Воздуха, больше воздуха! — журнал За рулем
ОБОЗРЕНИЕ ЗР
ВОЗДУХА, БОЛЬШЕ ВОЗДУХА!
СИСТЕМЫ НАДДУВА
Аркадий АЛЕКСЕЕВ
Автомобилисты нынешнего поколения — далеко не первые, кого гипнотизирует магия цифр скорости и максимальной мощности двигателей. Больше ста лет назад стартовала эта гонка. Уже в 1905 году был превзойден рубеж в 100 л. с., всего несколько лет спустя — 150 л. с. Рос объем и, соответственно, масса моторов, заставляя применять все более тяжелое шасси. А это, в свою очередь, заметно снижало заветные цифры на спидометре. Таким образом, еще в начале века инженеры начали решать невероятно сложную задачу: как повысить мощность двигателя, снижая остальные его параметры — вес, размеры, расход топлива.
В ту героическую эру родилось немало конструкций — от совершенно фантастических до вполне реальных. Наиболее замечательной в этом ряду оказалась идея наддува. Представим себе такт впуска двигателя внутреннего сгорания: мотор в это время работает как насос, к тому же весьма неэффективный — на пути воздуха (горючей смеси) находится воздушный фильтр, изгибы впускных каналов, в бензиновых моторах — еще и дроссельная заслонка. Все это, безусловно, снижает наполнение цилиндра. Ну а что требуется, чтобы его повысить? Поднять давление перед впускным клапаном — тогда горючей смеси (для дизелей — воздуха) в цилиндре «поместится» больше. Энергия сгорания заряда с большим количеством топлива, само собой, станет выше; вырастет и общая мощность двигателя.
Эта несложная теория воплотилась во множестве самых разнообразных устройств, получивших общее название «нагнетатели». Были здесь и поршневые компрессоры, и шиберные, и объемные… Бриллиантом во всей этой массе блеснул запатентованный в 1905 году швейцарским инженером Альфредом Бюи процесс, известный сегодняшним автомобилистам как турбонаддув. Слово это родилось много позже самой идеи, которую добрых четверть века не удавалось использовать — уровень технологий не был еще готов к этому. Чему удивляться — самые лучшие двигатели той поры имели ресурс 30–40 тысяч километров, в среднем же — 5–10 тысяч. Какой уж тут турбонаддув…
Однако технический прогресс быстро набирал обороты, и к 30-м это препятствие практически утратило силу. Впрочем, трудностей и так хватало — назовем хотя бы основную, над решением которой работали конструкторы все прошедшие годы (и, заметим, так до конца и не решенную): ротор турбокомпрессора нельзя сделать большим! И все потому, что чем больше диаметр турбины, тем выше ее момент инерции. Стало быть, даже если водитель при разгоне порезче нажмет на педаль акселератора, быстрого ускорения все равно не получится: придется подождать, пока турбина наберет соответствующие обороты. Итак, турбину следует сделать как можно меньше по диаметру. Но поступление воздуха зависит от окружной скорости лопаток, которая тем меньше, чем меньше диаметр ротора… Остается увеличивать обороты, хотя и тут есть ограничение, на этот раз со стороны допустимых нагрузок на материалы. И это далеко не все проблемы.
Тем не менее, уже в 30-х годах многие фирмы (естественно, самые богатые и передовые) устанавливали турбонаддув на свои модели. Тогда же появились многие устройства, ставшие теперь обязательными для агрегатов турбонаддува. Во-первых, это, конечно же, клапан, перепускающий выхлопные газы, если обороты турбины слишком велики. Не будь этого клапана, стал бы возможен режим, когда обороты двигателя растут неконтролируемо: выхлопных газов все больше, соответственно, все выше обороты турбины и количество нагнетаемого воздуха… В таком случае поломка мотора неизбежна. Перепускным клапаном управляет давление воздуха во впускном коллекторе: если оно выше допустимого, клапан открывается и часть отработавших газов идет в глушитель, минуя турбину.
