Заказать обратный звонок

Как работает двигатель с наддувом [часть 1]

Речь о двигателях с наддувом.

  • ВМТ – верхняя мертвая точка
  • 1800 – поворот коленчатого вала
  • Р – давление в камере сгорания

Как работает бензиновый двигатель?

В начале, когда заканчивается такт впуска (идет такт сжатия) идет нарастание давления, т.е. сжатие всей смеси. Потом, в определенный момент за какое-то количество градусов до ВМТ (верхняя мертвая точка) идет искра. Вся смесь воспламеняется. Далее идет нарастание давления, так чтобы пик давления приходился на ВМТ и чуть-чуть за нее. Далее все горит. Поршень идет вниз (прокручивает коленчатый вал). Камера сгорания увеличивается. Давление постепенно падает.

 

В режиме максимальных нагрузок

Вся система работает таким образом, что максимальное давление, которое может быть над поршнем, не превышает 50-60 атмосфер. Если превысить порог в 50-60 атмосфер, то это приведет к тому, что двигатель начнет работать с повышенной вибрацией, будут вызваны большие ударные нагрузки на детали механизма, что приведет к снижению мощности и  разрушению двигателя.

 

В режиме частичных нагрузок

Так как дросселем регулируется максимальное количество попадаемого воздуха в цилиндр, максимальное давление над поршнем достигает 15, 20, 30 атмосфер в зависимости от того, в каком режиме требуется двигаться на автомобиле, но порог 50-60 атмосфер это предел возможности атмосферного двигателя, тоже относится к двигателю с наддувом.

График работы атмосферного двигателя и двигателя с наддувом

Мощность в двигателе с наддувом

К примеру, для расчета возьмем:

  • цилиндр 500 см3
  • камера сгорания 50 см3
  • степень сжатия 10-11 единиц

При работающем двигателе, когда смесь сжимается и воспламеняется в районе ВМТ, то кривошип (шатун относительно коленчатого вала) имеет угол развала 1800. При этом хоть давление над ним будет 50-60 атмосфер работа будет равно нулю, потому что передача крутящего момента (передача энергии газа), т.е. крутящий момент не происходит, все стоит друг на друге, давление идет в коренные шейки коленчатого вала. Крутящий момент начинает появляться и передача энергии газа идет тогда, когда коленчатый вал прокручивается на какое-то количество градусов вперед, скажем на 150 он прокручивается и когда появляется некий угол развала, т.е. он становится < 1800 (допустим, он становиться 170-1600), когда есть угол, куда передавать энергию. При этом, когда образуется угол между кривошипом, дальше коленчатый вал прокручивается, угол становится еще больше, т.е. условия для передачи крутящего момента лучше, но при этом при всем поршень двигается вниз и изначальная камера сгорания увеличивается, т.е. изначально у нас условия, что при объеме 50 см3 у нас давление будет пусть даже 60 АТМ. При этом поршень двигается вниз. Допустим, он прошел какую-то величину, занял какое-то новое местоположение. И вся камера сгорания которая была изначально, скажем с 50 см3 она увеличилась до 100 см3, но количество газа которое было изначально под давлением у нас не изменилось изначальное давление 60АТМ соответственно если объем камеры сгорания увеличился в 2 раза, то давление соответственно упало, скажем, грубо в 2 раза. Было 50 см3 стало 100 см3. Эффективное давление вместо 60 АТМ стало 40-30 АТМ. При этом, когда образуется развал между кривошипом и шатуном, когда можно передать крутящий момент на коленчатый вал и соответственно далее на коробку передач и далее на колеса. Давление эффективное, которое давит на поршень, становится значительно меньше соответственно и весь эффект, если теоретически сохранилось изначальное давление, то мощность и крутящий моменты были бы больше. В данном случае давление тем меньше чем далее проворачивается, опускается коленчатый вал в поршень и эффективность соответственно меньше и меньше.

