Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое наддув двигателя внутреннего сгорания

Наддув

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.

Основные системы наддува

Независимо от конструкции, воздух в двигатель попадает из атмосферы. Это актуально как для бензиновых, так и дизельных модификаций. В общем случае в схему входят:

  • воздухозаборник;
  • фильтр;
  • впускной патрубок;
  • турбокомпрессор;
  • дроссельная заслонка (для бензиновых двигателей);
  • промежуточный радиатор;
  • впускной коллектор.

Турбокомпрессором (турбиной) оснащают дизельные моторы, но принудительным наддувом оборудуют также и работающие на бензине. Наддув позволяет силовому агрегату развить более высокую мощность за счёт генерации большего давления.

Система подачи воздуха на бензиновых двигателях

Конструкция систем питания воздухом моторов любых моделей принципиальных отличий не имеет. Первый элемент — воздухозаборник, компонент двигателя, который отвечает за сообщение с атмосферой. Его устанавливают под капотом так, чтобы эффективно забирать воздушные массы на всех скоростных режимах. Раструб воздухозаборника закреплён корпусом головной оптики с правой или с левой стороны авто, около радиаторной решётки.

После попадания в заборник поток движется в фильтр. Это обязательный компонент воздушной системы двигателя, отвечающий за очистку потока от пыли. Если мельчайшие частицы из атмосферы будут беспрепятственно поступать в ДВС, начнётся интенсивный износ стенок цилиндров, что приведёт к поломке мотора. Фильтр очистки поступающего воздуха включает фильтрующий элемент и корпус. Устанавливают его в подкапотном пространстве недалеко от воздухозаборника, к корпусу авто крепят через резиновые демпферы.

Миновав фильтр, воздушный поток попадает во впускной патрубок. Это соединительная труба, предназначенная для дистанцирования элементов системы. В нижней части патрубка делают «ловушку» для воды. Это небольшое углубление, куда стекает жидкость, попавшая в устройство для подачи воздуха после преодоления глубоких луж.

В корпусе фильтра или во впускном патрубке устанавливают датчик, измеряющий скорость движения воздушных масс.

Регулирует обороты коленвала дроссельная заслонка. Механизм напрямую связан с педалью акселератора, при нажатии на которую увеличивается воздушный поток. В корпусе дросселя расположен регулятор холостых оборотов и датчик положения заслонки. Первый отвечает за поддержание минимального вращения коленвала, второй — передаёт информацию блоку управления о степени открытия механизма.

После дроссельной заслонки поток попадает во впускной коллектор. Это последняя деталь в схеме на пути подачи воздуха в цилиндры. Делают его из металла (сплава на основе алюминия) или пластика. Коллектор отвечает за формирование горючей смеси, которая в дальнейшем попадает в камеру сгорания. Впрыск горючего осуществляют инжекторы, установленные непосредственно в корпусе детали.

Система подачи воздуха в дизельный двигатель

Компоновка мотора, работающего на солярке, от бензинового практически не отличается. В схеме питания отсутствует дроссельная заслонка, установлен турбокомпрессор и реализован более сложный принцип формирования топливной смеси. В двигатель с дизельной аппаратурой и турбиной воздушный поток попадает через заборник, который представляет собой полный аналог элемента бензинового мотора. Очистка воздушной массы также происходит в фильтре. Однако для силовых агрегатов, устанавливаемых на спецтехнику, предусмотрена многоступенчатая фильтрация. В условиях сильной запылённости используют инерционный предварительный очиститель и другие подобные решения.

После фильтра воздушные массы попадают в центробежный нагнетатель. Турбина работает за счёт энергии отработанных газов и предназначена для генерации большего крутящего момента. Поток, проходя через нагнетатель, нагревается. Для его охлаждения предусмотрен промежуточный теплообменник — интеркулер. Элемент позволяет незначительно повысить мощность ДВС по сравнению с базовыми характеристиками.

Последний элемент системы — коллектор. В отличие от бензинового, в дизельном нет дроссельного узла, а воздух беспрепятственно попадает в цилиндры. Генерация крутящего момента регулируется количеством впрыскиваемого топлива. Однако в современных моторах заслонка всё же есть, но выполняет она другую функцию. Совместно с клапаном EGR она способна улучшить экологические показатели мотора на переходных режимах работы. Снижение токсичности выхлопных газов происходит за счёт повторного их использования при формировании горючей смеси.

Система регенерации выхлопных газов позволяет снизить их токсичность, но в то же время существенно сокращает ресурс силового агрегата. Моторы, оснащённые этой технологией, работают в 4-5 раз меньше до капитального ремонта.

Турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов

Большое количество энергии теряется с выхлопными газами двигателя. Очевидным решением является использование этой энергии для создания давления во впускном коллекторе с помощью компрессора, приводимого в действие турбиной от выхлопных газов. Обе турбины движутся совместно в турбонагнетателе. Форма турбины (2) и компрессора (1) могут быть подобраны так, чтобы обеспечить эффективность и, таким образом, высокий уровень нагнетания для стационарной работы с постоянным числом оборотов. Однако, для автомобильных двигателей, где требуется высокий крутящий момент для разгона на низких оборотах, конструкция будет довольно сложной. Низкая температура выхлопных газов вместе с небольшим количеством газов и необходимость разгона самого турбокомпрессора задерживает рост давления в компрессоре в начале разгона. Этот симптом называется «турбопровалом» для автомобильных двигателей с турбонаддувом.

Читать еще:  Что такое детонация в двигателе внутреннего сгорания

Турбонагнетатели, которые благодаря собственной низкой массе, регулируют даже на малые потоки выхлопных газов, были разработаны специально для использования на легковых и небольших грузовых автомобилях. Их приемистость, в частности в диапазоне низких оборотов, заметно улучшается при использовании таких турбонагнетателей.

Чтобы ограничить давление наддува и защитить турбокомпрессор, поток выхлопных газов (6) к турбине должен быть ограничен при высоких нагрузках и оборотах двигателя. Заслонка (4) открывается с помощью максимального давления нагнетаемого воздуха и отводит часть выхлопных газов в выхлопную трубу через байпасный (перепускной) канал (3).

Устройство и теория двигателей внутреннего сгорания

В данной статье разберем устройство и теорию двигателей внутреннего сгорания, рассмотрим из чего они состоят и как работают. Вы найдете основные понятия и термины, описывается конструкция и работа двигателя.

Автомобильные двигатели различают:

  • по способу приготовления горючей смеси — с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели),
  • по роду применяемого топлива — бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе),
  • по способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением,
  • расположению цилиндров — рядные и V-образные,
  • по способу воспламенения горючей (рабочей) смеси—с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).

Бензиновые – это двигатели, работающие на бензине, с принудительным зажиганием. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляют карбюраторные и инжекторные системы питания. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры.

Дизельные — это двигатели, работающие на дизельном топливе с воспламенением от сжатия. В дизельных двигателях смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением является система непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры.

Газовые — это двигатели, которые работают на пропано-бутановом газе, с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя, газ смешивается с воздухом. По принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых и мы не будем их рассматривать. Однако, если вы переоборудовали свой автомобиль «на газ», то советую изучить статью Газобаллонное оборудование. Схема ГБО.

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания:

  • кривошипно-шатунный механизм,
  • газораспределительный механизм,
  • система питания (топливная),
  • система выпуска отработавших газов,
  • система зажигания,
  • система охлаждения,
  • система смазки.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Для начала, возьмем простейший одноцилиндровый двигатель и разберемся с его устройством и работой. Рассмотрим протекающие в нем процессы, и выясним откуда все-таки берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Одна из основных деталей двигателя — цилиндр 6, в котором находится поршень 7, соединенный через шатун 9 с коленчатым валом 12. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз его прямолинейное движение шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 5 и выпускной клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала 14 через передаточные детали 15. Распределительный вал приводится во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения.

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Понятия и термины при работе двигателя

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — это крайнее верхнее положение поршня.

Нижняя мертвая точка (НМТ) — это крайнее нижнее положение поршня.

Ход поршня — это расстояние, пройденное от одной мертвой точки до другой. За один ход поршня коленчатый вал повернется на полоборота.

Камера сгорания (сжатия) — это пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра — это пространство, освобождаемое поршнем при перемещение его из ВМТ в НМТ.

Рабочий объем двигателя — это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л.) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших — в литрах.

Полный объем цилиндра — сумма объема камеры сгорания и рабочего объема.

Степень сжатия — это число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. В бензиновых двигателях степень сжатия бывает от 8 до 12, а в дизелях — от 14 до 18. Степень сжатия не стоит путать с компрессией, т.к. это два разных понятия.

Такт — процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называют четырехтактным.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

При работе поршневого двигателя внутреннего сгорания поршень совместно с верхней головкой шатуна движется в цилиндре поступательно (вверх – вниз), при этом коленчатый вал совместно с нижней головкой шатуна совершает вращательные движения. У подавляющего большинства двигателей, если смотреть на двигатель со стороны шкива, вращение коленчатого вала осуществляется по часовой стрелке. За один оборот коленчатого вала (360°) поршень в цилиндре совершает два хода (один ход вверх и один вниз).

