличения удельной мощности двигателя. Однако детонация двигателя может возникать из-за повышения температуры сгорания в условиях форсирования. При более высоких нагрузках двигатель может быть более ограниченным по детонации, что может привести к нежелательному фазированию позднего сгорания.

      Детонацию двигателя можно устранить путем замедления момента зажигания, как описано в US 20030131805 A1. В другом примере для контроля детонации могут использоваться системы с фиксированными длинными впускными кулачками, такие как в двигателях Аткинсона, а также как показано в US 20030131805 A1.

      Изобретатели определили потенциальные проблемы, в том числе проблемы, связанные с вышеуказанными подходами к решению проблемы пределов детонации. Например, значительное замедление искры может снизить экономию топлива и ограничить максимальный крутящий момент.Кроме того, фиксированные длинные впускные кулачки могут быть оптимизированы как компромисс между режимами частичной и полной нагрузки.

      Изобретатели в данном документе признали вышеуказанные проблемы и определили подходы, по крайней мере, для частичного решения этих проблем. В одном примерном подходе двигатель с наддувом содержит по меньшей мере одну головку блока цилиндров по меньшей мере с одним цилиндром, каждый цилиндр имеет по меньшей мере два впускных отверстия для подачи наддувочного воздуха через систему впуска и по меньшей мере одно выпускное отверстие для выпуска отработавших газов. газов через систему отвода отработавших газов, по меньшей мере одну дроссельную заслонку, расположенную во впускной системе и служащую для регулирования нагрузки, и по меньшей мере один турбонагнетатель отработавших газов, причем каждый турбокомпрессор отработавших газов содержит турбину, расположенную в выпускном коллекторе. система сброса газа и компрессор, установленный в системе впуска.Кроме того, могут быть предусмотрены по меньшей мере два по меньшей мере частично регулируемых привода клапанов, причем приводы клапанов имеют по меньшей мере два клапана, которые могут перемещаться между закрытым положением клапана и открытым положением клапана, чтобы открывать и блокировать по меньшей мере два впускных отверстия. по меньшей мере одного цилиндра, при этом пружинное средство клапана может предварительно нагружать клапаны в направлении закрытого положения клапана. По меньшей мере, частично регулируемые приводы клапанов могут иметь по меньшей мере два исполнительных устройства для открывания клапанов в противовес усилию предварительного натяжения клапанных пружинных средств, причем каждое исполнительное устройство содержит кулачок, который расположен на распределительном валу и который при вращении распределительного вала может приводиться в зацепление по меньшей мере с одним кулачковым следящим элементом, в результате чего соответствующий клапан приводится в действие, а кулачки по меньшей мере двух исполнительных устройств по меньшей мере двух по меньшей мере частично регулируемых приводов клапанов могут вращаться друг относительно друга.Кроме того, по меньшей мере два клапана могут приводиться в действие в зависимости от желаемого давления в коллекторе и поправочного коэффициента, основанного на давлении наддува.

      В одном примере открытие и закрытие впускных клапанов можно регулировать в зависимости от нагрузки и условий работы двигателя. Например, время закрытия второго впускного клапана может быть определено путем определения базового времени закрытия с использованием текущей частоты вращения двигателя и текущего требуемого значения давления во впускной системе и с поправкой на турбонаддув путем определения дополнительного времени закрытия на основе наддува. давление.Таким образом, кулачковое событие может быть удлинено, так что часть воздушного заряда может быть вытолкнута обратно во впускную систему, чтобы снизить фактическую степень сжатия, что может привести к повышению эффективности, экономии топлива, более высокому крутящему моменту и процесс, который менее детонационно ограничен. Кроме того, коррекция времени закрытия впускного клапана с учетом выходного сигнала регулятора детонации может использоваться для дальнейшего замедления закрытия второго впускного клапана. Таким образом, способ может уменьшить или существенно устранить необходимость в замедлении воспламенения, тем самым дополнительно повышая эффективность.В целом, двигатель с турбонаддувом может работать с меньшей задержкой зажигания при максимальном крутящем моменте.

      Следует понимать, что краткое изложение выше предоставлено для того, чтобы представить в упрощенной форме выбор концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Он не предназначен для определения ключевых или существенных признаков заявленного предмета, объем которого однозначно определяется формулой изобретения, следующей за подробным описанием. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивается реализациями, которые устраняют любые недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.

      РИС. 1 схематично показан пример системы транспортного средства, включающей в себя кулачковую приводную систему.

      РИС. 2 показан упрощенный двигатель внутреннего сгорания с несколькими цилиндрами и пример системы кулачкового привода.

      РИС. 3 схематично показаны в виде диаграммы рабочие параметры двигателя внутреннего сгорания при ступенчатом изменении нагрузки.

      РИС. 4 схематически показывает определение времени закрытия второго впускного клапана.

      РИС. 5 схематически показывает определение времени закрытия второго впускного клапана, включая поправку на детонацию.

      РИС. 6 представлена ​​примерная блок-схема способа определения фаз газораспределения впускных клапанов.

      Настоящая заявка относится к двигателю внутреннего сгорания с принудительным зажиганием с наддувом, содержащему по меньшей мере одну головку блока цилиндров с по меньшей мере одним цилиндром, причем каждый цилиндр имеет по меньшей мере два впускных отверстия для подачи наддувочного воздуха через систему впуска и по меньшей мере одно выпускное отверстие отверстие для отвода отработавших газов через систему отвода отработавших газов, предусмотрена по крайней мере одна дроссельная заслонка, расположенная в системе впуска и служащая для регулирования нагрузки, и по крайней мере один турбонагнетатель отработавших газов, каждый выпуск отработавших газов турбонагнетатель, содержащий турбину, расположенную в системе выпуска отработавших газов, и компрессор, расположенный в системе впуска, и регулятор детонации, который в качестве выходного сигнала обеспечивает задержку зажигания Δ зажигание , необходимую для предотвращения детонации.

      Настоящая заявка также относится к способу работы двигателя внутреннего сгорания указанного типа, в котором каждый цилиндр содержит два впускных отверстия для подачи наддувочного воздуха через систему впуска.

      Двигатель внутреннего сгорания указанного выше типа используется в качестве привода автотранспортных средств. В контексте настоящей заявки выражение «двигатель внутреннего сгорания» охватывает двигатели с циклом Отто, а также гибридные двигатели внутреннего сгорания, в которых используется гибридный процесс сгорания, и гибридные приводы, которые включают не только двигатель внутреннего сгорания, но и электрическую машину. который может быть соединен по приводу с двигателем внутреннего сгорания и который получает мощность от двигателя внутреннего сгорания или который в качестве переключаемого вспомогательного привода дополнительно выдает мощность.

      Двигатели внутреннего сгорания имеют блок цилиндров и по меньшей мере одну головку цилиндров, которые соединены друг с другом, образуя по меньшей мере один цилиндр или камеру сгорания. Для удержания поршней или гильз цилиндров блок цилиндров имеет соответствующее количество отверстий цилиндров. Головка блока цилиндров обычно служит для удержания привода клапанов. Для управления перезарядкой в ​​двигателе внутреннего сгорания требуются управляющие элементы и исполнительные устройства для приведения в действие управляющих элементов.Во время перезарядки продукты сгорания выводятся через выпускные отверстия, а заполнение камеры сгорания наддувочным воздухом происходит через впускные отверстия. Для управления перезарядкой в ​​четырехтактных двигателях в качестве элементов управления используются почти исключительно подъемные клапаны, которые совершают колебательное подъемное движение при работе двигателя внутреннего сгорания и которые открывают и закрывают впускной и выпускные отверстия таким образом.Исполнительное устройство, необходимое для движения клапана, включая сам клапан, называется приводом клапана.

      Исполнительное устройство содержит распределительный вал, на котором расположен по крайней мере один кулачок. Основное различие проводится между нижележащим распределительным валом и верхним распределительным валом. Это относится к плоскости разъема между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров. Если распределительный вал расположен над упомянутой плоскостью разъема, то он является верхним распределительным валом, в противном случае он является нижележащим распределительным валом.

      Верхние распределительные валы также установлены в головке блока цилиндров, при этом привод клапанов с верхним распределительным валом может, в качестве дополнительного компонента привода клапанов, иметь коромысло, пальцевое коромысло, наклонный рычаг и/или толкатель. Упомянутые элементы толкателя кулачка расположены в силовом потоке между кулачком и клапаном.

      Целью привода клапана является открытие и закрытие впускных и выпускных отверстий цилиндра в нужное время, при этом требуется быстрое открытие максимально возможных поперечных сечений, чтобы поддерживать потери на дросселирование во входящем потоке а вытекающие газы идут низко и для того, чтобы обеспечить наилучшую заправку цилиндра и полный сброс отработавших газов.Следовательно, в соответствии с некоторыми подходами цилиндр также часто и все чаще снабжен двумя или более впускными и выпускными отверстиями.

      Основной целью разработки двигателей внутреннего сгорания является минимизация расхода топлива, при этом упор делается на повышение общей эффективности.

      Расход топлива и, следовательно, КПД представляют собой проблему, например, в случае двигателей с циклом Отто, то есть в случае двигателей внутреннего сгорания с принудительным зажиганием.Причина этого кроется в принципе работы двигателя с циклом Отто. Регулирование нагрузки обычно осуществляется с помощью дроссельной заслонки, предусмотренной во впускной системе. Регулируя дроссельную заслонку, можно в большей или меньшей степени уменьшить давление всасываемого воздуха после дроссельной заслонки. Чем дальше закрыта дроссельная заслонка, то есть чем больше она перекрывает систему впуска, тем больше потеря давления всасываемого воздуха через дроссельную заслонку и тем меньше давление всасываемого воздуха за дроссельной заслонкой. дроссельную заслонку и перед впускным отверстием, по меньшей мере, в один цилиндр, т.е. в камеру сгорания.Таким образом, при постоянном объеме камеры сгорания можно регулировать массу воздуха, то есть количество, посредством давления всасываемого воздуха. Это также объясняет, почему регулирование количества оказалось невыгодным именно при работе с частичной нагрузкой, потому что низкие нагрузки требуют высокой степени дросселирования и снижения давления во впускной системе, в результате чего потери при перезарядке увеличиваются с уменьшением нагрузки и увеличение троттлинга.

