Регулирование бензиновых двигателей с наддувом

Применение наддува для двигателей с принудительным воспламенением смеси позволяет повысить его мощность и улучшить динамические качества при сохранении высокой топливной экономичности.

Одним из путей достижения экономичности автомобиля является установка двигателя с меньшим рабочим объемом, который на основных эксплуатационных режимах работает с меньшим дросселированием и соответственно с большим КПД. Для сохранения скоростных и динамических характеристик двигатель форсируется с помощью наддува.

Методы наддува могут следующими:

– газодинамический наддув;

– турбонаддув;

– наддув с приводным нагнетателем;

– комбинированный наддув.

В автомобильных ДВС наиболее распространены газодинамический наддув и турбонаддув. В настоящее время турбонаддувом оснащено 30% двигателей с рабочим объемом от 1,2 до 1,5 л.

Для достижения желаемых параметров двигателя используется регулирование наддува, при котором решаются следующие задачи:

– ограничение давления наддува для снижения механических и тепловых напряжений в деталях;

– устранение детонации;

– улучшение скоростных характеристик двигателя;

– улучшение экологических характеристик двигателя;

– компенсация потери мощности и экономичности при подъеме на высоту.

Таким образом, по сравнению с дизелем добавляется одна задача – устранение детонации. Устранение детонации может достигаться регулированием угла опережения зажигания и давления наддува, обогащением топливо-воздушной смеси, впрыскиванием воды для снижения температуры смеси.

Регулирование угла опережения зажигания

Регулирование угла опережения зажигания осуществляется с помощью датчика детонации, установленного на блоке цилиндров. Сигналы с датчика сравниваются с допустимыми, и при превышении уровня детонации выше допустимого значения угол опережения зажигания уменьшается.

Однако при уменьшении угла опережения зажигания мощностные показатели и экономичность двигателя ухудшаются, повышается температура отработавших газов, что влияет на долговечность и надежность турбины. Поэтому обычно с регулированием угла опережения зажигания применяют и регулирование давления наддува.

Регулирование давления наддува

В бензиновых двигателях регулирование давления наддува осуществляется по сигналу датчика детонации. Схема регулирования показана на рис. 8.17.

Рис. 8.17. Схема регулирования давления наддува по сигналу
датчика детонации:

1 – датчик детонации; 2 – датчик давления; 3 – блок управления двигателем;
4 – электромагнитный клапан; 5 – клапан перепуска ОГ; 6 – жиклер

Если электромагнитный клапан 4 закрыт (как на рисунке), то на мембрану клапана 5 действует давление наддува, клапан открывается, и часть отработавших газов перепускается мимо турбины. При этом давление наддува снижается.

Если электромагнитный клапан 4 отрыт, то на мембрану клапана 5 действует атмосферное давление, при этом клапан закрыт, все отработавшие газы направляются на турбину, и давление наддува максимально.

Блок управления двигателем по сигналам с датчика детонации, с датчика давления наддува и частоты вращения коленчатого вала управляет временем открытого и закрытого положения электромагнитного клапана 4 тем самым, управляя давлением наддува.

При работе двигателя на малых нагрузках электромагнитный клапан 4 закрыт, что обеспечивает невысокую степень наддува. При резком открытии дроссельной заслонки электромагнитный клапан открывается кратковременно повышается давление наддува. При работе двигателя на больших нагрузках и высоких частотах вращения электромагнитный клапан открывается, обеспечивая высокое давление наддува.

Регулирование только давления наддува по сигналу датчика детонации широкого распространения не получило. Более широко применяют регулирование, как давления наддува, так и угла опережения зажигания. При таком регулировании получают более высокие показатели двигателя.

Контрольные вопросы

1. Почему дизель с газотурбинным наддувом, настроенным на режим максимальной мощности, не может работать на низких частотах вращения?

2. Почему параметры двигателя с газотурбинным наддувом, настроенным на режим максимального крутящего момента, ухудшаются при повышении частоты вращения?

3. Почему параметры двигателя с газотурбинным наддувом, настроенным на режим максимальной мощности, ухудшаются при уменьшении нагрузки при работе двигателя по нагрузочной характеристике?

4. В чем недостатки регулируемого наддува?

5. Перечислите способы регулирования компрессора.

6. Перечислите способы регулирования турбины.

7. Для чего применяют дросселирование воздуха на входе в компрессор?

8. Для чего применяют поворотные лопатки в диффузоре компрессора?

9. Что дает изменение высоты канала диффузора центробежного компрессора?

10. Для чего применяют перепуск части воздуха из нагнетательного патрубка компрессора во входной?

11. С какой целью применяют дросселирование газа на входе или выходе из турбины?

12. С какой целью применяют изменение степени парциальности турбины?

13. Для чего применяют изменение высоты соплового аппарата турбины?

14. С какой целью применяют изменение угла выхода потока газа из соплового аппарата турбины?

15. Для чего применяют перепуск части выхлопных газов в атмосферу мимо турбины?

16. Какими путями может быть устранена детонация в бензиновых двигателях с наддувом?