Турбонаддув в поршневых ДВС

Основной целью конструирования и создания тепловых двигателей является получение полезной работы за определённое время, т.е. обеспечение необходимой мощности. Мощность зависит работы цикла l ₀, и следовательно, от массового расхода рабочего тела. В поршневых ДВС расход рабочего тела (практически атмосферного воздуха) определяется его плотностью на всасе ρ ₁ = p ₁/ RT _l, рабочим объёмом цилиндра V _h = V ₁ – V ₂ = V ₁ (1 – e^-1) и числом оборотов n, об/мин коленчатого вала двигателя, точнее числом циклов, совершаемых рабочим телом в единицу времени.

Таким образом, мощность двигателя, кроме прочего, линейно зависит от скорости вращения коленчатого вала (от числа оборотов n), от объёма цилиндра V _h и от давления всасываемого воздуха р ₁. Увеличивать число оборотов двигателя безгранично нельзя по многим причинам, одна из которых состоит в том, что скорость горения топлива (взрыв в бензиновом и горение в дизельном двигателе) хотя и велика, но ограничена, а значит, за время нахождения горючей смеси в цилиндре она должна успеть полностью сгореть. Увеличение рабочего объёма цилиндра двигателя влечёт за собой утяжеление установки и рост её габаритов, и в частности для большинства транспортных установок непригодно. Третья возможность – увеличение давления р ₁ воздуха на всасе. Увеличение давления можно осуществить с помощью небольшого высокооборотного центробежного компрессора, на привод которого используется рассеиваемая в глушителе и в атмосфере кинетическая энергия выхлопных газов, подаваемых на небольшую, но высокооборотную турбину. Такая организация повышения давления на всасе и, следовательно, мощности двигателя носит название турбонаддува. Схема дизельного двигателя с турбонаддувом приведена на рисунке.

Применение турбонаддува позволяет повысить мощность двигателя до 1.5...2 раз.

Вопросы для самопроверки

1. Как изменяется термический КПД двигателя с увеличением степени адиабатического сжатия?

2. Что такое степень сжатия и степень повышения давления?

3. От каких величин и как зависит работа и КПД цикла с подводом теп­лоты при постоянном объеме?

4. От каких величин и как зависит работа и КПД цикла с подводом теп­лоты при постоянном давлении?

5. Степень сжатия в двигателях, работающих по циклу Дизеля выше или ниже, чем у двигателей, работающих по циклу Отто?

6. Из каких термодинамических процессов процесс сгорания топлива в двигателях, работающих по циклу Тринклера?

7. Какие величины степеней сжатия используются в циклах Отто, Дизеля и Тринклера? У каких из них наиболее высокий КПД?

8. Каковы пути увеличения мощности двигателя?

9. За счет чего увеличивается полезная работа при организации наддува?