      Для снижения описанных потерь были разработаны различные стратегии дедросселирования двигателя с циклом Отто.

      Одним из подходов к решению проблемы снижения дроссельной заслонки двигателя, работающего по циклу Отто, является, например, работа двигателя по циклу Отто с непосредственным впрыском. Непосредственный впрыск топлива является подходящим средством для реализации послойного заряда камеры сгорания. Таким образом, непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания позволяет регулировать качество двигателя с циклом Отто в определенных пределах. Смесеобразование происходит за счет непосредственного впрыска топлива в цилиндр или в воздух, находящийся в цилиндре, а не за счет внешнего смесеобразования, при котором топливо вводится во впускной воздух.

      Еще один подход к решению проблемы оптимизации процесса сгорания двигателя с циклом Отто заключается в использовании, по крайней мере, частично регулируемого привода клапанов. В отличие от обычных клапанных приводов, в которых высота подъема клапанов и синхронизация неизменны, эти параметры, влияющие на процесс сгорания и, следовательно, на расход топлива, можно в большей или меньшей степени изменять с помощью регулируемые приводы клапанов. Если привод клапана является частично регулируемым или переключаемым и, например, время закрытия впускного клапана и высота подъема впускного клапана могут изменяться, то уже одно это делает возможным регулирование нагрузки без дросселирования и, следовательно, без потерь.Масса смеси или масса наддувочного воздуха, поступающая в камеру сгорания во время процесса впуска, регулируется не с помощью дроссельной заслонки, а с помощью подъема впускного клапана и продолжительности открытия впускного клапана. Полностью регулируемые приводы клапанов очень дороги, по этой причине часто используются частично регулируемые или переключаемые приводы клапанов. В контексте настоящей заявки переключаемые приводы клапанов рассматриваются как частично регулируемые приводы клапанов.

      В связи с этим необходимо также учитывать, что КПД η двигателя с циклом Отто хотя бы приблизительно коррелирует со степенью сжатия ε.То есть эффективность η увеличивается с увеличением степени сжатия ε, обычно выше при наличии относительно высокой степени сжатия и обычно ниже при наличии относительно низкой степени сжатия.

      Что касается эффективности, то цилиндры, таким образом, могут быть снабжены максимально возможной степенью сжатия. Однако степень сжатия не может быть увеличена в произвольной степени, потому что с увеличением степени сжатия увеличивается склонность к детонации, то есть склонность к самовоспламенению компонентов смеси.Современные двигатели с циклом Отто обычно имеют степень сжатия примерно от 8 до 10, при этом степень сжатия примерно 15 обещает наилучшую эффективность. Таким образом, несмотря на ограниченный КПД, обеспечивается требуемая устойчивость к детонации, например, при высоких нагрузках. В соответствии с некоторыми подходами тенденция к детонации также противодействует задержке воспламенения по мере необходимости, в результате чего центр тяжести сгорания задерживается, а давление сгорания и температура сгорания снижаются.С этой целью современные двигатели с циклом Отто оснащены регулятором детонации, который в качестве выходного сигнала обеспечивает задержку зажигания, необходимую для предотвращения детонации. Однако задержка воспламенения отрицательно влияет на эффективность.

      Двигатель внутреннего сгорания, к которому относится настоящая заявка, имеет регулятор детонации указанного типа, а также по меньшей мере один турбонагнетатель отработавших газов. Преимущество турбонагнетателя на отработавших газах по сравнению с механическим нагнетателем состоит в том, что между нагнетателем и двигателем внутреннего сгорания не существует и не требуется механического соединения для передачи мощности.В то время как механический нагнетатель извлекает энергию, необходимую для его привода, полностью из двигателя внутреннего сгорания и тем самым снижает выходную мощность и, следовательно, отрицательно влияет на эффективность, турбонагнетатель использует энергию выхлопных газов горячих выхлопных газов.

      Турбокомпрессор ОГ содержит компрессор, установленный в системе впуска, и турбину, установленную в системе выпуска ОГ, при этом компрессор и турбина расположены на одном валу.Горячий поток выхлопных газов поступает на турбину и расширяется в ней с выделением энергии, в результате чего вал приводится во вращение. Энергия, подаваемая потоком выхлопных газов на турбину и, в конечном счете, на вал, используется для привода компрессора, который также расположен на валу. Компрессор подает и сжимает подаваемый к нему наддувочный воздух, в результате чего получается наддув хотя бы одного цилиндра. Может быть предусмотрено устройство для охлаждения наддувочного воздуха, с помощью которого сжатый наддувочный воздух охлаждается перед поступлением в цилиндр.

      Наддув служит главным образом для увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания. Здесь воздух, необходимый для процесса сгорания, сжимается, в результате чего в каждый цилиндр за рабочий цикл может подаваться большая масса воздуха. Таким образом, масса топлива и, следовательно, среднее давление могут быть увеличены. Наддув является подходящим средством для увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания при сохранении неизменного рабочего объема или для уменьшения рабочего объема при сохранении той же мощности.В любом случае наддув приводит к увеличению объемной мощности и улучшению удельной мощности. Таким образом, при тех же граничных условиях автомобиля можно сместить совокупность нагрузок в сторону более высоких нагрузок, при которых удельный расход топлива ниже, а КПД выше.

      На фоне вышеизложенного целью настоящей заявки является создание двигателя внутреннего сгорания с принудительным зажиганием с наддувом в соответствии с преамбулой пункта 1 , который оптимизирован в отношении рабочих характеристик, например, с Что касается расхода топлива и экономичности.

      Еще одной подзадачей является определение способа работы двигателя внутреннего сгорания указанного типа, в котором каждый цилиндр содержит два впускных отверстия для подачи наддувочного воздуха через систему впуска, и каждый поршень, принадлежащий цилиндру, колеблется между верхняя мертвая точка и нижняя мертвая точка.

      Первая подзадача достигается с помощью двигателя внутреннего сгорания с принудительным зажиганием с наддувом, содержащего по меньшей мере одну головку блока цилиндров с по меньшей мере одним цилиндром, каждый цилиндр имеет по меньшей мере два впускных отверстия для подачи наддувочного воздуха через систему впуска и предусмотрено по меньшей мере одно выпускное отверстие для отвода отработавших газов через систему отвода отработавших газов, по меньшей мере одна дроссельная заслонка, расположенная во впускной системе и служащая для регулирования нагрузки, и по меньшей мере один турбонагнетатель отработавших газов. , каждый турбонагнетатель ОГ содержит турбину, расположенную в системе выпуска ОГ, и компрессор, расположенный в системе впуска, и регулятор детонации, который в качестве выходного сигнала обеспечивает задержку зажигания Δ зажигание , необходимую для предотвращения детонации , этот двигатель внутреннего сгорания отличается тем, что предусмотрено не менее двух, по крайней мере, частично регулируемых приводов клапанов, причем приводы клапанов содержат иметь по меньшей мере два клапана, которые могут перемещаться между закрытым положением клапана и открытым положением клапана, чтобы открывать и блокировать по меньшей мере два впускных отверстия по меньшей мере одного цилиндра, имеющие средства клапанной пружины для предварительного сжатия клапанов в направлении положение клапана в закрытом положении и имеющее по меньшей мере два исполнительных устройства для открытия клапанов, противодействующее усилию предварительного натяжения пружинных средств клапана, причем каждое исполнительное устройство содержит кулачок, который расположен на распределительном валу и который при вращении распределительного вала приводится в зацепление по меньшей мере с одним кулачковым толкателем, посредством чего соответствующий клапан приводится в действие, и кулачки по меньшей мере двух исполнительных устройств по меньшей мере двух по меньшей мере частично регулируемых приводов клапанов выполнены с возможностью вращения относительно друг друга.

      В соответствии с настоящей заявкой синхронизация впускных клапанов цилиндра может быть изменена.

      В данном случае кулачки исполнительных устройств клапанов, принадлежащих впускным клапанам цилиндра, могут быть повернуты относительно друг друга, так что впускные клапаны, принадлежащие цилиндру, могут не только приводиться в действие синхронно, т.е. сказать открыто и закрыто одновременно. Вместо этого кулачки, принадлежащие впускным клапанам или впускным отверстиям цилиндра, могут поворачиваться друг относительно друга, так что первый впускной клапан срабатывает раньше, чем второй впускной клапан.В этом случае синхронизация впускных клапанов имеет смещение, в дальнейшем также называемое смещением управления A. Это смещение управления позволяет изменять продолжительность открытия на стороне впуска, при этом продолжительность открытия простирается от открытия первого впускного клапана до открытия первого впускного клапана. закрытие второго впускного клапана.

      Регулируемые приводы клапанов на стороне впуска позволяют адаптировать синхронизацию впускных клапанов к текущему рабочему состоянию двигателя внутреннего сгорания, например, адаптировать к текущей нагрузке и текущей тенденции детонации.В связи с этим особый интерес представляет адаптация продолжительности открытия стороны впуска к текущему рабочему состоянию двигателя внутреннего сгорания.

