Файл: Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник.pdf

Несмотря на сложность цикла, удельная масса такой установки составляет 1,4 кг/кВт. Удельный расход топлива при температуре газа перед турбиной 1200 К и максимальной мощности составляет 345 г/(кВт-ч). Общая степень повышения давления л^в двух сту­

от угловой скорости и>е%. На приведенном графике видно, что по своим тяговым качествам двухвальная газотурбинная уста­ новка значительно превосходит поршневой двигатель внутреннего сгорания, что является очень важным преимуществом для тран­ спортного сплового агрегата.

§ 2. НАДДУВ ДВИГАТЕЛЕЙ

Для наддува двигателей используют центробежные пли объемные нагнетатели.

Центробежный нагнетатель приводится в действие коленчатым валом двигателя (рпс. 29, а) пли специальной газовой турбиной, в которой используют энергию отработавших газов двигателя (рис. 29, б) В последнем случае топливная экономичность двигателя улучшается в результате использования кинетической энергии отработавших газов.

Нагнетатель с приводом от коленчатого вала работает следую­ щим образом. Атмосферный воздух засасывается в нагнетатель 1 (рис. 29, а), в котором сжимается до необходимого давления. Сжа­ тый воздух при такте впуска поступает по трубопроводу 2 в ци­ линдр двигателя. В этом случае часть мощности, развиваемой двигателем, затрачивается на приведение в действие нагнетателя.

Газотурбинный нагнетатель работает несколько иначе. Отрабо­ тавшие газы-двигателя по трубопроводу 4 (рис. 29, б) поступают через сопловый аппарат 5 к лопаткам 8 газовой турбины и совер­

76

шают полезную механическую работу, после чего отводятся по трубопроводу 6. Колесо газовой турбины и крыльчатка нагнета­ теля 7 установлены на одном общем валу. Сжатый нагнетателем воздух при впуске по трубопроводу 3 поступает в цилиндр, что обеспечивает значительное повышение коэффициента наполнения двигателя.

При наддуве массовое наполнение цилиндра воздухом больше, чем без наддува. Поэтому в цилиндре можно сжигать большее коли­ чество топлива, что обеспечивает более высокие температуры и давления. Давление наддува у дизелей ограничивает тепловая и механическая напряженность деталей кривошипно-шатунного

а)

Ряс. 29. Схемы привода центробежного нагнетателя для наддува двигателя:

тателя; S — лопатки газовой турбины

механизма. У карбюраторных же двигателей давление воздуха ограничивает главным образом возникновение детонационного сгорания топлива, вследствие чего при наддуве следует уменьшать степень сжатия (до определенного предела.)

Нагнетатель карбюраторного двигателя устанавливают перед карбюратором (рис. 30, а) или за карбюратором (рис. 30, б). В пер­ вом случае в нагнетателе сжимается воздух, а во втором — горю­ чая смесь. (

Если нагнетатель установлен до карбюратора, то последний находится под давлением и поэтому должен быть достаточно гер­ метичным. В этом случае возможно уменьшить размеры карбюра­ тора и отказаться от подогрева смеси после пуска и во время про­ грева двигателя при малых зтловых скоростях, так как температура воздуха, выходящего при этом из нагнетателя, достаточно высока.

77

Еслп ;т;е нагнетатель расположен за карбюратором, то между карбюратором и цилиндром образуется большой объем, заполнен­ ный горючей смесью, что может вызвать повышенную конденсацию топлива при пуске п прогреве двигателя.

Объемные нагнетатели могут быть одно роторными (рис. 30, в) и двухроторными (рис. 30, г). Принцип действия однороторпого нагнетателя (см. рис. 30, в) заключается в следующем. На валу 1, эксцентрично расположенном в барабане 4 корпуса 5, укреплен ротор 6 с радиальными пазами А , в которые вставлены лопатки 3. При вращении ротора лопатки под действием центробежных сил прижимаются к барабану 4, имеющему окна 2, в результате чего

Рис. 30. Схемы расположения центробежного нагнетателя и схемы объемных нагнетателей:

пространство между соседними лопатками уменьшается, и воздух, заключенный в нем, сжимается. Для уменьшения износа лопаток барабан устаповлен в корпусе свободно и может вращаться.

