Как это работает: двигатели с двойным наддувом

Разработка любого двигателя всегда была проблемой для автопроизводителей, но становится еще труднее, поскольку они пытаются сбалансировать стандарты топливной эффективности, которые они ‘ они должны соответствовать требованиям покупателей.

Многие добавляют турбокомпрессоры к двигателям меньшего объема, чтобы получить от них больше мощности. Но некоторые делают еще один шаг вперед с двойной зарядкой, добавляя нагнетатель вместе с турбонаддувом. (Обратите внимание, что двойной наддув — это не то же самое, что твин-турбо или би-турбо, что означает два турбокомпрессора.) Lancia, Nissan и Volkswagen были одними из первых, кто использовал комбинацию, начиная с 1980-х годов, но это не очень распространено. сегодня. Среди тех, кто до сих пор его использует, — Volvo, у которой двигатель с двойным наддувом доступен во многих моделях своей линейки.

И турбокомпрессоры, и нагнетатели представляют собой воздушные насосы, которые сжимают воздух и проталкивают его в двигатель. , систему, называемую принудительной подачей воздуха. Разница между ними заключается в том, как они питаются, что, в свою очередь, влияет на то, как движок на них реагирует.

Двигатели сжигают бензин, но только после того, как он превращается в пар в результате смешивания с воздухом. То, что многие называют педалью «газа», более точно можно назвать «воздушной» педалью. Когда вы опускаете ногу, двигатель втягивает больше воздуха. Затем датчики определяют количество и дают команду топливной системе добавить соответствующее количество бензина для смешивания правильной топливовоздушной смеси.

Сжигание большего количества бензина создаст больше мощности, но если смесь слишком богатая — слишком много газа и недостаточно воздуха — двигатель не будет работать должным образом. Добавление большего количества воздуха позволило бы получить больше топлива, но двигатель без наддува (без турбонагнетателя или нагнетателя) ограничен в том, сколько воздуха он может принять. Каждый поршень создает вакуум, когда он движется вниз в своем цилиндре, и воздух устремляется внутрь заполните эту пустоту, но это при атмосферном давлении. Когда воздух нагнетается под давлением — работа этих нагнетателей — может быть доставлено больше топлива, и двигатель вырабатывает больше мощности.

Турбокомпрессор приводится в действие выхлопными газами двигателя. Одна сторона расположена у выпускного коллектора, через который удаляются отработанные газы, а другая — у входа, куда поступает свежий воздух. Внутри турбонагнетателя находятся два небольших вентилятора, соединенных валом. Когда выхлопные газы проходят через турбину, они вращают один из вентиляторов, называемый турбиной. Вал вращается, крутится второй вентилятор, называемый компрессором. Этот вентилятор всасывает свежий воздух, нагнетает его и нагнетает в двигатель.

Нагнетатель работает аналогично: он сжимает воздух и нагнетает его в двигатель, но его вентилятор приводится в движение двигателем. . У нагнетателя есть ведущая шестерня и шкив, которые ремнем соединены с коленчатым валом двигателя. Когда коленчатый вал вращается, вращается и компрессионный вентилятор нагнетателя.. Также возможно запитать нагнетатель от коленчатого вала с помощью шестерен, а не ремня, но это в основном используется на гоночных двигателях.

Сжимаемый воздух нагревается, но холодный воздух более насыщен кислородом и обеспечивает лучшее сгорание при воспламенении топливной смеси. Автопроизводители добавляют теплообменник, называемый промежуточным охладителем, который снижает температуру воздуха до того, как он поступает в двигатель.

Для каждого плюса любой системы принудительного воздушного охлаждения, конечно же, есть минус. Нагнетатель обеспечивает ускорение почти сразу, но двигатель использует часть своей энергии для приведения в движение агрегата, что называется паразитными потерями. Для турбонагнетателей это задержка: после того, как вы нажмете дроссельную заслонку, выхлопу требуется время, чтобы раскрутить вентилятор турбины до достаточной скорости.

Один из способов обойти турбо-задержку — установить два турбонагнетателя: A маленький, который вращается быстрее, и более крупный, который обеспечивает большую мощность на более высоких скоростях. Двойная зарядка делает то же самое. Нагнетатель срабатывает сразу, чтобы обеспечить начальный прирост мощности, а затем, когда его производительность выравнивается, турбокомпрессор вращается и делает свое дело. Вместе их комбинированные характеристики создают плавную мощность в широком диапазоне оборотов двигателя.

Так почему бы не больше двигателей есть двойная зарядка? Быстрый ответ: хотя он работает хорошо, он сложен, и это, конечно, увеличивает его цену. Автопроизводители с большей вероятностью будут использовать двойные турбины или турбокомпрессоры с двойной спиралью, в которых используется специальный коллектор двигателя, который объединяет и направляет выхлоп из определенных цилиндров, создавая более плавный поток воздуха к вентилятору турбины.

А зачем вообще использовать турбокомпрессоры или двойной наддув? Эти системы наддува использовались почти исключительно для спортивных и мощных автомобилей из-за скорости. Сегодня автопроизводители устанавливают их на двигатели малого рабочего объема, чтобы помочь им соответствовать более строгим стандартам экономии топлива. Этот двигатель меньшего размера по своей природе потребляет больше топлива, чем более крупный, но когда требуется мощность, для ее обеспечения начинает работать система принудительной подачи воздуха — например, четырехцилиндровый двигатель ощущается как шестицилиндровый. Но помните, что когда вы добавляете больше воздуха, вы также добавляете больше топлива. Он все равно будет использовать меньше бензина, чем если бы у вас был двигатель большего размера под капотом, но будь то нагнетатель или турбокомпрессор, быстрая работа всегда сопряжена с затратами.

Оцените статью
motary.ru
Добавить комментарий