Наддув

При наддуве в четырехтактном ДВС воздух или топли-вовоздушная смесь нагнетается в цилиндр компрессором, а не под воздействием разрежения, как в двигателе без наддува. При установке во впускной системе охладителя наддувочного воздуха после компрессора ее сопротивление возрастает, но при этом растет массовое наполнение цилиндра.

Основные тенденции развития систем газообмена. Системы газообмена автомобильных двигателей совершенствуются в следующих направлениях:

переход от традиционных двухклапанных конструкций к многоклапанным (трех-, четырех- и пятиклапанным);

широкое применение наддува в дизелях и постепенное внедрение его в двигателях с искровым зажиганием;

установка нейтрализаторов в целях соответствия отработавших газов требованиям по токсичности; это приводит к некоторому росту гидравлического сопротивления выпускной системы (также ее сопротивление увеличивается при использовании турбокомпрессора);

использование в механизмах газораспределения устройств для управления фазами газораспределения и изменения высоты и закона подъема клапанов.

В настоящее время появились механизмы газораспределения, позволяющие управлять процессом газообмена, изменяя фазы газораспределения и закон подъема клапана в зависимости от режима работы двигателя. Данные технические решения позволяют улучшить энергетические, экономические и экологические показатели двигателей.

При высокой частоте вращения позднее закрытие впускного клапана используют при динамическом наддуве для увеличения крутящего момента двигателя. На малой частоте вращения раннее закрытие впускного клапана уменьшает обратный выброс и увеличивает наполнение цилиндра и, следовательно, крутящий момент. Применяя переменные фазы газораспределения для разных частот вращения коленчатого вала, можно увеличить крутящий момент на низких частотах до 10 %, а на высоких — до 5 %.

Изменяя начало впуска, можно уменьшить образование в цилиндре оксидов азота до 40 % и углеводородов до 10 %. В ряде случаев увеличение опережения открытия впускного клапана приводит к росту поступления отработавших газов во впускную систему, что обеспечит уменьшение образования оксидов азота.

Количественное регулирование нагрузки путем изменения параметра «время —сечение» впускного клапана позволяет отказаться от дроссельной заслонки. Уменьшение нагрузки обеспечивается ранним закрытием впускного клапана на такте впуска. При этом уменьшаются насосные потери на газообмен, а экономичность на малых нагрузках улучшается до 20 %.

Уменьшение действительной степени сжатия путем позднего закрытия впускного клапана позволяет избежать детонации при наддуве в двигателях с искровым зажиганием.

Возможны варианты, когда на большой нагрузке при высокой частоте вращения работают все впускные клапаны, а на малых отключается один из них.

Управление процессами газообмена возможно с помощью электромеханической системы, которая позволяет отключать отдельные цилиндры при работе двигателя на малых и средних нагрузках, что обеспечивает существенную экономию топлива.

С ростом частоты вращения коленчатого вала, кроме расширения фаз газораспределения, целесообразно для интенсификации динамического наддува настраивать впускную систему путем уменьшения длины впускного тракта. При определенном сочетании фаз газораспределения и длины впускного тракта можно повысить значения ηνдо 1,05...1,08.

На рис. 3.3, а приведена схема системы впуска, позволяющая изменять длину впускного тракта с помощью заслонки 4 в зависимости от скоростного режима работы. При работе на малых и средних частотах вращения коленчатого вала заслонка открывает длинный канал, а на высоких — короткий. На рис 3.3, б показано, как при этом изменяется η ν.