При постоянной скорости вращения коленчатого вала двигателя, поршень в цилиндре движется с ускорением – замедлением. Наименьшие скорости движения поршня будут наблюдаться при его «крайних» положениях в цилиндре — в верхней (ВМТ) и нижней части (НМТ). В верхней и нижней части цилиндра поршень «вынужден» сделать остановку, чтобы поменять направление движения.


Рабочий цикл четырехтактного двигателя: а) впуск, б) сжатие, в) рабочий ход, г) выпуск.
Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Подробнее в статье Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя.

Об устройстве двигателя также рассказано в данных статьях:

  • Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы
  • Как работает двигатель (из цикла передачи ‘как это устроено’)

Возможные режимы вождения

Предупреждение

Не забывайте, что автомобиль с электроприводом работает бесшумно, и поэтому дети, пешеходы, велосипедисты и животные могут его не заметить. Особенно это важно помнить при движении на низкой скорости например в местах парковки автомобилей.

Предупреждение

Не оставляйте в закрытом непроветриваемом помещении автомобиль с включенным режимом вождения и неработающим двигателем внутреннего сгорания – при низком уровне заряда гибридного аккумулятора возможен автоматический запуск двигателя; в результате выхлопные газы могут причинить серьезный вред людям и животным.

Hybrid

  • Это стандартный режим вождения, когда электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания действует совместно.

При запуске двигателя в автомобиле устанавливается режим Hybrid . Система управления использует как электродвигатель, так и двигатель внутреннего сгорания – по отдельности или параллельно – и использует эти двигатели с учетом разгонной динамики, расхода топлива и комфорта. Возможность использования только электродвигателя зависит от энергозапаса гибридного аккумулятора и, например, необходимости обогрева или охлаждения салона.

При большом энергозапасе автомобиль может двигаться только на электротяге. При нажатии на педаль газа активируется только электродвигатель, который работает до достижения определенного уровня. Двигатель внутреннего сгорания запускается, когда этот уровень превышен и энергозапаса гибридного аккумулятора недостаточно для обеспечения мощности двигателя, которую водитель запрашивает, нажимая на педаль газа.

При низком энергозапасе (гибридный аккумулятор практически разряжен) необходимо заряжать аккумулятор, и поэтому двигатель внутреннего сгорания включается чаще. Для восстановления возможности использования только электрической тяги необходимо зарядить гибридный аккумулятор от гнезда 230 В перем. тока с помощью кабеля или на панели функций перейти к Charge .

Этот режим вождения обеспечивает низкое энергопотребление с комбинированным использованием электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания без ущерба для комфортного климата в салоне или впечатлений о вождения. Когда запрашивается более динамичное ускорение, используется максимальная дополнительная мощность электропривода.

Автомобиль также определяет, когда дорожные условия требуют использования полного привода, и при необходимости автоматически подключает этот режим. Полный привод и дополнительная мощность от электропривода доступны в любой ситуации независимо от уровня заряда аккумулятора.

Информация на дисплее водителя

Во время движения в гибридном режиме на дисплее водителя отображается указатель гибридной установки. Стрелка указателя гибридной установки показывает количество энергии, запрашиваемое водителем при нажатии педали газа. Метка между «молнией» и «каплей» показывает доступное количество энергии.

Дисплей водителя при использовании электрического двигателя и двигателя внутреннего сгорания.

На дисплее водителя также отображается, когда во время притормаживания автомобиля происходит подзарядка аккумулятора (регенерация).

  • Автомобиль работает на электрическом двигателе с максимально низким энергопотреблением и минимально возможным уровнем выбросом диоксида углерода.

В этом режиме вождения преимущественно используется гибридный аккумулятор. Это достигается, например, за счет увеличения пробега только на электротяге в результате ограничения некоторых функций климатической установки.

Режим вождения Pure доступен при достаточно высоком энергозапасе гибридного аккумулятора. В режиме Pure также запускается двигатель внутреннего сгорания, если энергозапас аккумулятора падает. Двигатель внутреннего сгорания также запускается

  • на скорости выше 125 км/ч (78 миль/ч)
  • если водитель запрашивает более высокий вращающий момент, чем электропривод может дать
  • при ограничениях в системах/компонентах например низкая наружная температура.