В двигателе же с наддувом с этим нюансом и идет борьба, т.е. вся система работает аналогичнейшим образом. Имея давление над поршнем 50-60 АТМ, но разница в том, что двигатель с наддувом будет иметь камеру сгорания (при степени сжатия 6-7 ед.)  100 см3. При этом система работает следующим образом. При пониженной степени сжатия при увеличенном давлении впуска, т.е. при наддуве загоняется большее количество воздуха. Естественное есть свои нюансы наддува. Нельзя сказать, что при 1 баре наддува в 2 раза больше воздуха попадет в цилиндр, чем при атмосферном давлении. Потому что на это влияет температура самого воздуха, впуск и выпуск, конструкция каналов, остаток выпускных газов. Принцип заключается в том, чтобы не превысить максимально давление в 60 АТМ, иначе это приведет к детонации смеси, которая еще не загорелась будет взрываться произвольно и приведет к разрушению двигателя. Поэтому степень сжатия в таком двигателе понижается. Если при той же степени сжатия загнать большее количество воздуха, то соответственно в конце такта сжатия давление будет куда больше и это приведет детонации и разрушению двигателя. Степень сжатия понижается и подбирается таким образом, чтобы в конечно итоге при использовании наддува, будь это 0.5, 0.7 или 2, 3 бара в зависимости от конструкции двигателя, в идеале добиваются того, чтобы в конце такта сжатия и при воспламенении всей смеси давлении в камере сгорания не превышало 50-60 АТМ. В идеальных условиях система работает таким образом. В атмосферном варианте у нас было 50-60 АТМ при объеме 50 см3. В двигателе с наддувом те же самые 50-60 АТМ будут при объеме 100 см3 камеры сгорания. При этом максимальное давление остается  тоже самое, но количество газа в камере сгорания больше. В последующем, когда идет далее рабочий ход, проворачивается коленчатый вал и образуется какой то угол развала между шатуном и коленчатым валом и поршень проходит вниз. В итоге получается что была камера сгорания 50 см3 стало 100 см3, давление падает сильно, а ( с наддувом) была камера сгорания 100 см3, прошел поршень и добавилось +50 см3. При этом получается то что и изначально, т.к. газа было больше при одном и том же давлении, то увеличение объема на туже самую величину влечет за собой намного меньшую потерю давления газа. И при том, когда появляется развал, именно угол, куда можно передавать энергию газа в коленчатый вал (крутящий момент). Преобразование давления в этот момент над поршнем значительно будет больше чем у атмосферного двигателя. Допустим если в 1-ом случае 30-40 АТМ, то в двигателе с наддувом будет 50 АТМ. За счет того, что давление сохраняется над поршнем дольше за счет этого передача крутящего момента идет намного эффективнее и отсюда появляется мощность и момент.

Все двигатели с наддувом, в независимости от того, какой используется наддув либо 0.5-0.7, 2-3 бара работают по вышеописанной схема. Разница лишь в том, что при использовании наддува 0.7 степень сжатия не сильно понижается и система настраивается таким образом, чтобы система не выходила за пределы этого графика. Если двигатель используется с наддувом 2-3 бара, то степень сжатия и настройке двигателя учитывают все эти нюансы, т.е. степень сжатия понижается. Либо большой наддув ставится на высокие обороты, чтобы компенсировать узкую фазу распределительного вала, но в любом случае вся система любого двигателя с наддувом работает нормально и не выходит из строя когда система работает в этом балансе не превышая выше параметров 50-60 АТМ. Естественно проконтролировать это на двигателе в идеальных условиях, т.е. никогда не превысить эти параметры в принципе невозможно.

К сожалению, т.к. невозможно проконтролировать и настроить так, чтобы четко всегда был один и тот же режим потому что параметров от которых зависит величина очень много. Поэтому на двигатели с наддувом ставят более массивные поршни, делается запас по прочности значительно больше, чтобы двигатель в какой то момент мог выдерживать перегрузки, когда система выходит за баланс 50-60АТМ и появляется излишняя нагрузка, разные детонационные стуки, чтобы двигатель не развалился.