      Что касается низкого расхода топлива, большая продолжительность открытия стороны впуска, то есть максимально возможная продолжительность открытия стороны впуска, может быть предпочтительной при работе с частичной нагрузкой при наличии низких нагрузок. В этом контексте высокая степень сжатия дополнительно способствует снижению расхода топлива. для обеспечения наилучшей зарядки цилиндра.Основанием для этой меры является увеличение крутящего момента при средних нагрузках, то есть улучшение характеристики крутящего момента двигателя внутреннего сгорания.

      При более высоких нагрузках работа двигателя внутреннего сгорания постепенно ограничивается, поскольку детонация должна быть надежно предотвращена при любых обстоятельствах. В соответствии с некоторыми подходами детонации противодействуют за счет увеличения времени зажигания. В этом случае допускаются потери эффективности.

      В противоположность этому, согласно настоящей заявке, эффективная степень сжатия ε eff может быть снижена за счет увеличения продолжительности открытия на стороне впуска или за счет замедленного закрытия одного впускного клапана, например второго впускного клапана, при этом при впускное отверстие все еще открыто, часть свежего заряда цилиндра снова вытесняется во впускную систему во время такта сжатия. Высокий коэффициент геометрического сжатия ε geo , который в основном следует рассматривать как выгодный и который при относительно низких нагрузках в значительной степени способствует повышению эффективности, может таким образом быть смягчен при относительно высоких нагрузках

      Согласно настоящей заявке , когда существует опасность детонации, по крайней мере, второй впускной клапан закрывается позже и после нижней мертвой точки, при этом задержка времени закрытия Δt впуск, закрытие, детонация , с помощью которой закрытие второго впускного клапана должно быть задержано определяется с использованием текущей частоты вращения двигателя n mot и выходного сигнала задержки зажигания регулятором детонации.Замедление времени воспламенения, которое требуется в соответствии с некоторыми подходами, исключается вместе с связанными с этим потерями эффективности. Однако, по крайней мере, требуемая задержка воспламенения может быть уменьшена.

      Двигатель внутреннего сгорания в соответствии с настоящей заявкой решает первую задачу, на которой основана настоящая заявка, а именно создание двигателя внутреннего сгорания, оптимизированного в отношении рабочих характеристик, например, в отношении расхода топлива и эффективности.

      В соответствии с настоящей заявкой кулачки впускных клапанов цилиндра могут вращаться друг относительно друга. В этом случае синхронизация клапанов может быть сдвинута относительно друг друга при сохранении продолжительности открытия клапана каждого клапана, так что продолжительность открытия на стороне впуска соответствующего цилиндра может быть увеличена или уменьшена. Перекрытие клапанов клапанов может быть различным.

      Для этой возможности регулировки требуется как минимум один вращающийся кулачок.В первом варианте кулачок, который выполнен регулируемым, вращается относительно коленчатого вала, тогда как по меньшей мере один другой кулачок выполнен неподвижным, неподвижным кулачком. Во втором варианте по меньшей мере два кулачка выполнены в виде регулируемых кулачков, которые могут вращаться относительно друг друга и относительно коленчатого вала.

      Дополнительные предпочтительные варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания в соответствии с настоящей заявкой будут пояснены в связи с пунктами формулы изобретения.

      Предпочтительны варианты выполнения двигателя внутреннего сгорания, в которых кулачки расположены на по меньшей мере состоящем из двух частей распределительном валу, который содержит по меньшей мере две секции распределительного вала, выполненные с возможностью вращения относительно друг друга, при этом по меньшей мере один кулачок расположен на первом распределительном валу секции, и по меньшей мере один кулачок расположен на второй секции распределительного вала. Пример распределительного вала вышеуказанного типа описан в немецкой выложенной спецификации DE 10 2010 008 958 A1.

      Здесь предпочтительны варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, в которых распределительный вал, по меньшей мере состоящий из двух частей, содержит в качестве первой секции распределительного вала полый вал и в качестве второй секции распределительного вала вал, расположенный с возможностью вращения в полом валу.

      В случае двигателей внутреннего сгорания с коленчатым валом, который, по крайней мере, может быть соединен с распределительным валом с точки зрения привода, предпочтительными также являются варианты осуществления, в которых кулачки могут вращаться относительно коленчатого вала, например друг с другом и относительно коленчатого вала .

      В этом случае кулачки могут вращаться по отдельности или, как в случае регулятора фаз газораспределения, совместно и аналогичным образом относительно коленчатого вала. В последнем варианте синхронизация соответствующих клапанов совместно замедляется или опережает при сохранении соответствующей продолжительности открытия клапана.

      Предпочтительны варианты исполнения двигателя внутреннего сгорания, в которых кулачки имеют одинаковый контур.

      Предпочтительны варианты исполнения двигателя внутреннего сгорания, в которых каждый цилиндр оборудован средством непосредственного впрыска для целей подачи топлива. Непосредственный впрыск топлива в цилиндр является подходящим средством для снижения склонности к детонации двигателя с циклом Отто и, таким образом, является мерой повышения эффективности.

      Предпочтительны варианты исполнения двигателя внутреннего сгорания, в которых каждый цилиндр имеет геометрическую степень сжатия ε geo ≥11.

      Предпочтительны варианты выполнения двигателя внутреннего сгорания, в которых каждый цилиндр имеет геометрическую степень сжатия ε geo ≥11,5.

      Предпочтительны варианты исполнения двигателя внутреннего сгорания, в которых каждый цилиндр имеет геометрическую степень сжатия ε geo >12.

      Чем выше степень сжатия, тем выше эффективность и, следовательно, ниже расход топлива. Однако при некоторых обстоятельствах более высокие геометрические степени сжатия требуют большей вариативности привода клапана, чтобы иметь возможность понизить эффективную степень сжатия до более выраженной или адекватной степени.

      Предпочтительны варианты исполнения двигателя внутреннего сгорания, в которых исполнительные устройства впускных клапанов представляют собой исполнительные устройства с гидравлической регулировкой.

      В случае двигателей внутреннего сгорания, содержащих по меньшей мере два цилиндра, предпочтительными могут быть варианты осуществления, в которых по меньшей мере два цилиндра выполнены таким образом, что они образуют по меньшей мере две группы с по меньшей мере одним цилиндром в каждом случае, при этом не менее по крайней мере, один цилиндр первой группы представляет собой цилиндр, который находится в работе даже в случае частичного выключения двигателя внутреннего сгорания, а по крайней мере один цилиндр второй группы выполнен в виде цилиндра, который может переключаться в нагрузку — зависимый способ.

      Деактивация цилиндров, т. е. деактивация отдельных цилиндров в определенных диапазонах нагрузки, предлагает дополнительную возможность для дегазации двигателя, работающего по циклу Отто. Эффективность двигателя с циклом Отто в режиме частичной нагрузки может быть улучшена, то есть увеличена, посредством частичного отключения, поскольку отключение одного цилиндра многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания увеличивает нагрузку на другие цилиндры. , которые остаются в работе, если мощность двигателя остается постоянной, так что заслонка дроссельной заслонки может или должна быть открыта дальше для подачи большей массы воздуха в указанные цилиндры, посредством чего в целом достигается снижение дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания.Кроме того, при частичном выключении, то есть при частичной нагрузке, постоянно работающие цилиндры часто работают в области более высоких нагрузок, при которых удельный расход топлива ниже. Коллектив нагрузки смещается в сторону более высоких нагрузок.

      Цилиндры, остающиеся в работе при частичной дезактивации, кроме того, демонстрируют улучшенное смесеобразование благодаря большей подаваемой воздушной массе. Дополнительные преимущества в отношении эффективности достигаются тем, что деактивированный цилиндр из-за отсутствия сгорания не может создавать каких-либо потерь тепла стенками из-за передачи тепла от продуктов сгорания к стенкам камеры сгорания.

      Вторая подзадача, на которой основана настоящая заявка, а именно определение способа работы двигателя внутреннего сгорания описанного выше типа, в котором каждый цилиндр имеет два впускных отверстия для подачи наддувочного воздуха через впускное отверстие системы и каждый поршень, принадлежащий цилиндру, колеблется между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой, достигается с помощью метода, при котором, когда существует опасность детонации, по крайней мере второй впускной клапан закрывается позже и после нижней мертвой точки. центр.

      То, что было сказано в отношении двигателя внутреннего сгорания согласно настоящей заявке, также применимо к способу согласно настоящей заявке.

      Предпочтительны варианты метода, в которых задержка времени закрытия Δ tintake,close, детонация , с помощью которой закрытие второго впускного клапана должно быть задержано, определяется с использованием текущей частоты вращения двигателя n mot и задержки зажигания Δ зажигание выход регулятором детонации.

      Варианты метода могут быть предпочтительными, в которых исходя из относительно небольшой нагрузки, при которой кулачки, принадлежащие двум впускным отверстиям каждого цилиндра, смещены относительно друг друга при вращении, так что первый впускной клапан может срабатывать раньше, чем второй впускной клапан клапана, образуя таким образом смещение управления Δ, при наличии резко возросшей потребности в нагрузке дроссельная заслонка открывается дальше, смещение управления Δ уменьшается за счет более раннего срабатывания второго впускного клапана, а смещение управления Δ снова увеличивается , в зависимости от давления наддува, создаваемого во впускной системе за счет турбонаддува отработавших газов, за счет того, что второй впускной клапан приводится в действие позже, и когда по меньшей мере один турбонагнетатель отработавших газов создает давление наддува.

      Если двигатель внутреннего сгорания используется, например, в качестве привода автомобиля, при нажатии на педаль акселератора может потребоваться повышенная нагрузка. Здесь может иметь место, например, ситуация ускорения, когда нагрузка также резко возрастает, то есть реализуется ступенчатое изменение нагрузки. Последующая переходная работа двигателя внутреннего сгорания определяется прежде всего разным поведением отдельных компонентов, которые служат для установки рабочих параметров.В то время как при наличии резко возросшей потребности в нагрузке дроссельная заслонка может открываться с большей готовностью, то есть практически без задержки, турбонагнетателю требуется определенное время, чтобы он мог произвести, т. е. скажем обеспечить, требуемое давление наддува.