Этот режим вождения рассчитан на максимальную дальность пробега на электротяге и предназначен, прежде всего, для езды по городу. Режим Pure обеспечивает минимально возможный расход даже, когда гибридный аккумулятор разряжен. Климат в салоне регулируется в режиме Eco-климата, и на скользком дорожном покрытии автоматическое включение полного привода допускается при более сильной пробуксовке колес.

Eco-климат

Для снижения энергопотребления в режиме вождения Pure автоматически активируется eco-климат.

Примечание

С включением режима вождения Pure изменяются некоторые параметры настройки климатической системы и ограничиваются некоторые функции энергопотребителей. Некоторые настройки можно восстановить вручную, но функции начинают действовать в полном объеме только после отключения режима вождения Pure или выбора для режима вождения Individual полного спектра функций климат-контроля.

В случае запотевания стекол нажмите на кнопку режима максимального обдува стекол, который действует без ограничений.

Constant AWD

  • Благодаря приводу на все колеса повышается сцепление колес с дорожным покрытием и улучшается проходимость.

В этом режиме вождения в автомобиле включается полный привод. Специально подобранное распределение крутящего момента между передними и задними колесами обеспечивает хорошую проходимость, устойчивость и сцепление автомобиля с дорожным покрытием, например, на скользкой дороге, при движении с тяжелым прицепом или во время буксировки. Режим вождения Constant AWD можно задействовать в любой ситуации независимо от уровня заряда гибридного аккумулятора.

Привод на все четыре колеса обеспечивается запуском, как двигателя внутреннего сгорания, так и электрического двигателя, что приводит к повышенному расходу топлива.

В других режимах вождения автомобиль автоматически определяет необходимость подключения полного привода в зависимости от дорожного покрытия и при необходимости может задействовать электрический двигатель или двигатель внутреннего сгорания.

Power

  • Автомобиль приобретает более спортивный характер и быстрый отклик на подачу газа.

В этом режиме вождения используется комбинированная мощность двигателя внутреннего сгорания и электрического двигателя за счет привода на передние и задние колеса. Переключения передач происходят быстрее и с более четким положением передач, коробка передач отдает предпочтение передачам с более высоким тяговым усилием. Для этого режима характерны быстрый отклик на повороты рулевого колеса и более жесткая амортизация.

Привод на все четыре колеса обеспечивается запуском, как двигателя внутреннего сгорания, так и электрического двигателя, что приводит к повышенному расходу топлива.

Этот режим вождения рассчитан на максимально возможную разгонную динамику и отклик на подачу газа. В этом режиме для двигателя внутреннего сгорания изменяется отклик педали газа, схема переключения передач и действие системы давления наддува. При этом сохраняются максимально эффективные настройки шасси, отклики рулевого управления и тормозной системы. Режим вождения Power можно задействовать в любой ситуации независимо от уровня заряда гибридного аккумулятора.

Режим Power имеется также в версии Polestar Engineered * .

Individual

  • Режим вождения, соответствующий вашим предпочтениям.

Начните с выбора режима вождения, а затем отрегулируйте настройки в соответствии с предпочитаемыми ездовыми характеристиками автомобиля. Выбранные настройки сохраняются в профиле водителя.

Индивидуальный режим вождения доступен только после активирования на центральном дисплее.

Панель настроек Изображение схематичное – некоторые детали могут отличаться в зависимости от модели автомобиля. для индивидуального режима вождения.

На верхней панели нажмите Настройки .

Нажмите My Car Индивидуальный режим вождения и выделите Индивидуальный режим вождения .

В Фиксированные настройки выберите один из исходных режимов вождения: Pure , Hybrid , Power или Polestar Engineered * .

Вы можете выполнить следующие настройки:

  • Экран водителя
  • Усилие рулевого управления
  • Параметры силового агрегата
  • Характеристики тормоза
  • Управление подвеской
  • Климат-контроль ЕСО

КПД дизельного двигателя – заметная эффективность

Дизель является одной из разновидностей двигателей внутреннего сгорания, в котором воспламенение рабочей смеси производится в результате сжатия. Поэтому давление воздуха в цилиндре намного выше, чем у бензинового двигателя. Сравнивая КПД дизельного двигателя с КПД других конструкций, можно отметить его наиболее высокую эффективность.

При наличии низких оборотов и большого рабочего объема показатель КПД может превысить 50 %.

Следует обратить внимание на сравнительно небольшой расход дизельного топлива и низкое содержание вредных веществ в отработанных газах. Таким образом, значение коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания полностью зависит от его типа и конструкции. Во многих автомобилях низкий КПД перекрывается различными усовершенствованиями, позволяющими улучшить общие технические характеристики.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector