1.3.8. Supraalimentarea motoarelor cu combustie internă
1.3.9. Sistemul de evacuare.
1.3.8. Supraalimentarea motoarelor cu combustie internă
Un mijloc eficient de creștere a puterii și flexibilitatea funcționării motorului supraalimentat. Aceasta permite să aducă o cantitate suplimentară de butelii de aer și, în consecință pentru a crește alimentarea cu combustibil în ciclul de lucru, prin care puterea motorului este crescută.
Într-un motor cu ardere internă utilizate trei tipuri de impuls:
- rezonanță - care utilizează energia cinetică a volumului de aer în galeria de admisie (fără suflanta);
- Mecanică - în acest exemplu de realizare, compresorul este antrenat de motorul
- o turbină (sau turbo) - turbină acționată de curgere a gazului de eșapament.
Fiecare avantaje și dezavantaje metodă care definesc zona de aplicare.
Pentru o mai bună umplere a cilindrului necesar pentru a crește presiunea în amonte de supapa de admisie. Această creștere a presiunii este dorită între procesul de închidere de intrare pentru intrarea în cilindru porțiunea suplimentară a încărcăturii proaspete. Pentru termen scurt creșterea presiunii este utilizat fenomene val care apar în sistemul de admisie și, în special, un val de compresie se deplasează de-a lungul galeriei de admisie când motorul cu ardere internă. Este necesar să se calculeze lungimea conductei, a val, reflectat de mai multe ori de la capetele sale, am ajuns la valva la momentul potrivit. O supapă de injecție la diferite turație a motorului timp deschis inegal, și, prin urmare, de a utiliza un efect de supraalimentare rezonant necesare conducte de admisie de lungime variabilă. În cazul în care aportul motor cu ardere internă scurte lucrări multiple mai bune la viteze mari la turații reduse ale motorului este mai eficientă cale de admisie lungă. conducte de alimentare cu lungime variabilă pot fi create în două moduri: fie prin conectarea unei camere de rezonanță, sau prin trecerea la canalul de admisie dorit sau conexiunea. Această ultimă opțiune este, de asemenea, numit supraalimentare dinamică. Ca rezonanta si dinamic poate accelera de supraalimentare pentru coloana de aer de admisie. supraalimentării efectele produse datorită vibrațiilor presiunii fluxului de aer în intervalul de la 5 la 20 mbar. Pentru comparație: folosind impuls mecanic sau turbo pot obține valori cuprinse între 750 și 1200 milibari. De asemenea, există o supraalimentare inerțială, în care factorul major în crearea supapei de suprapresiune la o presiune dinamică în conducta de tur de admisie. O astfel de presurizare oferă o mică creștere la putere mare (mai mare de 140 km / h) viteze. Utilizat mai ales pe motociclete.
Fig. 1.41. colector de admisie reglabilă
turbocompresoare mecanice (pentru limba engleză. turbocompresor) permite relativ ușor să crească în mod semnificativ puterea motorului cu ardere internă. Cu unitatea direct de arborele cotit al motorului, compresorul este capabil să furnizeze aer la cilindrii la viteza minimă și fără întârziere, pentru a crește presiunea de supraalimentare proporțional cu turația motorului. Dezavantajele presurizare mecanice includ: reducerea eficienței motorului, deoarece unitatea consumă o parte din puterea generată de unitatea de putere, o sisteme de presurizare mecanice ocupă mai mult spațiu, necesită antrenare speciale (cu curea dințată sau roți dințate), și o sursă de zgomot a crescut.
Fig. 1.42. suflante mecanice
Există două tipuri de suflante mecanice: volum și centrifuge.
reprezentanții tipici sunt turbocompresoare suflante volumetrice și Roots Lysholm compresorului. suflante Volumetric ridica curbele de putere si cuplu, fără a schimba forma lor. Ele sunt eficiente deja la viteze mici și medii, că cel mai bun mod afectează dinamica accelerare. Dezavantajul acestor suflante sunt costul ridicat, complexitatea de fabricație și de instalare.