      Согласно настоящей заявке, при наличии резко возросшей потребности в нагрузке дроссельная заслонка открывается дальше, а управляющее смещение Δ впускных клапанов уменьшается за счет того, что второй впускной клапан срабатывает раньше, чем до потребности в нагрузке .В этом случае предполагается, что до того, как потребуется относительно высокая нагрузка, то есть при наличии относительно низкой нагрузки, первый впускной клапан срабатывает раньше, чем второй впускной клапан, то есть смещение управления Δ для реализации увеличенной продолжительности открытия стороны впуска.

      Это смещение управления ∆ теперь изначально уменьшается или сводится к минимуму при наличии резко возросшей потребности в нагрузке, в результате чего сокращается продолжительность открытия на стороне впуска. Более короткая продолжительность открытия стороны впуска предназначена для обеспечения наилучшей загрузки как минимум одного цилиндра и, таким образом, наличия высокого крутящего момента в начале ускорения.

      В ходе дальнейшего процесса, когда хотя бы один турбонагнетатель ОГ срабатывает и создает давление наддува во впускной системе, смещение регулирования Δ затем снова увеличивается, то есть продолжительность открытия стороны впуска снова увеличивается, способом, зависящим от указанного давления наддува. Этот подход учитывает тот факт, что тенденция к детонации также увеличивается с увеличением давления наддува. Детонация предотвращается в соответствии с настоящей заявкой за счет того, что эффективная степень сжатия ε eff снижается за счет увеличения продолжительности открытия на стороне впуска, в частности, за счет замедленного закрытия второго впускного клапана.Здесь, когда впускное отверстие все еще открыто, часть свежего заряда цилиндра, то есть наддувочного воздуха, снова вытесняется во впускную систему. Чем выше давление наддува, тем позже закрывается второй впускной клапан или тем позже должен быть закрыт второй впускной клапан.

      Варианты метода могут быть предпочтительными, в которых дроссельная заслонка полностью открыта при наличии резко возросшей потребности в нагрузке.

      Варианты метода могут быть предпочтительными, в которых смещение управления Δ минимизируется в процессе редукции.

      Варианты метода могут быть предпочтительными, в которых смещение регулирования Δ дополнительно уменьшается за счет того, что первый впускной клапан срабатывает позже.

      Для работы двигателя внутреннего сгорания с принудительным зажиганием с наддувом, в котором каждый поршень, относящийся к цилиндру, колеблется между верхней мертвой точкой и нижней мертвой точкой, предпочтительными могут быть варианты метода, отличающиеся тем, что в при относительно низкой нагрузке перед повышенным потреблением нагрузки первый впускной клапан закрывается до достижения нижней мертвой точки, а второй впускной клапан закрывается после достижения нижней мертвой точки.

      В связи с этим предпочтительными могут быть варианты метода, в которых смещение регулирования Δ уменьшается за счет закрытия второго впускного клапана перед нижней мертвой точкой.

      Варианты метода могут быть предпочтительными, в которых время закрытия t впуск,закрытие,2 , при котором закрывается второй впускной клапан, вычисляется таким образом,

      • на первом этапе метода, базовое время закрытия t впуск, закрытие,база,2 определяется с использованием текущей частоты вращения двигателя n mot и текущего заданного значения давления p на впуске, des в системе впуска, на втором этапе метода, дополнительного времени закрытия Δt на впуске, закрытие,2 определяется с использованием текущей частоты вращения двигателя n mot и текущего фактического значения давления p впуск в системе впуска, а на третьем этапе метода время закрытия t впуск,закрытие,2 рассчитывается путем сложения базового времени закрытия и аддитивного времени закрытия, где t впуск, закрытие,2 −t впуск, закрытие, основание,2 −Δt впуск, закрытие,2 .

      В данном случае первоначально определяется базовое время закрытия t впуск, закрытие, основание, 2 , при этом давление наддува и, следовательно, наддув можно игнорировать, то есть игнорировать. Давление наддува и, таким образом, наддув сначала учитываются посредством второго компонента добавки Δt впуска, закрытия,2 .

      Задержка времени закрытия Δ tintake,closeing,kk , которая определяется в соответствии с настоящей заявкой в ​​целях предотвращения детонации и посредством которой закрытие второго впускного клапана должно быть задержано, затем, при необходимости, должна быть дополнительно учтена учет, то есть добавленный, при расчете времени закрытия t впуск,закрытие,2 .

      В связи с этим могут иметь преимущество варианты метода, в которых для первого шага метода предварительно задается давление окружающей среды p атм , которое используется как максимально допустимое требуемое значение давления p на входе, des на входе системы и с помощью которой ограничивается требуемое значение давления p впуска, des в системе впуска при определении базового времени закрытия.

      Чтобы гарантировать, что давление наддува и, таким образом, наддув на первом этапе метода фактически не учитываются, предварительно определяется максимально допустимое желаемое значение, в частности давление окружающей среды p атм , которое может составлять, например, 1013 гПа.В этом случае двигатель внутреннего сгорания с наддувом рассматривается как двигатель без наддува.

      В связи с этим также могут быть выгодны варианты метода, в которых для второго шага метода предварительно задается давление окружающей среды атм, которое вычитается из настоящего фактического значения давления р всасывания во впускной системе для определения разность давлений наддува Δp подпитка , дополнительное время закрытия Δt впуск, закрытие2 определяется с использованием упомянутой разности давлений наддува Δp подпитка , если Δp подпитка >0.

      Чтобы убедиться, что на втором этапе метода учитывается только эффект, создаваемый наддувом или давлением наддува, давление окружающей среды p атм вычитается из фактического давления p на впуске во впускной системе, таким образом формируя перепад давления наддува Δp заряд . Затем второй этап способа обеспечивает добавочное время закрытия Δt впуска, закрытия,2 только в том случае, если Δp заправки ≥0, то есть, если, по крайней мере, один турбокомпрессор отработавших газов срабатывает и создает давление наддува во впускной системе. .

      Обращаясь конкретно к фиг. 1, он включает схематическое изображение одного цилиндра многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания 100 . Двигатель 100 может управляться, по меньшей мере, частично системой управления, включающей в себя контроллер 120 , и вводом от оператора транспортного средства 132 через устройство 130 ввода. В этом примере устройство ввода , 130, включает в себя педаль акселератора и датчик положения педали , 134, для формирования пропорционального сигнала положения педали PP.

      Цилиндр сгорания 30 двигателя 100 может включать стенки цилиндра сгорания 32 с расположенным в них поршнем 36 . Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 , так что возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен по крайней мере с одним ведущим колесом транспортного средства через систему промежуточной трансмиссии. Кроме того, стартер может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик для запуска двигателя 100 .

      Цилиндр сгорания 30 может получать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может отводить продукты сгорания через выпускной канал 48 . Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с цилиндром сгорания 30 через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 . В некоторых вариантах осуществления цилиндр внутреннего сгорания 30 может включать два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана, как показано на ФИГ.2 и более подробно описаны ниже.

      В этом примере впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут управляться кулачковым приводом через соответствующие кулачковые приводные системы 51 и 53 . Каждая из систем кулачкового привода 51 и 53 может включать один или несколько кулачков и может использовать один или несколько переключателей профиля кулачка (CPS), кулачок в кулачке (CiC), регулируемую синхронизацию кулачка (VCT), регулируемую синхронизацию клапана. (VVT) и/или системы регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 120 для изменения работы клапана.Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определить с помощью датчиков положения 55 и 57 соответственно или с помощью датчиков распределительного вала.

      Цилиндр сгорания 30 включает топливную форсунку 66 , расположенную во впускном канале 42 в конфигурации, которая обеспечивает так называемый впрыск топлива во впускной канал перед цилиндром сгорания 30 . Топливная форсунка 66 впрыскивает в нее топливо пропорционально ширине импульса сигнала FPW, полученного от контроллера 120 через электронный драйвер 68 .Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления топливная форсунка может быть установлена ​​сбоку цилиндра сгорания или в верхней части цилиндра сгорания, например, для обеспечения так называемого прямого впрыска топлива в цилиндр сгорания 30 . Топливо может подаваться к топливной форсунке 66 с помощью системы подачи топлива (не показана), включающей топливный бак, топливный насос и топливную рампу.

      Впускной канал 42 может включать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64 .В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменяться контроллером 120 с помощью сигнала, подаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм, входящий в состав дроссельной заслонки 62 , конфигурация, которая может называться электронным управлением дроссельной заслонкой ( И Т.Д). Таким образом, дроссель 62 может управляться для изменения всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндр 30 сгорания среди других цилиндров сгорания двигателя. Впускной канал , 42, может включать датчик массового расхода воздуха , 121, и датчик давления воздуха в коллекторе , 122, для подачи соответствующих сигналов MAF и MAP на контроллер , 120, .

      Система зажигания 88 может подавать искру зажигания в камеру сгорания 30 через свечу зажигания 92 в ответ на сигнал опережения зажигания SA от контроллера 120 в некоторых режимах работы. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания или одна или несколько других камер сгорания двигателя 100 могут работать в режиме воспламенения от сжатия с искрой зажигания или без нее.

      Датчик выхлопных газов 126 показан соединенным с выпускным каналом 48 перед каталитическим нейтрализатором 70 . Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для индикации соотношения воздух/топливо в выхлопных газах, например, линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный кислородный датчик в выхлопных газах), двухпозиционный датчик кислорода или EGO, HEGO (обогреваемый EGO), датчик NO x , датчик HC или CO. Выхлопная система может включать в себя каталитические нейтрализаторы и каталитические нейтрализаторы под кузовом, а также выпускной коллектор, датчики соотношения воздух-топливо до и/или после.Каталитический нейтрализатор 70 может включать несколько блоков катализатора, например. В другом примере можно использовать несколько устройств контроля выбросов, каждое из которых имеет несколько блоков. Каталитический нейтрализатор 70 может быть катализатором трехкомпонентного типа в одном примере.

      Контроллер 120 показан на РИС. 1 в качестве микрокомпьютера, включая микропроцессор 102 , порты ввода/вывода 104 , электронный носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанных как микросхема памяти только для чтения 106 , в данном конкретном примере оперативная память 108 , сохранить живую память 110 , и шину данных.Контроллер , 120, может получать различные сигналы и информацию от датчиков, подключенных к двигателю , 100, , в дополнение к тем сигналам, которые обсуждались ранее, включая измерение массового расхода вводимого воздуха (MAF) от датчика массового расхода воздуха , 120, ; температура охлаждающей жидкости двигателя (ECT) от датчика температуры 112 , соединенного с гильзой охлаждения 114 ; сигнал датчика зажигания профиля (PIP) от датчика Холла 118 (или другого типа), соединенного с коленчатым валом 40 ; положение дроссельной заслонки (ТР) от датчика положения дроссельной заслонки; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, от датчика 122 .Постоянная память , 106, носителя данных может быть запрограммирована машиночитаемыми данными, представляющими инструкции, исполняемые процессором , 102, , для выполнения способов, описанных ниже, а также их вариантов. Контроллер , 120, может также включать в себя регулятор детонации для контроля детонации на основе различных сигналов от датчиков, например, таких как датчики давления в цилиндрах, датчики температуры окружающей среды и/или датчики температуры наддувочного воздуха.

      Двигатель 100 может дополнительно включать устройство сжатия, такое как турбонагнетатель 190 или нагнетатель, включающий по меньшей мере компрессор 94 , расположенный вдоль впускного коллектора 44 .Для турбонагнетателя компрессор 94 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 94 (например, через вал), расположенной вдоль выпускного канала 48 . Для нагнетателя компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать турбину. Таким образом, степень сжатия (например, наддува), обеспечиваемая одному или более цилиндрам двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может изменяться контроллером , 120, .Кроме того, датчик 123 может быть расположен во впускном коллекторе 44 для подачи сигнала BOOST на контроллер 120 .

      Как упоминалось ранее, впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 можно управлять с помощью кулачка. Таким образом, пример системы , 200, кулачкового привода показан на ФИГ. 2, который можно использовать с двигателем 10 по фиг. 1, где двигатель 10 также просто показан на фиг.2. Система , 200, приведения в действие кулачка может включать в себя систему , 202, переменной синхронизации кулачка (VCT) и систему , 204 переключения профиля кулачка (CPS), и/или другие подобные кулачковые системы. Кроме того, могут присутствовать турбонагнетатель 206 , катализатор 208 и головка блока цилиндров 210 с множеством цилиндров 212 .

      Двигатель 10 имеет впускной коллектор 214 , предназначенный для подачи всасываемого воздуха и/или топлива в цилиндры 212 , и встроенный выпускной коллектор 216 , предназначенный для выпуска продуктов сгорания из цилиндров 212 .Выпускной коллектор 216 может иметь выход 248 для соединения с турбонагнетателем 206 , а выпускной канал 246 может соединять турбонагнетатель 206 с катализатором 208 . В то время как в варианте осуществления, изображенном на фиг. 2, впускной коллектор 214 отделен от головки блока цилиндров 210 , а выпускной коллектор 216 встроен в головку блока цилиндров 210 , в других вариантах осуществления впускной коллектор 214 может быть интегрирован и/или выпускной коллектор 90 3846 может быть отдельно от головки блока цилиндров 210 .

      Головка цилиндра 210 включает четыре цилиндра, обозначенных C 1 -C 4 . Каждый из цилиндров , 212, может включать в себя свечу зажигания и топливную форсунку для подачи топлива непосредственно в камеру сгорания, как описано выше на фиг. 1. Однако в альтернативных вариантах осуществления каждый цилиндр может не включать свечу зажигания и/или топливную форсунку прямого действия. Каждый цилиндр может обслуживаться одним или несколькими клапанами. В настоящем примере каждый из цилиндров , 212, включает два впускных (впускных) клапана и два выпускных клапана.Каждый впускной и выпускной клапан выполнен с возможностью открытия и закрытия впускного и выпускного отверстий соответственно. Впускные клапаны имеют маркировку I 1 -I 8 , а выпускные клапаны имеют маркировку E 1 -E 8 . Цилиндр C 1 включает впускные клапаны I 1 и I 2 и выпускные клапаны E 1 и E 2 ; цилиндр C 2 включает впускные клапаны I 3 и I 4 и выпускные клапаны E 3 и E 4 ; цилиндр C 3 включает впускные клапаны I 5 и I 6 и выпускные клапаны E 5 и E 6 ; и цилиндр C 4 включает впускные клапаны I 7 и I 8 и выпускные клапаны E 7 и E 8 .Каждое выпускное отверстие каждого цилиндра может иметь одинаковый диаметр. Однако в некоторых вариантах реализации некоторые из выпускных отверстий могут иметь другой диаметр.

      Каждый впускной клапан может перемещаться между открытым положением, позволяющим всасывать воздух в соответствующий цилиндр, и закрытым положением, по существу блокирующим впуск воздуха из соответствующего цилиндра. Кроме того, на фиг. 2 показано, как впускные клапаны I 1 -I 8 могут приводиться в действие общим распределительным валом впускных клапанов 218 . Впускной распределительный вал , 218, включает в себя множество впускных кулачков, предназначенных для управления открытием и закрытием впускных клапанов.Впускной распределительный вал , 218, может быть кулачковым, который может содержать две секции распределительного вала, например, где первый кулачок расположен на первой секции распределительного вала, а второй кулачок расположен на второй секции распределительного вала. Одна секция распределительного вала может быть внешней секцией распределительного вала и может быть полой, при этом другая, внутренняя секция распределительного вала расположена внутри первой секции с возможностью вращения. Секции распределительного вала могут вращаться друг относительно друга, и поэтому первый и второй кулачки, расположенные на соответствующих секциях распределительного вала, могут вращаться друг относительно друга.Каждый впускной клапан может управляться первыми впускными кулачками , 220, и вторыми впускными кулачками , 222, . Кроме того, в некоторых вариантах осуществления может быть предусмотрен один или несколько дополнительных впускных кулачков для управления впускными клапанами. В настоящем примере первые впускные кулачки , 220, имеют первый профиль выступа кулачка для открытия впускных клапанов на первую продолжительность впуска. Кроме того, в данном примере вторые впускные кулачки , 222, имеют второй профиль выступа кулачка для открытия впускного клапана на второй период впуска.В одном примере время между открытием первого впускного клапана и закрытием второго впускного клапана (управляющее смещение Δ) может быть сокращено или увеличено в зависимости от условий работы двигателя и нагрузки, как дополнительно обсуждается ниже и показано на фиг. 3-6. Смещение управления Δ можно регулировать, опережая срабатывание первого впускного клапана цилиндра и/или запаздывая второго впускного клапана того же цилиндра. Кроме того, синхронизация впускных клапанов может быть скорректирована с учетом эффектов турбонаддува и детонации, как подробно показано на фиг.4-6. Вторая продолжительность приема может быть более короткой продолжительностью приема (короче, чем первая продолжительность приема), вторая продолжительность приема может быть большей продолжительностью приема (больше, чем первая продолжительность), или первая и вторая продолжительность могут быть равными. Кроме того, впускной распределительный вал , 218, может иметь один или несколько нулевых выступов кулачка. Нулевые выступы кулачка могут быть выполнены с возможностью удержания соответствующих впускных клапанов в закрытом положении.

      Каждый выпускной клапан может перемещаться между открытым положением, позволяющим выпускать выхлопные газы из соответствующего цилиндра цилиндров 212 , и закрытым положением, по существу удерживающим газ внутри соответствующего цилиндра.Кроме того, на фиг. 2 показано, как выпускные клапаны E 1 -E 8 могут приводиться в действие общим распределительным валом выпускных клапанов 224 . Выпускной распределительный вал , 224, включает в себя множество выпускных кулачков, предназначенных для управления открытием и закрытием выпускных клапанов. Каждый выпускной клапан может управляться первыми выпускными кулачками , 226, и вторыми выпускными кулачками , 228, . Кроме того, в некоторых вариантах осуществления могут быть предусмотрены один или несколько дополнительных выпускных кулачков для управления выпускными клапанами.

      Встроенный выпускной коллектор 216 , встроенный в головку блока цилиндров двигателя, также может быть снабжен одним или несколькими выходными отверстиями для выборочного направления выхлопных газов к различным компонентам выхлопных газов. Встроенный выпускной коллектор 216 может включать несколько отдельных выпускных коллекторов, каждый из которых имеет один выход. Кроме того, отдельные выпускные коллекторы могут быть включены в общую отливку в головке блока цилиндров 210 . В данном примере встроенный выпускной коллектор 216 включает в себя единственный выход 248 , соединенный с турбонагнетателем 206 .

