Способы повышения мощности двигателя

Чтобы увеличить среднее эффективное давление, необходимо в цилиндр за цикл подать большее количество топлива, а для полного его сгорания - большее количество воздуха. Это реализуется путем увеличения количества свежего заряда, нагнетаемого в цилиндр давлением. Данный способ называется наддувом двигателя. При этом среднее эффективное давление увеличивается практически пропорционально увеличению плотности свежего заряда.

На рис. 7.7 показан наддув с механическим приводом от коленчатого вала, а на рис. 7.8 - турбонаддув, где для привода центребежного компрессора 1 используется энергия отработавших (ОГ), которая реализуется в турбине 2, конструктивно объедининой с компрессором в единый агрегат, который называется тур компрессором.

По величине создаваемого давления на входе в цилиндр различают наддув низкий (до 0,15 МПа), средний (0,15-0,2 МПа) и высокий (более 0,2 МПа). При этом эффективная мощность двигателя увеличивается на 20-30, 40-50 и более 50 % соответственно.

Рис. 7.7. Наддув с механическим приводом Рис. 7.8. Турбонаддув:

1 - компрессор; 2 — турбина

Применение наддува в двигателях с искровым зажиганием осложняется возникновением детонационного сгорания и более вы­сокой тепловой напряженностью лопаток турбины.

Анализируя уравнение 7.1., можно определить и другие спо­собы увеличения мощности двигателя:

• увеличение рабочего объема V_hдвигателя является наиболее
простым способом повышения мощности. При этом происходит практически пропорциональное изменение массы заряда поступающего в цилиндры, что соответственно влияет на увеличению эффективной мощности.

Рабочий объем может быть увеличен как путем увеличена габаритных размеров цилиндров, так и повышением их числа несмотря на то, что увеличение габаритных размеров имеет свои преимущества, этот способ имеет такой существенный недостаток, как пропорциональный рост массы шатунно-поршневой группы, что увеличивает силы инерции деталей и снижает максимальную частоту вращения коленчатого вала;

• увеличение плотности воздуха р можно получить с помощью
наддува;

• рост коэффициента наполнения может быть обеспечен путем создания более совершенных конструкций впускных трубопроводов и увеличения числа впускных клапанов, а также переводом бензиновых двигателей с карбюраторной системы питания к системе впрыска;

• конструктивное совершенствование двигателей для увеличения η_м. Так, используя новые материалы, можно снизить механические потери на трение, а совершенствование газораспределительного и других механизмов обеспечивает снижение насосных потерь и потерь на привод вспомогательных узлов.

• повышение индикаторного КПД η_і которое зависит от
личных факторов, рассматривалось в подразделе 4.2.3;

• согласно формуле (7.1) увеличение частоты вращения коленчатого вала п должно привести к пропорциональному росту N_е. Однако увеличение быстроходности вызывает рост газодинамического сопротивления при впуске свежего заряда, в результате чего понижается коэффициент наполнения. Кроме этого возрастают механические потери, тепловая и механичекая напряженность деталей. Поэтому повышение быстроходности двигателя должно сопровождаться соответствующий конструктивными решениями, снижающими отрицательные последствия увеличения значений п;

• использование обедненных горючих смесей приводит к плохой их воспламеняемости от электрического разряда, а применение электрофакельного зажигания существенно усложняет конструкцию двигателя, в частности газораспределительного механизма.

Эффективным способом увеличения мощности двигателя является улучшение смесеобразования, особенно в дизелях. Перспективным в этом направлении остаются создание топливной аппаратуры обеспечивающей высокое качество распыления, и интенсификаю турбулизации заряда в цилиндрах двигателя и камере сгорания, дробнее способы смесеобразования описаны в главе 8.

Контрольные вопросы

1. Как и почему изменяются основные параметры по нагрузочной характеристике дизеля?

2. Как и почему изменяются основные параметры по нагрузочной характеристике двигателя с искровым зажиганием?

3. Как и почему изменяются основные параметры двигателя по скоростной характеристике?

4. Как и почему изменяются основные параметры двигателя по регулировочной характеристике от состава смеси?

5. Как и почему изменяются основные параметры двигателя по регулировочной характеристике от угла опережения впрыскивания дизеля?

6. Как и почему изменяются основные параметры двигателя по регулировочной характеристике от угла опережения зажигания?

7. Как снимается нагрузочная характеристика?

8. Как снимается регулировочная характеристика двигателя с искровым зажиганием по составу смеси?

9. Как снимается регулировочная характеристика по углу опережения зажигания?

10. Как снимается скоростная характеристика?

11. Для чего необходима внешняя скоростная характеристика?

12. Сформулируйте назначение регуляторной характеристики.

13. Перечислите способы повышения мощности двигателя.

14. Напишите в развернутом виде формулу эффективной мощности.