Система подготовки воздуха. наддув двигателей

Способы очистки воздуха.В окружающем автомобиль воздухе всегда присутствует пыль в количестве от 0,0001 до 0,1 г/м³ (высо­кая запыленность), а иногда даже до 2 г/м³ («нулевая видимость»). При попадании в цилиндры пыль, смешиваясь с маслом, образует абразивную пасту, которая резко повышает интенсивность изна­шивания трущихся пар (цилиндр — поршень, поршень — кольца, кольца — цилиндр). Поэтому воздух при подаче в цилиндры нуж­но подготовить — очистить от пыли.

Для очистки воздуха применяют три способа:

фильтрацию — загрязненный воздух проходит через фильтрую­щий элемент (чаще всего из специальной бумаги);

инерционный — движущийся с большой скоростью воздух резко меняет направление. Под действием возникающих при этом цент­робежных сил из потока воздуха к стенкам корпуса выбрасывают­ся тяжелые механические примеси;

контактный — в процессе движения воздух контактирует с липким веществом (маслом), к которому и прилипают механичес­кие частицы.

Воздухоочистители.Приборы для очистки воздуха называют воз­духоочистителями. Во всех воздухоочистителях использован комби­нированный способ очистки. Однако по основному способу различа­ют сухие и мокрые (в них применяют масло) воздухоочистители.

Требования к воздухоочистителям: высокая степень очистки воздуха; малое сопротивление проходу воздуха, чтобы не снижать наполнение цилиндров; простота конструкции и технического об­служивания.

Сухие воздухоочистители применяют почти на всех автомоби­лях. Их основой является одноразовый фильтр-патрон (рис. 6.3), в котором между крышками запрессованы края фильтровальной бумаги. Для лучшей очистки и меньшего сопротивления воздуху поверхность бумаги должна быть большой. Чтобы уменьшить раз­меры фильтра, бумагу складывают гармошкой. Поверх гармошки размещают обечайку из плотного картона для предохранения Фильтровальной бумаги от повреждений, а поверх фильтра-патрона — дополнительный пороло­новый фильтр 3. В таком виде патрон устанавливают в корпу­се 8 и закрывают крышкой 10, стягивая барашковой гайкой 1. Комбинированные воздухо­очистители. В сельскохозяй­ственных моделях двигателей применяют многоступенчатую систему очистки. Первая ступень — воздухозаборник 1 (рис. 6.4, а), который поднят высоко над кабиной. Воздух входит под колпак по касательной через его нижние косые щели и закручивается с большой скоростью. Благо­даря конической форме колпака скорость закрутки вверху увели­чивается. Механические примеси отбрасываются к стенкам и че­рез отверстия А выбрасываются наружу. На этой ступени приме­нен инерционный способ очистки. Далее воздух идет по трубе 2 и через гофрированное соединение 3.

Вторая ступень — сухой воздухоочиститель с двойным фильт­ром-патроном 12 (рис. 6.4, б), который действует аналогично опи­санному выше фильтру автомобиля ВАЗ.

Наддув двигателей. Мощность двигателя зависит прежде всего от количества топлива, которое можно сжечь в цилиндре в тече­ние одного цикла. Оно, в свою очередь, зависит от количества воздуха, подаваемого в цилиндр при впуске. Если воздух нагнетать в цилиндр под давлением, то масса его будет больше, следователь­но, можно больше сжечь топлива. Такой способ подачи воздуха называют наддувом. Двигатели без наддува часто называют двига­телями со свободным впуском. При наддуве в цилиндры двигателя подается дополнительное количество воздуха.

Наддув бывает принудительный, когда воздух нагнетается меха­ническим насосом с приводом от коленчатого вала, и газотурбин­ный (турбонаддув), когда воздушный насос приводится в действие от газовой турбины, вращаемой отработавшими газами на выпуске из цилиндра.

Принудительный наддув применяют очень редко, так как для этого требуются дополнительные затраты энергии, а следователь­но, и топлива.

Газотурбинный наддув наиболее распространен. Турбокомп­рессор, состоящий из насосного и турбинного колес, устанавливают на двигателе. Отработавшие газы из цилиндра че­рез выпускной коллектор поступают к турбине и вращают ее вал с частотой 15...100 тыс. мин~'. На одном валу с турбиной установле­но насосное колесо (осевой компрессор), которое нагнетает воз­дух во впускной коллектор. Наддув в зависимости от давления на­гнетания бывает низкий (давление до 0,15МПа), средний (до 0,22 МПа) и высокий (более 0,22 МПа).

Преимущества газотурбинного наддува: мощность двигателя возрастает примерно пропорционально степени наддува (отноше­нию давления после компрессора к атмосферному); КПД двигате­ля увеличивается на 2...5 %: удельный расход топлива снижается на 3...5 г/кВт • ч.

Недостатки: высокая стоимость системы (до 10...15 % стоимос­ти двигателя), обусловленная применением высоколегированных жаростойких сталей и требованиями балансировки колес, враща­ющихся с высокими скоростями; ухудшение приемистости двигателя (он дымит из-за нехватки воздуха для сгорания топлива в момент разгона, так как при резком увеличении подачи топлива турбина набирает скорость вращения не сразу); сильный шум на высоких частотах (характерный свист); нагрев воздуха при высо­кой степени сжатия, что приводит к снижению его плотности (для устранения этого эффекта ставят дополнительный воздушный ра­диатор).

Приемистость — свойство двигателя быстро реагировать на изменение нагрузки.