      Дополнительные элементы, не показанные на чертеже, могут дополнительно включать толкатели, коромысла, гидравлические регуляторы зазоров, толкатели и т. д. Такие устройства и элементы могут управлять приведением в действие впускных клапанов и выпускных клапанов путем преобразования вращательного движения кулачков в поступательное движение клапаны. В других примерах клапаны могут приводиться в действие с помощью дополнительных профилей кулачков на распределительных валах, где профили кулачков между различными клапанами могут обеспечивать различную высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или синхронизацию кулачка.Однако при желании можно использовать альтернативные устройства распределительного вала (верхний и / или толкатель). Кроме того, в некоторых примерах каждый цилиндр , 212, может иметь только один выпускной клапан или более двух впускных и/или выпускных клапанов. В других примерах выпускные клапаны и впускные клапаны могут приводиться в действие общим распределительным валом. Однако в альтернативном варианте по меньшей мере один из впускных клапанов и/или выпускных клапанов может приводиться в действие собственным независимым распределительным валом или другим устройством.

      Как описано выше, на ФИГ.2 показан неограничивающий пример системы кулачкового привода и соответствующих систем впуска и выпуска. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления двигатель может иметь больше или меньше цилиндров сгорания, регулирующих клапанов, дросселей и компрессионных устройств, среди прочего. Примеры двигателей могут иметь цилиндры, расположенные в V-образной конфигурации. Кроме того, первый распределительный вал может управлять впускными клапанами для первой группы или ряда цилиндров, а второй распределительный вал может управлять впускными клапанами для второй группы цилиндров.Таким образом, можно использовать одну систему кулачкового привода для управления работой клапана группы цилиндров или можно использовать отдельные системы кулачкового привода.

      РИС. 3 схематично показаны в виде диаграммы рабочие параметры двигателя внутреннего сгорания при ступенчатом изменении нагрузки. В данном случае двигатель внутреннего сгорания используется в качестве привода автомобиля и имеет по два впускных отверстия на цилиндр.

      На рисунке по левой ординате положение педали акселератора [%] отложено в виде кривой А, положение дроссельной заслонки [%] – в виде кривой В, крутящий момент [%] – в виде кривой в виде кривой C, а время закрытия t закрытие,1 и t закрытие,2 первого и второго впускных клапанов в градусах угла поворота коленчатого вала после нижней мертвой точки перезарядки [°CAaBDC] представлены в виде кривой E 1 и E 2 соответственно.На правой ординате в виде кривой D отложено давление p всасывания во впускной системе или давление наддува p нагнетания в [гПа]. По оси абсцисс отложено время t в секундах.

      Потребность в нагрузке резко увеличивается при нажатии на педаль акселератора. Дроссельная заслонка открывается, причем полностью, практически без задержки.

      Вызванное резким повышением нагрузки смещение регулирования Δ впускных клапанов уменьшается за счет того, что второй впускной клапан закрывается раньше.Как показано на фиг. 3, при малой нагрузке до увеличения нагрузки первый впускной клапан закрывается раньше, чем второй впускной клапан. В это время t времена закрытия имеют большое смещение управления ∆, чтобы реализовать большую продолжительность открытия стороны впуска. Это может иметь преимущества при наличии низкой нагрузки. В данном случае управляющее смещение Δ минимизируется при наличии повышенного требования нагрузки, в результате чего сокращается продолжительность открывания на стороне впуска. Более короткая продолжительность открытия стороны впуска предназначена для обеспечения наилучшей загрузки как минимум одного цилиндра и, таким образом, наличия высокого крутящего момента в начале ускорения.

      Когда система наддува отработавших газов срабатывает и создает давление наддува p заряд , смещение регулирования Δ снова увеличивается, т. е. продолжительность открытия стороны впуска снова увеличивается, в частности, за счет замедленного закрытия второго впуска клапан в зависимости от указанного давления наддува p charge . Таким образом, эффективная степень сжатия ε eff снижается, и детонация может быть предотвращена. При открытом втором впускном клапане часть наддувочного воздуха снова вытесняется во впускную систему.Чем выше давление наддува, тем позже закрывается второй впускной клапан.

      Моменты впускных клапанов цилиндра могут быть изменены. ИНЖИР. 4 схематически показывает в виде диаграммы определение времени закрытия t впуска, закрытия 2 второго впускного клапана.

      На первом этапе метода, используя частоту вращения двигателя n mot двигателя внутреннего сгорания и требуемое значение давления p впуск, des в системе впуска, базовое время закрытия t впуск, закрытие, основание ,2 определяется (верхняя ветвь).При этом давление окружающей среды p атм задается как максимально допустимое требуемое значение давления p впуск, des в системе впуска. Таким образом, эффектами наддува, если они присутствуют, можно пренебречь.

      На втором этапе метода, используя частоту вращения двигателя n mot и фактическое давление p впуск во впускной системе, определяется добавочное время закрытия Δt впуск,закрытие,2 , и, таким образом, учитывается наддув (нижняя ветвь).

      Здесь разность давлений наддува Δp наддува определяется на основании давления окружающей среды p атм , вычитаемого из фактического давления p на впуске во впускной системе. Аддитивное время закрытия Δt впуск, закрытие, 2 затем определяется с использованием указанной разности давления наддува Δp наполнения , но только если Δp наполнения >0. Второй этап способа обеспечивает добавочное время закрытия Δt впуск, закрытие,2 только в том случае, если система турбонаддува отработавших газов создает давление наддува p нагр >p атм в системе впуска.На третьем этапе метода время закрытия t впуск,закрытие,2 вычисляется путем сложения базового времени закрытия, аддитивного времени закрытия и задержки закрытия, как t впуск,закрытие,2 =t впуск. ,закрытие,основание,2 +Δt впуск,закрытие,2 .

      Кроме того, можно учитывать риск удара, как показано на РИС. 5, который включает в себя третью ветвь определения времени закрытия второго впускного клапана, как показано на фиг. 4. Если существует опасность детонации, регулятор детонации двигателя внутреннего сгорания выдает задержку зажигания Δ зажигание , с помощью которой зажигание должно быть задержано, чтобы можно было надежно предотвратить детонационное сгорание.

      Затем, используя текущую частоту вращения двигателя n mot и задержку зажигания Δ зажигание на выходе регулятора детонации, определяется время задержки закрытия Δt впуск, закрытие, детонация , по которому закрытие второго впускного клапана должен быть задержан с целью снижения эффективной степени сжатия (верхняя ветвь). В этом случае задержка зажигания Δ зажигания , служащая входным сигналом, проходит через фильтр нижних частот 1 и элемент задержки 2 (1/z).При этом учитываются разные характеристики срабатывания регулировки зажигания и регулируемого привода клапанов. Для регулировки привода клапана должно быть достаточно времени, чтобы можно было отрегулировать время закрытия второго впускного клапана. Задержка обеспечивает то, что регулятор детонации, благодаря регулировке времени закрытия второго впускного клапана, считает первоначально намеченную задержку зажигания Δ зажигание более не необходимой. Это приводит к более высокой эффективности.

      Задержка времени закрытия Δt впуск, закрытие, детонация , которая определяется с целью предотвращения детонации и с помощью которой должно быть задержано закрытие второго впускного клапана, должна быть дополнительно принята во внимание, т. е. добавлена , в расчете времени закрытия t впуск,закрытие,2 (верхняя ветвь).

      Время закрытия Δt впуск,закрытие,2 вычисляется путем сложения базового времени закрытия, аддитивного времени закрытия и задержки закрытия, как t впуск,закрытие,2 =t впуск,закрытие,база ,2 впуск,закрытие,2 +Δt впуск,закрытие,стук .

      Обращаясь теперь к фиг. 6, примерный способ 600 может выполняться контроллером двигателя (например, контроллером 120 ) посредством инструкций, хранящихся в энергонезависимой памяти, для определения времени закрытия второго впускного клапана, чтобы управлять временем смещения между открытие первого впускного клапана и закрытие второго впускного клапана, например.

      В 602 метод может определять условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать, например, температуру и давление окружающей среды, частоту вращения двигателя, давление на впуске, запаздывание искры и т. д.Рабочие условия могут быть измерены и/или оценены.

      В 604 способ может определять базовое время закрытия t впуск, закрытие, основание, 2 для второго впускного клапана на основании условий работы двигателя, определенных в 502 , и требуемого давления на впуске. Например, базовое время закрытия может быть определено на основе функции требуемого давления на входе и фактической частоты вращения двигателя. Требуемое давление на входе можно определить, например, с помощью справочной таблицы, где таблица содержит заданные значения для оптимизации высокого крутящего момента и быстрого отклика.Таким образом, оптимальные значения могут быть определены, когда двигатель работает без наддува, например, когда открывается дроссельная заслонка, но до того, как происходит турбонаддув, как можно видеть на фиг. 3 между 0 и 0,5 секунды, например.

      В 606 метод может определить, превышает ли давление наддува давление окружающей среды. Давление наддува можно определить путем вычитания давления окружающей среды из фактического давления на входе. Таким образом, действие 606 может определять, когда турбокомпрессор, такой как турбокомпрессор 190 , начинает создавать давление наддува, так что Δp наддува >0.

      Если да в 606 , способ может перейти к действию 608 , в котором дополнительное время закрытия определяется на основе давления наддува. Например, время закрытия присадки может определяться давлением наддува, например, фактическим давлением на впуске, превышающим давление окружающей среды, и фактической частотой вращения двигателя. Таким образом, действием 608 может быть коррекция момента открытия второго впускного клапана для учета турбонаддува. Если нет на 606 , метод может перейти к действию 620 .

      В 610 способ может определить, присутствует ли условие детонации. Например, может быть определено, превышает ли температура наддувочного воздуха пороговую температуру. Двигатель может работать с ограничением детонации из-за более высоких температур окружающей среды или, например, из-за низкооктанового топлива, что может привести к повышению температуры наддувочного воздуха.

      Если нет в 610 , метод может определять в 614 время закрытия второго впускного клапана, которое является суммой базового времени закрытия впуска, определенного в 604 , и дополнительного времени закрытия, определенного в 608 .Затем способ может перейти к действию 620 .