Rădăcinile de design seamănă cu pompa de ulei de viteze. Cele două rotoare se rotesc în direcții opuse în interiorul unei carcase oval. axa rotorului angrenaje interconectate. Particularitatea acestei construcții este acela că aerul nu este comprimat în turbocompresorul, iar la exterior - în conductă care intră în spațiul dintre carcasă și rotoare. Principalul dezavantaj - într-o valoare limitată de aer impuls la atingerea unei anumite presiuni pentru a fi aspirat înapoi, reducând eficiența sistemului. Pentru a elimina acest neajuns se utilizează următoarele metode: creșterea vitezei de rotație a rotorului, utilizarea de două și trei trepte suflantelor. Astfel, este posibil să se mărească valoarea presiunii la nivelul dorit, dar structura mai multe trepte sunt destul de greoaie. În construcții moderne folosite rotoare tridentata spirală formă și orificiile de admisie și de evacuare sunt în formă triunghiulară. Scăzută vitezei de rotație a rotorului, și, în consecință, durabilitatea, și zgomot redus contribuie la utilizarea pe scară largă de firme de design Roots DaimlerChrysler, Ford si General Motors.
Inginerul Liskholm (Lysholm) a propus pentru a injecta aer în galeria de admisie supercharger șurub presurizat sau «șurub dublu» (dublu șurub). În interiorul carcasei două pompa cu șurub complementar instalat (șurub). Rotirea în direcții opuse, acestea captează porțiunea din aer, și comprima-l. suflante elicoidale sunt eficiente în aproape toate vitezele motorului, fără zgomot, foarte compact, dar au un cost ridicat din cauza complexității în industria prelucrătoare. Ele sunt utilizate pe scară largă în principal în tunere (AMG, Kleemann).
suflante centrifugale concepute pentru a semăna cu turbocompresor. Excesivă a presiunii din galeria de admisie creează, de asemenea, un rotor compresor (rotor). Cuțitele sale radiale și aruncate de captare a aerului de la centru spre periferie prin forța centrifugă. Spre deosebire de Turbo este doar în unitate. turbocompresoare centrifugale au dezavantajul asociate cu inerția lor. De fapt, cantitatea de presiune produsă de către roata compresorului este proporțională cu pătratul vitezei. roata de tors rapid ar trebui să umfla cilindrii necesară a aerului de supraalimentare, uneori, în zeci de ori mai mare decât viteza motorului. ventilator centrifugal eficient la viteză mare. suflante centrifugale mecanice nu este atât de dificil să se mențină, și durabil gasdynamic ca funcționează la temperaturi mai puțin extreme. Caracterizat prin simplitatea și ieftinătate de construcție.
Fig. 1.43. Schema de turbină mecanice
Mai frecvent în motoarele auto moderne turbocompresoare utilizate. De fapt, acesta este considerat compresor centrifugal anterior, dar pe de altă parte circuitul de antrenare, care este o diferență fundamentală de „turbo“ turbocompresoare mecanice. Această unitate de circuit determină în mare măsură caracteristicile și aplicarea diferitelor structuri. În rotorul turbinei de alimentare, un ventilator amplasat pe același ax cu rotorul, o turbina, care este integrat în galeria de evacuare a motorului și este antrenat în rotație de către gazele de eșapament. Viteza de rotație poate fi mai mare de 200.000 rot / min. Comunicarea directă cu arborele cotit al motorului nu, iar alimentarea cu aer de control se realizează datorită presiunii gazului de eșapament
Fig. 1,44. turbosuflantă
Avantajele supraalimentarii includ: îmbunătățirea eficienței și a economiei cu motor (mecanică de acționare selectează puterea de motor, acest lucru folosește, de asemenea, energia gazelor de eșapament, sporește astfel eficiența). Turbocharging permite să realizeze caracteristicile dorite ale unității de alimentare cu dimensiuni mai mici și greutate decât în cazul „în afara“ a motorului. În plus, turbocompresorul cea mai bună performanță de mediu. Supraalimentării rezultatelor camerei de ardere într-o scădere a temperaturii și, prin urmare, o scădere a formării de oxizi de azot. În benzină motoarele supraalimentate obține o ardere mai completă a combustibilului, mai ales în condiții de funcționare tranzitorii. Alimentarea cu aer diesel permite mai mult prag de alunecare de la debutul opacitate, adică. E. Pentru a reduce emisiile de funingine. Motoarele diesel sunt mult mai potrivite pentru supraalimentarea, în general, și în special la un turbo-supraalimentare, spre deosebire de motoarele cu benzină, în care presiunea de supraalimentare este limitată de pericol de explozie. Diesel poate nadduvat până incarcari mecanice limită de la mecanismele sale. presiunea gazului de eșapament diesel este de 1,5-2 ori mai mare decât cea a unui motor pe benzină, care permite turbocompresorului de a oferi un impuls eficient la viteza foarte scăzută, evitând inerente eșec al motorului turbo pe benzină - „turboyamy“. Absența clapeta de accelerație într-un motor diesel permite umplerea eficientă a cilindrilor, la toate vitezele motorului fără utilizarea sistemelor complexe de control a turbocompresorului. Turbocompresoare sunt ușor de fabricat, care plătește pentru o serie de dezavantaje inerente.