Этого конструкторам и, естественно, водителям показалось мало, ведь и торможение, и последующий разгон турбины требуют определенного времени, стало быть, быстрой реакции автомобиля ожидать опять-таки не приходится. Кроме того, рассчитывая агрегат наддува на достаточную (не чрезмерную) подачу воздуха при оборотах выше средних, тем самым получают двигатель с так называемым «турбоподхватом» — до 3000–4000 об/мин он набирает мощность почти как атмосферный, а затем резко (и для неопытного водителя неожиданно) «выстреливает», моментально развивая обороты, близкие к максимальным. Получалось, что под капотом как бы два мотора: один вполне мирный, а другой — взрывного темперамента.
Такое положение до 60-х годов всех устраивало: турбонаддув применялся в основном на спортивных и гоночных машинах, поскольку их приверженцы (хотя бы в душе) легко простят мотору такую двойственность, лишь бы в нужный момент, вдавив до упора педаль газа, ощутить всю силу бешеного «табуна лошадей»… Средние скорости на дорогах тем временем росли, на вполне обычных серийных автомобилях увеличивался рабочий объем двигателей: если в первые послевоенные десятилетия двухлитровый двигатель казался чуть ли не монстром, то к концу 70-х он стал обычным оснащением среднего семейного седана. И тут вмешались законодатели. Скажем, в Италии машины с мотором до 2 л пользуются существенными налоговыми льготами, в Японии этот «потолок» еще ниже — 660 см3. Здесь-то и кроется причина широкого распространения турбонаддува на массовых автомобилях, хотя для этого пришлось преодолеть ряд непростых технических препятствий.
Средний потребитель и слышать не хочет о «подхвате», а тем более о запаздывании реакций мотора. Ему не гоняться нужно, а ездить каждый день. Поэтому, кроме собственно агрегата наддува, под капотом «поселились» два перепускных клапана: один — для отработавших газов, а другой — чтобы перепускать излишний воздух из коллектора двигателя в трубопровод до компрессора. Этот клапан также управляется давлением во впускном коллекторе. Таким образом, частота вращения ротора турбины при сбросе газа снижается незначительно, и при последующем нажатии на педаль задержка подачи воздуха составляет десятые доли секунды — время закрытия клапана. Перепуск отработавших газов здесь уже не регулятор, а лишь ограничитель числа оборотов турбины.
Повсеместное проникновение электроники в управление двигателем не могло оставить вне своей сферы систему турбонаддува. Оба упомянутых выше клапана сохранились, но вот управляет ими уже не давление в коллекторе, а электрические сервомоторы или включенные в пневматическую систему электрические клапаны. Это дает возможность учитывать не только нагрузку на
www.zr.ru
Зачем нужен холодный впуск и как его реализовать
Забор воздуха для двигателя в русских автомобилях реализован несколько иначе, чем у иномарок. В ВАЗ 2110 воздух подается из под капотного пространства, а на иномарках от решетки радиатора. Есть ли вообще разница и на что это влияет далее..Замечали, что в жаркую погоду, в пробке или на светофорах машина разгоняется хуже, а через некоторое время приемистость возвращается.
Это связано с тем, что если температура двигателя больше температуры открытия термостата, но ниже температуры включения вентилятора, то система для предотвращения детонации отодвигает зажигание в позднюю сторону. После того, как Вы начинаете движение, то потоком воздуха радиатор охлаждается до температуры открытия термостата, и динамика возвращается. Система, понимая что температура снизилась, возвращает УОЗ до прежнего значения.
Сделать холодный забор воздуха для двигателя можно несколькими способами:
- С помощью алюминиевой гофры
- С помощью пластиковых труб
Холодный впуск из алюминиевой гофры
Потребуется купить алюминиевую гофру в строительном магазине диаметром 80мм. Цена около 250р.Снимаем с короба фильтра штатную воронку с куском гофры и наматываем изоленту (штатная гофра имеет меньший диаметр).
Примеряем и приматываем хомут изолентой.
Вставляем гофру в нижней части и хомутом притягиваем к кронштейну бампера. Загибаем сопло вниз, а вторым хомутом притягиваем к буксировочному кольцу.
Ставим фильтр в верхней части, а в нижней части расправляем гофру. В самой нижней точке гофры делаем отверстие для слива воды.
В результате новая магистраль будет иметь форму улитки. Данная конструкция проверенна годами, и можно говорить о том, что она по надежности не уступает штатной.
Холодный впуск из пластиковых труб
Если Вы не нашли гибкую длинную гофру из первого способа, тогда в качестве материала для построения магистрали можно использовать пластиковые трубы 75 диаметра. Труба такого диаметра идеально подходит на входное отверстие в короб воздушного фильтра.Снимаем короб воздушного фильтра вместе с гофрой и удобно укладываем провода под ним.