Принцип действия двухроторного нагнетателя (см. рис. 30, г) состоит в следующем. На двух параллельных валах 1, располо­ женных в корпусе 5 нагнетателя, укреплены два двухлопастных ротора 6. Валы роторов при помощи шестерен 7 соединены между собой и вращаются в разные стороны. Воздух под действием раз­ режения поступает в нагнетатель через нижний патрубок и запол­ няет объем между роторами и корпусом. Затем этот объем воздуха переносится в полость нагнетапия и выталкивается через верхний патрубок.

Для автомобильных карбюраторных двигателей нагнетатели применяют сравнительно редко, так как при этом значительно

78

возрастает тепловая и механическая напряженность деталей кри­ вошипно-шатунного механизма, что снижает долговечность дви­ гателя. Для уменьшения износа автомобильного двигателя при наддуве нагнетатель следует включать только при полных нагруз­ ках, а при частичных — выключать его.

Широкое распространение получили нагнетатели для карбюра­ торных двигателей гоночных автомобилей. Целесообразно приме­ нение нагнетателей для карбюраторных двигателей и дизелей, которые установлены на автомобили, работающие в высокогорных условиях, когда снижение мощности двигателей может быть до­ вольно значительным.

У двухтактных дизелей нагнетатель служит не только для небольшого наддува воздуха в цилиндры двигателя, но также и для продувки цилиндров.

§ 3. ВПРЫСК ЛЕГКОГО ТОПЛИВА

При впрыске легкого топлива в цилиндры двигателя с принудитель­ ным воспламенением смеси от электрической искры повышается коэффициент наполнения в результате снижения сопротивлений в системе впуска, и топливо между цилиндрами распределяется равномерно.

С помощью насоса топливо через форсунку впрыскивают непо­ средственно в цилиндр (рис. 31, а), во впускной трубопровод (рис. 31, б) или во впускной канал в головке цилиндров (рис. 31, в).

Рис. 31. Способы впрыска топлива в двигателях с принудительным воспламенением:

а — в цилиндр: б — во впускной трубопровод; в — во впускной канал

В случае впрыска непосредственно в цилиндр топливо следует подавать только строго дозированными порциями, а при впрыске во впускной трубопровод или впускной канал головки — как дози-, рованными порциями, так и непрерывной струей. Коэффициент наполнения njln этом увеличивается вследствие уменьшения сопро­ тивлений в системе впуска (отсутствует карбюратор и увеличена площадь проходного сечения впускного трубопровода, устранен предварительный подогрев .воздуха, поступающего в цилиндры).

79

Равномерное распределение топлива между цилиндрами дви­ гателя создает благоприятные условия для работы двигателя иа обедненпых смесях. Карбюраторные двигатели работают на смесях

мости среднего эффективного давления от коэффициента избытка воздуха для одноцилиндрового двига­ теля с карбюратором (кривая 1) и впрыском легкого топлива в цилиндр (кривая 2). На приведенном графике видно, что наи­ большее превышение давления р с в двигателе с впрыском бензина над давлением р е карбюраторного двигателя имеет место при работе на обогащенных смесях.

§ 4. ФАКЕЛЬНОЕ ЗАЖИГАНИЕ

Факельное зажигание смеси обеспечивает нормальную работу дви­ гателя на бедных смесях, что улучшает его топливную экономич­ ность.

Схема камеры сгорания двигателя с факельным зажига­ нием смеси показана на рис. 33. Камера сгорания состоит из

Наполнение камер бедной и обогащенной смесями происходит во время впуска через клапаны 2 и 6. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания 7 проскакивает искра, воспламе­ няющая обогащенную смесь в предкамере. Давление в предкамере резко возрастает, в результате чего из предкамеры через каналы А выбрасываются в основную камеру факелы пламени. Из-за боль­ шой поверхности контакта и интенсивного вихревого движения факелы воспламеняют бедную смесь в основной камере и обеспе­ чивают сгорание ее с высокими скоростями.

Применение факельного зажигания бедной горючей смеси значительно улучшает топливную экономичность двигателя. Этот способ зажигания обеспечивает устойчивую работу двигателя

80

обеспечивает также полное сгорание топлива и возможность неко­ торого повышения степени сжатия двигателя.

На рис. 34 показана головка одного из цилиндров двигателя ГАЗ-51Ф с факельным зажиганием, разработанного на Горьков­

91