Principalele metode de reducere a inerției turbocompresorului sunt următoarele. În primul rând, reducerea masei de părți ale turbinei și compresorului rotativ. scăderea în greutate este realizată nu numai designul rotorului, dar, de asemenea, o alegere pentru el materiale relevante. Principala dificultate în acest caz - gazele de eșapament la temperatură ridicată. rotorului turbinei cermet de aproximativ 20% mai usoare realizate din aliaje rezistente la căldură, și are, de asemenea, un moment de inerție inferioară. Scapă de neajunsurile turbocompresorul permite nu numai pentru a reduce inerția rotorului, dar utilizarea circuitelor supraalimentării suplimentare, uneori destul de complicate de control a presiunii. Principala problemă în acest caz - reducerea presiunii la viteze mari ale motorului și creșterea acesteia la nivelul. rezolva complet toate problemele pot fi o turbină cu geometrie variabilă (Variable Nozzle turbină), de exemplu, mobile (rotative) lame, parametri care pot varia în limite largi. Principiul turbocompresor operare VNT este de a optimiza fluxul de gaze de eșapament direcționat către rotorul turbinei. La viteze reduse ale motorului și o cantitate mică de turbocompresor de eșapament VNT direcționează întregul flux de gaze de eșapament la roata turbinei, crescând astfel puterea și boost presiunea. La viteze mari și un nivel ridicat al debitului de gaz VNT turbocompresor are lame mobile în poziția deschisă, prin creșterea suprafeței de secțiune și îndepărtarea unei părți din gazele de evacuare din rotor, pentru a se proteja împotriva supraturației și menținerea nivelului de creștere a presiunii la motor este necesar, cu excepția suprapresiunii.
Fig. 1,45. VNT turbocompresor
În plus față de sistemele de impuls unice, comune supraalimentării în două etape. Primul pas - compresorul de antrenare - asigură o supraalimentare a motorului cu ardere internă eficient la viteze mici, iar al doilea - turbocompresorul - recuperează energia de eșapament. După atingerea unei unități de putere suficientă pentru funcționarea normală a turbinei RPM, compresorul se oprește automat, iar atunci când acestea cad din nou, intră în funcțiune.
Fig. 1.46. Cele două etape supraalimentării
Unii producători au pus pe motoarele sale doar doua turbocompresoare. Astfel de sisteme sunt numite „biturbo“ sau „tvinturbo“. „Biturbo“ implică utilizarea de diametre diferite și, în consecință, performanța turbinelor. Algoritmul de incluziune poate fi atât paralel și în serie (secvențial). La turații joase și devine rapid desirat supraalimentarea a început cu o turbină cu diametru mic, în medie, este conectat la turbina turbocompresor cu un diametru mare. Astfel, vehiculul este aliniat accelerare caracteristică. Obiectivul principal al „tvinturbo“ nu constă în facilitarea „turboyamy“, și pentru a obține performanțe maxime. Acesta utilizează două turbine identice. În acest caz, două inerție mică și mai puțin a turbinei poate fi efectiv unul mare.
Trebuie remarcat faptul că turbocompresorul are dezavantaje, în principal legate de fiabilitatea de funcționare a turbinei de supraalimentare. Astfel, semnificativ mai puțin turbocompresor de resurse de viață a motorului. Turbocompresorului impune cerințe stricte privind calitatea uleiului de motor. Unitatea de Defect poate deteriora definitiv motorul în sine. În plus, resursa proprie turbodiesel puțin sub același motor diesel atmosferic din cauza gradului ridicat de forțare. Astfel de motoare au o temperatură mai mare de gaz în camera de ardere, precum și pentru a realiza o funcționare fiabilă a pistonului, este necesar să se răcească uleiul furnizat de jos prin duze speciale.
1.3.9. evacuare
Sistemul de evacuare este proiectat pentru evacuarea gazelor de eșapament din cilindrii motorului, precum și reducerea zgomotului și toxicitate.
Sistemul de evacuare cuprinde următoarele elemente (Figura 1.47.) 1 - o supapă de evacuare. 2 - calea de evacuare (canal, rezervor, prin conducte); conducta de primire a tobei de eșapament - 3; 4 - amortizorul (rezonator); 5 - amortizorul de zgomot; 6 - un guler de legătură.
De asemenea, în motoarele moderne sistem de admisie dispozitiv instalat pentru reducerea substanțelor nocive în convertizor catalitic al gazului de eșapament, un filtru de particule diesel (motoarele diesel).