      Если да в 610 , метод может определить в 616 задержку времени закрытия на основании выходного сигнала задержки зажигания от регулятора детонации и текущей частоты вращения двигателя. Например, среднее значение задержки зажигания по отдельному цилиндру от контроля детонации может быть отфильтровано, а затем использовано в качестве входных данных с частотой вращения двигателя для определения задержки времени закрытия второго впускного клапана. Кроме того, выходной сигнал задержки зажигания может быть дополнительно пропущен через элемент задержки, такой как элемент задержки , 2, на фиг.5. Замедляющий элемент может позволить уменьшить замедление времени воспламенения, тем самым уменьшая связанные с ним потери эффективности.

      В 618 метод может определять время закрытия второго впускного клапана. Время закрытия может быть определено t впуск, закрытие, основание, 2 + Δt впуск, закрытие, 2 + Δt впуск, закрытие, стук . Таким образом, время закрытия второго впускного клапана может быть скорректировано с учетом ограничения турбонаддува и детонации.

      В 620 способ может включать регулировку положения впускного кулачка на основе определенного времени закрытия.Например, на основе определенного времени закрытия контроллер двигателя может иметь инструкции, хранящиеся в энергонезависимой памяти, для регулировки положения кулачков, чтобы отсрочить время закрытия второго впускного клапана и/или увеличить время открытия первого впускного клапана. клапан. Впускные клапаны могут приводиться в действие для увеличения времени между открытием первого впускного клапана, например, впускного клапана I 1 на фиг. 2, и закрытие второго впускного клапана, например впускного клапана I 2 . Например, по меньшей мере второй впускной клапан может быть закрыт позже и после нижней мертвой точки.В другом примере контроллер может регулировать систему кулачкового приведения в действие, такую ​​как кулачковая система 51 приведения в действие, на основе определенного времени закрытия, чтобы приводить в действие впускные клапаны через кулачки в системе «кулачок в кулачке».

      Таким образом, метод может оптимизировать эффективность в различных условиях нагрузки, например, для двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом и непосредственным впрыском, и может учитывать более надежный контроль детонации без ущерба для эффективности, связанной с замедлением времени зажигания.Например, способ может оптимизировать смещение второго кулачка для приведения в действие второго впускного клапана по отношению к первому кулачку в установившихся условиях и в переходных условиях, например, когда нагрузка изменяется от низкой к высокой.

      Обратите внимание, что приведенные здесь примеры процедур управления и оценки можно использовать с различными конфигурациями двигателя и/или систем автомобиля. Способы управления и подпрограммы, раскрытые здесь, могут храниться как исполняемые инструкции в энергонезависимой памяти. Конкретные подпрограммы, описанные здесь, могут представлять одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управление событиями, управление прерываниями, многозадачность, многопоточность и т.п.Таким образом, различные проиллюстрированные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно или, в некоторых случаях, опущены. Точно так же порядок обработки не обязательно требуется для достижения характеристик и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных здесь, но предоставляется для простоты иллюстрации и описания. Одно или несколько проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно в зависимости от конкретной используемой стратегии.Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять код, подлежащий программированию в энергонезависимой памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем.

      Следует понимать, что конфигурации и подпрограммы, раскрытые здесь, являются примерными по своей природе, и что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать в ограничительном смысле, поскольку возможны многочисленные варианты. Например, описанная выше технология может быть применена к двигателям В-6, И-4, И-6, В-12, оппозитным 4-цилиндровым и другим типам двигателей.Предмет настоящего раскрытия включает все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем документе.

      Следующая формула изобретения, в частности, указывает на определенные комбинации и подкомбинации, рассматриваемые как новые и неочевидные. Эти пункты формулы могут относиться к «элементу» или «первому» элементу или их эквиваленту. Следует понимать, что такие пункты формулы включают в себя включение одного или нескольких таких элементов, не требуя и не исключая два или более таких элементов.Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены посредством изменения настоящей формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, будь то более широкие, узкие, равные или отличные по объему от исходных пунктов формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего раскрытия.

      Нагнетатель VS Турбокомпрессор [Подробное объяснение в формате PDF]

      Нагнетатель — это воздушный компрессор, используемый для принудительной подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания, тогда как турбокомпрессор работает на выхлопных газах из цилиндра для повышения эффективности.

      В этой статье я расскажу о нагнетателе VS турбокомпрессоре и их принципе работы, компонентах, преимуществах и недостатках.

      Что такое нагнетатель?

      Процесс нагнетания в цилиндр двигателя большего количества заряда, чем может быть втянут поршнем без наддува для получения большей мощности, называется нагнетателем.

      Детали нагнетателя:

      Четыре основных компонента центробежного нагнетателя 

      • Улитка (корпус компрессора)
      • Диффузор
      • Рабочее колесо и 
      • Трансмиссия.

      Принцип работы нагнетателя:

      Устанавливается перед впускным клапаном цилиндра, чтобы воздух мог сжиматься в нагнетателе и нагнетаться в цилиндр через впускной клапан. Он используется для увеличения мощности двигателя, эффективности и крутящего момента за счет многоступенчатого сжатия воздуха для увеличения количества воздуха, давления и температуры.

      Больший массовый расход обеспечивает большее количество кислорода для поддержки сгорания в цилиндре по сравнению с двигателем без наддува.

      Нагнетатель

      позволяет сжигать больше топлива, и поэтому считается, что за цикл выполняется больше работы, что увеличивает выходную мощность двигателя.

      Мощность нагнетателя поступает механически от коленчатого вала двигателя через ремень, шестерню, вал или цепь.

      Super Charger увеличивает давление смеси A/F и обеспечивает более высокое давление, чем атмосферное давление.

      Двигатель с наддувом производит на 40% больше мощности, чем обычный двигатель.

      Также увеличивает крутящий момент на 40%.

      На больших высотах помогает за счет увеличения плотности воздуха, подаваемого в двигатель.

      Типы нагнетателей:

      По способу сжатия различают два основных типа нагнетателей.

      • Нагнетательный насос (пример: двухвинтовой, корни)
      • Динамические компрессоры (пример: центробежный)

      Объемный насос имеет уменьшающуюся полость на стороне нагнетания и расширяющуюся полость на стороне всасывания.

      Нагнетатель центробежного типа:

      Смесь

      A/F поступает в рабочее колесо в центре и проходит через рабочее колесо и лопатки диффузора. Наконец, она попадает в спиральный корпус, и из корпуса смесь поступает в двигатель.

      • Давление увеличено на 30 %
      • Скорость рабочего колеса → 80000 об/мин
      • Крыльчатки изготовлены из дюралюминия/легированных сталей, чтобы противостоять высоким сталям.

      Нагнетатель Рута:

      В нагнетателе Рута есть два ротора эпициклоидной формы, каждый из которых соединен со своим валом шпонкой.

      1. Вращающаяся лопасть 1 2. Корпус насоса 3. Вращающаяся лопасть 2 a. Впуск б. Насосное оборудование c. Нагнетание воздуха или топливовоздушной смеси во впускной коллектор
      • Один ротор соединен с другими посредством шестерен.
      • Шестерни одинакового размера и два ротора вращаются с одинаковой скоростью.
      • Работает как шестеренчатый насос.
      • Смесь на выходе из нагнетателя находится под высоким давлением.

      Преимущества нагнетателя:

      Вот некоторые преимущества Supercharger:

      • Более высокая выходная мощность.
      • Более быстрое ускорение автомобиля.
      • Уменьшение дымности выхлопных газов.
      • Дешевле турбокомпрессора.

      Недостатки нагнетателя:

      У Supercharger есть некоторые недостатки:

      • Получает мощность от двигателя.
      • Повышенное тепловыделение.

      Что такое турбонагнетатель?

      Это устройство, приводимое в действие турбиной, которое используется для повышения производительности и эффективности двигателя внутреннего сгорания за счет подачи большего количества сжатого воздуха в цилиндр двигателя.

      Компоненты турбокомпрессора:

      Компоненты турбокомпрессора:

      • Компрессор
      • Турбина
      • Цилиндр двигателя (впускной и выпускной клапан)

      Принцип работы турбонагнетателя:

      Это центробежный компрессор, который приводится в действие турбиной, приводимой в движение выхлопными газами двигателя.

      Объемный КПД двигателя можно улучшить за счет увеличения плотности впуска.

      Турбина преобразует энергию давления выхлопных газов и кинетическую энергию двигателя в мощность вращения, которая, в свою очередь, используется для привода компрессора.

      Нагнетатель VS Турбокомпрессор:

      Разница между нагнетателем и турбокомпрессором показана в табличной колонке ниже.

      Изображение: Torotrak V-Зарядка CVT-управляемого Supercharger
      Кредит: Torotrak

      Изображение: Torotrak V-charge Creatios and Speeds
      : Credt: Torotrak

      59559

      59999999
        9018 9. 9018 9. 9018. 9018. 9018. 9018.
      Нагнетатель Турбокомпрессор
      В основном это компрессоры. Турбины состоят из турбины и воздушного компрессора, установленных на одном валу.
      Они получают мощность от двигателя через ремень. Турбокомпрессор извлекает мощность из выхлопных газов.
      Стоимость нагнетателя меньше стоимости турбонагнетателя Стоимость турбонагнетателя больше стоимости нагнетателя
      Нагнетатель соединен с впускным коллектором автомобиля. Поскольку это комбинация турбины и компрессора, турбина соединяется с выхлопной трубой, а компрессор — с впуском.
      Менее эффективный Более эффективный
      Простое обслуживание. Трудно обслуживать
      Подходит для двигателей меньшего объема. Подходит для двигателей с большим рабочим объемом.
      Как только двигатель запускается, нагнетатели начинают работать. Турбины не начнут работать, пока не будет произведено достаточное количество выхлопных газов.

