Наддув ДСВ с промежуточным охлаждением воздуха

Актуальная задача повышения мощности двигателя внутреннего сгорания имеет несколько решений. Наиболее распространенное — наддув, то есть, увеличение подачи воздуха в цилиндры в каждую единицу времени. Мощность двигателя зависит от количества сжигаемого топлива, но рабочая смесь состоит из топлива и воздуха в пропорции 1:13 или 1:16, поэтому вместе с топливом в цилиндры необходимо нагнетать и большой объем воздуха.

Основные виды наддува, применяемые в двигателях внутреннего сгорания:

• механический, при котором воздух накачивается компрессором, работающим от энергии двигателя;
• турбонаддув, когда подача воздуха производится с помощью турбины, приводимой в действие энергией выхлопных газов.

При турбонаддуве турбина и компрессор закреплены на одном валу. Поток выхлопных газов раскручивает крыльчатку центробежной турбины, вращение передается центростремительному компрессору. При достижении частоты вращения 50-100 тыс. об/мин воздух отбрасывается к периферии крыльчатки компрессора, в центре создается разрежение, приводящее к всасыванию воздуха.

Проблемы при наддуве

При нагнетании воздуха дополнительное давление увеличивает степень сжатия двигателя, увеличивая его склонность к детонации. Кроме того, при увеличении частоты вращения коленвала растет объем отработавших газов, все больше раскручивающих компрессор, который подает в цилиндры все больше воздуха. Мощность двигателя растет, увеличивая количество отработавших газов с последующим ростом числа оборотов турбины. Без принятия специальных мер процесс приводит к разрушению двигателя или турбокомпрессора.

Промежуточное охлаждение

Процесс сжатия воздуха приводит к повышению его температуры. Нагревает воздух и сам турбокомпрессор. В результате резкого нагрева плотность воздуха снижается. В современных системах наддува часто применяют промежуточное охлаждение воздуха, поступающего от турбокомпрессора. Для этого сжатый в турбокомпрессоре воздух пропускают через теплообменник (интеркулер), охлаждающий его до температуры 50-60 градусов. Охлажденный воздух становится плотнее, что позволяет улучшить наполнение цилиндров и снизить вероятность детонации. Охлаждение воздуха увеличивает мощность двигателя с наддувом на 20%, при этом снижая расход топлива.