В народе ходят такие разговоры: «Зачем что-то делать с головкой? Зачем что-то делать с впускным коллектором? Если мощности будет не хватать, то мы дадим больше наддува!». Такой подход в крайне неверный, т.к. система должна работать в своем сбалансированном режиме.

Допустим, у вас есть автомобиль.  Стоит на нем двигатель объемом 1.2 литров. Вот вы едете на таком авто. У вас есть какая-то динамика, т.е. вас все устраивает. И в какой-то момент у вас на авто спускают колеса. И там давление вместо 2 бар получается 0.5 бар. Естественно, раз колеса спущены, соответственно тратится больше энергии для того, чтобы катить машину по трассе. Падает динамика, мощностные показатели, вообще авто становится более вялым. Способ решения такой проблемы накачать колеса и все вернется на круги своя, но можно решить задачу по-другому. Можно заменить двигатель. Вместо 1.2 поставить 1.8. При этом двигатель 1.8 на спущенных колесах будет выдавать динамику, схожую с двигателем 1.2 на накаченных колесах. Решение не грамотное. Вместо того, чтобы настроить систему, меняется силовой агрегат. Тоже самое касается и турбодвигателя. Добавив наддува в надежде на то, что это компенсирует какие-то параметры, которые небыли учтены при изначальной постройке двигателя. Начиная с впускных-выпускных каналов настройке распредвалов и т.д. Все это приводит к том, что двигатель работает с большими перегрузками и соответственно такой двигатель долго ходить не будет.

Запросить прайс-лист

Вы можете запросить прайс-лист на автозапчасти по всем заводам. И мы проконсультируем вас!

Новости
30.04.2020 Качественная и быстрая замена топливного фильтра
Своевременная замена топливного фильтра обязательна для любых марок авто, так как от этого зависит срок службы топливной системы и могут существенно сократиться расходы владельца на ремонт.
17.04.2020 Что нужно знать о свечах зажигания - три важных пункта
Как правильно выбирать свечи зажигания автомобиля, виды
26.03.2020 Профессиональная замена тормозных колодок
Каждое транспортное средство нуждается в регулярном осмотре тормозных колодок, а при обнаружении признаков износа - их замене.
17.03.2020 Гарантия качества запчастей INA и как отличить подделку
Гарантийный срок на запчасти компании INA, претензии по гарантии. Как отличить качественную оригинальную деталь от подделки.
Показать все новости





Заявка на сотрудничествоОтзывы клиентов
Отзывы
« Покупаю в данном магазине запчасти на свою машину не первый раз, качество обслуживания и качество запчастей на высшем уровне.Цены на запчасти во много раз дешевле чем у нас в магазинах.Реко мендую!!!»

Сергей г.Белгород
05.12.2018
« К моему большому разочарованию Эта фирма не работает по мелким заказам,только от 30.000руб. Очень жаль.Заказал фонарь на Ларгус за 750руб,мне отказали.»

Шарипов... г.Орск
04.07.2017
« Заказывал ремкомплект шрусов для кардана Серп и Молот на нива шевроле. Хотелось бы выразить менеджеру Алексею респект после оплаты очень оперативная отправка ТК. Груз получен упаковка нормальная.»

Сергей г.Урюпинск
06.05.2016
« Покупал кардан на ниву, в день оплаты сразу отправили что очень порадовало, упаковка товар супер, сервис на 5+ всем советую!!!»

Игорь г.Самара
05.05.2016
 
Нажимая на кнопку "Отправить" Вы даете согласие на обработку персональных данных

 

Заявка принята!
Мы перезвоним вам.

x
Запрос оптового прайс-листа
Нажимая на кнопку "Отправить запрос" Вы даете согласие на обработку персональных данных
Отменить
x
Укажите номер телефона.
Мы перезвоним вам.
Нажимая на кнопку "Жду звонка" Вы даете согласие на обработку персональных данных
Отменить