Fig. 1.47. Sistemul de evacuare Schema
Sistemul de evacuare asigură îndepărtarea directă a gazelor de eșapament. Forma și dimensiunile țevii de evacuare (colector și tubulatură) definesc natura oscilatorii gazele de eșapament proces în sistemul de evacuare, și în cele din urmă afectează cuplul și puterea motorului. De oscilatorii gazele de eșapament proces în sistemul de evacuare trebuie să se potrivească cu procesul de oscilație a amestecului aer-combustibil în sistemul de admisie. În galeria de evacuare au o sarcină termică ridicată, de aceea se face, de obicei, dintr-o fontă rezistentă la căldură.
Amortizorul [3] (.. A se vedea figura 1.48) îndeplinește următoarele funcții: reducerea nivelului de zgomot al gazelor de eșapament; conversia energiei a gazelor de eșapament, reducând viteza lor, temperatura de ondulație.
Gazele de evacuare ce părăsesc cilindrii motorului sunt de înaltă presiune. Mișcarea a gazului de eșapament a sistemului de evacuare ca urmare a propagării undelor se deplasează cu viteza sunetului. energia Jammer transformă vibrațiile sonore în energie termică, obținându-se astfel reducerea zgomotului la o anumită valoare (predeterminată). Cu toate acestea, este creat cu utilizarea toba de eșapament în contrapresiunii sistemului de evacuare, ceea ce determină o reducere a puterii motorului.
Toba de eșapament este utilizat mai multe tehnici pentru a reduce nivelul de zgomot:
- expansiune (contracție) a debitului;
- schimba direcția de curgere;
- interferența undelor sonore;
- absorbția undelor sonore.
fluxul de expansiune implementat prin intermediul mai multor camere de volum diferite, separate prin pereți despărțitori. Acesta vă permite să stingă în mod eficient undele de sunet de joasă frecvență. Împreună cu toba de eșapament de expansiune se realizează în restricția de curgere prin orificiul diafragmei (acceleratie). Folosit pentru a absorbi zgomotul de înaltă frecvență.
Fig. 1.48. Muffler: a) - amortizorul (rezonator); b) - principalul glushitel1 - o carcasă; 2 - izolație; 3 - deflector blank; 4 - țeavă perforată; 5 - de accelerație; 6 - față de țeavă perforată; 7 - duza de intrare; 8, 10, 12; partițiilor 9 - o priză; 11 - țeavă perforată din spate; 13 - Locuințe
Toba de eșapament cu excepția Amortizor UniFLOW, asigură o schimbare a direcției de curgere a gazului de eșapament. unghiul de deviere a fluxului este cuprinsă în intervalul 90-360 °, obținându-se astfel un mediu de stingere și vibrații sonore de înaltă frecvență.
Interferența undelor sonore, în funcție de natura rezultatelor lor de aplicare într-o creștere (interferență constructivă) sau descreștere (interferență distructivă) a amplitudinii de oscilație. Toba de eșapament folosit ambele tipuri de interferență. Tehnologia este pusă în aplicare prin intermediul unor perforații în tuburi tobei de eșapament. Prin variația dimensiunii găurilor și camera de volum din jurul conductei se poate realiza amortizarea vibrațiilor sonore pe o gamă largă de frecvențe.
Odată cu trecerea undelor sonore printr-un material special, care absoarbe sunetul este absorbtia lor. Această metodă este eficientă la stingerea oscilațiilor sonore de înaltă frecvență.
Pentru a obține cel mai mare efect, aceste tehnologii sunt utilizate în fulare, de obicei, în complex.
La vehiculele moderne, situate de la unul până la cinci amortizoare de zgomot, în principal - două. Pentru fiecare model specific de mașină și de brand motor utilizează propriul set de tobe de eșapament.
Rezonatorul servește la reducerea timpului de pre-zgomot de suprimare și de debit de evacuare pulsații. Structural, rezonatorul este un tub perforat, plasat într-o carcasă metalică. Pentru a spori eficiența absorbția vibrațiilor în orificiul țevii se realizează.
Principalul amortizor de zgomot asigură reducerea zgomotului final. Acesta are un design mai complex. mai multe tuburi perforate amplasate într-o carcasă metalică. Carcasa este împărțit de pereți despărțitori în camere de 2-4. Unele camere pot fi umplute cu material absorbant de sunete. Practic debitului de gaze de evacuare toba de eșapament își schimbă direcția în mod repetat (amortizorul labirint).