      Это подробное объяснение нагнетателя и турбокомпрессора, а также я упомянул разницу между нагнетателем и турбонагнетателем.Если у вас есть какие-либо сомнения, не стесняйтесь спрашивать в разделе комментариев.

      Ссылки [Внешние ссылки]:

      Медиа-кредиты:

      • Изображение 1: CZmarlin — Christopher Ziemnowicz. Благодарю вас! — Собственная работа, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5114914
      • Изображение 3: Автор ATI ProCharger — www.procharger.com, CC BY-SA 3.0, https ://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18264092
      • Изображение 4: Inductiveload — собственная работа На основе файла: Rotary_piston_pump.svg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11297699
      • Изображение 5: Автор Машиночитаемый автор не указан. Предполагается Sfoskett~commonswiki (на основе заявлений об авторских правах). — Не предоставлен машиночитаемый источник. Предполагается собственная работа (на основании заявлений об авторских правах). CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=423186
      • Изображение 6: Квентин Швинн (НАСА) — Это изображение или видео было внесено в каталог Исследовательским центром Гленна Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) под номером фотографии: C-2003-1451., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=123057
      • Изображение 8: Автор: Kr7cmw0l — собственная работа, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia. org/w/index.php?curid=62022831
      • Видео: Объяснение инженерами

      Как работает нагнетатель?

      И водители, и производители автомобилей заботятся о мощности. Начиная с эпохи современного двигателя внутреннего сгорания
      , инженеры искали способы;
      Увеличить мощность двигателя.«Нагнетатель», общеупотребительный автомобильный термин, с которым вы столкнетесь
      , — это устройство, которое делает именно это. Что это такое и как работает нагнетатель?

      Турбокомпрессор — еще одно устройство, предназначенное для той же цели.
      Читайте дальше, чтобы понять этот важный компонент вашего автомобиля:
      Как работает нагнетатель,
      И чем нагнетатель отличается от турбонагнетателя?

      Также читайте – ТУРБОКОМПЕНСАТОР: КОМПОНЕНТЫ, ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ И ТИПЫ

      Как работает двигатель внутреннего сгорания и как сделать его более мощным?

      Чтобы ответить на вопрос «как работает нагнетатель?» сделать двигатель автомобиля более мощным,
      Во-первых, вы должны понять, как работает двигатель внутреннего сгорания.

      Двигатель внутреннего сгорания вырабатывает энергию для движения автомобиля с помощью
      Вход представляет собой смесь воздуха и топлива. Воздух и топливо в определенном соотношении поступают в камеру сгорания
      двигателя и сжимаются;
      И воспламеняется, чтобы вызвать возгорание или взрыв.

      Это сгорание вырабатывает энергию, которую двигатель передает
      Все необходимые детали для запуска автомобиля. Вот почему современный двигатель называют «двигателем внутреннего сгорания».

      Двигатель внутреннего сгорания вырабатывает энергию из воздуха и топлива.

      Видно, что воздух играет жизненно важную роль в процессе создания энергии. Скорость
      Воздушный поток в камеру двигателя влияет на то, сколько энергии может быть создано,
      То есть влияет на мощность двигателя.

      Подача большего количества воздуха в двигатель внутреннего сгорания делает его более эффективным и;
      Для этой цели создан нагнетатель. Этот метод более идеален для увеличения мощности двигателя
      по сравнению с увеличением двигателя
      , который сделает автомобиль тяжелее и громоздче.

      ПОДРОБНЕЕ :

      Как работает нагнетатель?

      Чтобы увеличить мощность двигателя, необходимы две вещи:
      Больше воздуха и больше топлива всасывается в камеру сгорания двигателя. Следует отметить, что для работы двигателя требуется определенное соотношение:
      14 частей воздуха на одну часть топлива.

      Воздух, нагнетаемый в камеру сгорания, представляет собой обычный воздух при атмосферном давлении.
      Сжатие происходит позже при работе поршня,
      который движется вверх, чтобы сжать воздушно-топливную смесь, тем самым создавая «вакуум».

      Нагнетатель, прикрепленный к верхней части двигателя.

      Нагнетатель увеличивает потребление воздуха просто за счет сжатия воздуха;
      При давлении выше атмосферного перед закачкой в ​​камеру сгорания. С большим воздухозаборником,
      Больше топлива может быть закачано в камеру сгорания для двигателя до
      Сгорание для создания большего количества энергии.

      Нагнетатель может добавить в среднем на 46 процентов больше лошадиных сил,
      Измерение, с которым мы все знакомы, и на 31 процент больше крутящего момента,
      Мощность вращения или крутящего момента автомобиля
      (в отличие от линейной мощности, такой как толчок или тяга) .

      Как воздух обрабатывается нагнетателем

      После того, как воздух сжат нагнетателем,
      Он нагревается и, следовательно, становится менее плотным. Это означает, что он не может расширяться так сильно
      Во время сгорания в камере сгорания двигателя,
      После воспламенения свечи зажигания в камере.

      Таким образом, для нагнетателя для создания оптимального воздуха;
      Чтобы двигатель мог генерировать наибольшую мощность,
      Сжатый воздух, выходящий из нагнетателя, должен быть охлажден.
      Прежде чем он попадет в двигатель через впускной коллектор.

      Части нагнетателя и их функции

      Нагнетатель соединен с коленчатым валом двигателя,
      Вращающийся вал соединен с поршнями двигателя,
      С помощью вспомогательного ремня. Этот ремень, в свою очередь, наматывается на шкив.
      Мощность передается от коленчатого вала через вспомогательный ремень
      для вращения шкива.

      Это приводит во вращение ведущую шестерню, соединенную со шкивом. Ведущая шестерня, в свою очередь, вращает шестерню компрессора.Эта шестерня компрессора сжимает воздух, а затем охлаждается промежуточным охладителем
      для увеличения плотности воздуха. Затем сжатый плотный воздух
      выпускается во впускной коллектор двигателя.

      Существует два типа промежуточных охладителей: воздух-воздух и воздух-вода. Более холодный воздух или вода проходят через систему трубок. Нагретый сжатый воздух будет охлаждаться после контакта с этими охлаждающими трубками.

      Типы нагнетателей

      Существует три типа нагнетателей,
      которые отличаются способом подачи воздуха во впускной коллектор двигателя.
      В зависимости от того, какой прирост мощности вы хотите придать своему автомобилю,
      Вы можете выбирать между различными размерами каждого типа нагнетателя.

      Корни

      Нагнетатель Рутса — самая старая конструкция,
      Который был датирован 1860 годом и назван в честь его изобретателей,
      Филандера и Фрэнсиса Рутса.

      Нагнетатели Рутса технически являются нагнетателями воздуха. Воздух поступает в нагнетатель и попадает в систему зацепляющихся лопастей. Сцепляющиеся лопасти вращаются, чтобы «накопить» воздух
      против впускного коллектора двигателя, чтобы сжать его,
      Который затем перемещается во впускной коллектор.

      Из-за такой конструкции зацепляющихся лопастей нагнетатель Рутса большой и тяжелый,
      И будет торчать из капота автомобиля. Эта конструкция также делает ее наименее эффективной, поскольку процесс не может создать непрерывный поток сжатого и плотного воздуха в двигатель. То, как воздух «скапливается» на впускном коллекторе двигателя за счет вращения зацепляющихся лепестков для создания дополнительного давления, создает только дискретные выбросы воздуха.

      Нагнетатель Рутса — самая старая модель.

      Двухвинтовой

      Двухвинтовой нагнетатель втягивает воздух через пару зацепляющихся лопастей.
      Это напоминает набор червячных передач. Этот набор спроектирован и изготовлен с высокой точностью и представляет собой более
      комплекс, чем зацепляющие кулачки нагнетателя Рутса.

      Воздух сжимается внутри двухвинтового нагнетателя,
      Таким образом, он более эффективен, чем Roots, поскольку
      Он может обеспечить непрерывный поток сжатого воздуха в двигатель.
      Из-за своей конструкции намного дороже в производстве.

      Центробежный

      Центробежный нагнетатель вращает рабочее колесо с очень высокой скоростью,
      до 50 000–60 000 об/мин, для всасывания воздуха в небольшой корпус компрессора. Он разработан с дополнительными деталями, которые лучше обеспечивают;
      Этот воздух эффективно и надежно сжимается.

      Центробежный нагнетатель эффективен и компактен

      Центробежные нагнетатели являются наиболее эффективными.
      Они также меньше и легче,
      Плюс они сидят перед двигателем, поэтому не выпирают из-под капота.
      Эти преимущества делают их наиболее часто используемыми нагнетателями.

      Нагнетатель и турбокомпрессор

      Турбокомпрессор выполняет ту же работу, что и нагнетатель. На самом деле, «турбокомпрессор» или «турбо» — это сокращение от «турбо-нагнетатель». Насколько они разные?

      Основное различие заключается в том, откуда они берут энергию для работы. Нагнетатель потребляет мощность от коленчатого вала двигателя автомобиля для питания компрессора, а турбокомпрессор;
      Получает энергию от выхлопных газов, образующихся при сгорании в камере двигателя.Другими словами,
      Турбокомпрессор напрямую не связан с двигателем.

      ПОДРОБНЕЕ:

      Эта разница создает разницу в скорости их вращения. Нагнетатели будут вращаться со скоростью до 50 000 об/мин или оборотов в минуту.

      Турбина сложнее, чем нагнетатель

      Турбокомпрессоры могут вращаться намного быстрее, поскольку их скорость не зависит от
      Движения коленчатого вала двигателя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.