Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Концепция в конструкции двигателя
Concept in engine design
В двигателе внутреннего сгорания наддув – это использование турбонаддува или механического нагнетателя для повышения плотности впускаемого воздуха. Двигатели без наддува классифицируются как атмосферные.
In an internal combustion engine, forced induction is where turbocharging or supercharging is used to increase the density of the intake air. Engines without forced induction are classified as naturally aspirated.
Обзор
Принудительная индукция часто используется для увеличения мощности двигателя. Это достигается за счет сжатия воздуха, поступающего во впускной коллектор, что увеличивает массу воздушно-топливной смеси в камере сгорания. Двигатель с естественной аспирацией ограничен максимальным давлением воздуха во впуске, равным атмосферному; однако двигатель с принудительной индукцией создает "наддув", при котором давление воздуха выше атмосферного. Поскольку плотность воздуха возрастает с давлением, это позволяет большему количеству воздуха поступать в камеру сгорания. Теоретически, анализ термодинамического цикла второго закона предполагает, что увеличение среднего эффективного давления в камере сгорания также повысит тепловую эффективность двигателя. Однако, такие факторы, как охлаждение камеры сгорания, предотвращение детонации и ограничение выбросов NOx, могут приводить к тому, что двигатели с принудительной индукцией не всегда более экономичны, особенно в случае высокопроизводительных двигателей.
Forced induction is often used to increase the power output of an engine. This is achieved by compressing the intake air, to increase the mass of the air fuel mixture present within the combustion chamber. A naturally aspirated engine is limited to a maximum intake air pressure equal to its surrounding atmosphere; however a forced induction engine produces "boost", whereby the air pressure is higher than the surrounding atmosphere. Since the density of air increases with pressure, this allows a greater mass of air to enter the combustion chamber. Theoretically, the vapour power cycle analysis of the second law of thermodynamics would suggest that increasing the mean effective pressure within the combustion chamber would also increase the engine's thermal efficiency. However, considerations (such as cooling the combustion chamber, preventing engine knock and limiting NOx exhaust emissions) can mean that forced induction engines are not always more fuel efficient, particularly in the case of high performance engines.
Дизельные двигатели
Четырехтактные дизельные двигатели хорошо подходят для наддува, поскольку отсутствие топлива во всасываемом воздухе позволяет использовать более высокие степени сжатия без риска преждевременного воспламенения. Поэтому применение турбокомпрессоров в дизельных двигателях достаточно распространено. Двухтактные дизельные двигатели имеют принципиально иной принцип работы по сравнению с двухтактными бензиновыми двигателями и требуют какой-либо формы наддува, как правило, механического нагнетателя, для нормальной работы.
Four stroke diesel engines are well suited to forced induction, since the lack of fuel in the intake air means that higher compression ratios can be used without a risk of pre ignition. Therefore, the use of turbochargers on diesel engines is relatively commonplace. Two stroke diesel engines have a significantly different operating principle to two strokes petrol engines, and require some form of forced induction generally a supercharger in order to function.
Высокая высота
Снижение плотности воздуха, поступающего во впускной коллектор, обусловлено уменьшением плотности атмосферы с увеличением высоты. Поэтому одним из первых применений наддува стало использование в авиационных двигателях. На высоте 18000 футов (5486 м) давление воздуха составляет половину давления на уровне моря, что означает, что двигатель без наддува будет выдавать менее половины мощности на этой высоте. Наддув используется для искусственного повышения плотности воздуха во впускном коллекторе, чтобы снизить потерю мощности на больших высотах. Системы, использующие турбокомпрессор для поддержания мощности двигателя, эквивалентной мощности на уровне моря, называются "турбонормализованными". Как правило, турбонормализованная система стремится поддерживать давление во впускном коллекторе на уровне .
A reduced density of intake air is caused by the loss of atmospheric density seen with elevated altitudes. Therefore, an early use of forced induction was in aircraft engines. At 18000 feet (5486 m), the air is at half the pressure of sea level, which means that an engine without forced induction would produce less than half the power at this altitude. Forced induction is used to artificially increase the density of the intake air, in order to reduce the loss of power at higher altitudes. Systems that use a turbocharger to maintain an engine's sea level power output are called "turbo normalized" systems. Generally, a turbo normalized system attempts to maintain a manifold pressure of .
Типы компрессоров
Наиболее часто используемыми системами наддува являются турбокомпрессоры и механические нагнетатели. Турбокомпрессор приводит в действие свой компрессор с помощью турбины, которая вращается за счет энергии выхлопных газов, в то время как механический нагнетатель приводится в действие непосредственно от двигателя (обычно посредством ремня от коленчатого вала).
The most commonly used forced induction devices are turbochargers and superchargers. A turbocharger drives its compressor using a turbine powered by the flow of exhaust gases, whereas a supercharger is mechanically powered by the engine (usually using a belt from the engine's crankshaft).
Сопутствующие технологии
Интеркулер часто используется для снижения температуры воздуха, поступающего во впуск после сжатия. Другим, менее распространенным методом, является впрыск воды (или впрыск метанола).
Intercooling is often used to reduce the temperature of the intake air after it is compressed. Another less commonly used method is water injection (or methanol injection).