В данном примере было использовано: 3 колена в 45 градусов, 2 колена в 90 градусов, 1 патрубок в 25 см. и 1 патрубок в 50см. (в 50 см. обрезается на 12 см.).
Прямоугольный край магистрали делаем с помощью технического фена и смекалки. Для удобной прокладки магистрали защиту картера лучше снять. Трубу укладываем на горизонтальную поперечную балку сверху, так чтобы она касалась креплений вентилятора. Крепим к балке и патрубкам поступления ОЖ в радиатор. Закрепляем сопло воздухозаборника над радиатором.
Устанавливаем короб фильтра на место и не забываем сделать отверстие в нижней точки магистрали для слива воды.
Заключение
Холодный воздух в отличии от горячего будет содержать больше кислорода, а значит горение протекает эффективнее и экономнее. Будет ли ощутимая разницы и сильный прирост мощности автомобиля я говорить не буду, но эффект все же есть. В конце концов, общее впечатление от вождения складывается из множества мелочей.|
Опрос по холодному впуску на ВАЗ 2110 |
Источник фото:
Ключевые слова:
xn--2111-43da1a8c.xn--p1ai
Система питания воздухом двигателя
Система питания воздухом служит для очистки его от пыли и подвода к цилиндрам двигателя.
Основная функция рассматриваемой системы — очистка воздуха от пыли, поскольку, попадая в цилиндр двигателя, ее частицы вызывают интенсивное абразивное изнашивание деталей кривошипно-шатунного механизма, в основном стенок цилиндров, поршневых колец, шеек и подшипников коленчатого вала. Износ приводит к снижению мощности двигателя, сокращению срока его службы, увеличению расхода топлива и смазочного масла. Если воздух, поступающий в цилиндры, не очищать, то срок службы двигателя резко уменьшается. Например, при движении по проселку гусеничной машины без воздухоочистителя выход из строя двигателя происходит после 15… 20 ч работы.
В систему питания воздухом входят воздухозаборник, воздухоочиститель и впускной коллектор, по которому очищенный воздух поступает из воздухоочистителя к цилиндрам двигателя. В некоторых случаях система питания может включать в себя устройства отсоса пыли из пылесборников воздухоочистителей.
Экспериментально установлено, что практически безвредны для работы двигателя пылинки размером 0,001 мм. Однако такая степень очистки воздуха связана со значительными потерями мощности, поэтому допускается попадание в двигатель частиц большего размера, но в очень малой концентрации.
Параметр воздуха, характеризующий концентрацию пыли в нем, называется запыленностью. Под запыленностью воздуха понимают массу пыли в граммах, содержащейся в 1 м3 воздуха. Если запыленность не превышает 0,001 г/м3, то пыль практически не влияет на работу двигателя. На входе в воздухоочиститель запыленность воздуха изменяется в широких пределах и зависит в основном от следующих факторов: климатические и дорожные условия, конструкция ходовой части, скорость движения и высота воздухозаборника над уровнем дороги. Особенно существенно она меняется по высоте.
Воздухоочиститель ТС должен удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечивать высокую степень очистки
- иметь минимальное и стабильное во времени сопротивление проходу воздуха
- обладать малой массой и небольшими габаритами
- иметь ресурс, равный ресурсу двигателя
- длительно работать без промывки или смены фильтрующего элемента
- обеспечивать малую трудоемкость работ по обслуживанию и эффективное глушение шума при впуске
Конструкции воздухоочистителей современных колесных и гусеничных машин отличаются многообразием. Однако среди них можно выделить следующие основные типы: инерционные, инерционно-центробежные, фильтрующие, комбинированные, т.е. имеющие не менее двух ступеней очистки.
В инерционных воздухоочистителях используется сила инерции движущихся с большой скоростью пылинок. При резком изменении направления движения воздуха в этих очистителях частицы пыли продолжают двигаться по инерции в первоначальном направлении и, вылетая из воздушного потока, поступающего в двигатель, удаляются наружу либо задерживаются в пылесборниках или специальных масляных ваннах.
В инерционно-центробежных воздухоочистителях наряду с силами инерции, возникающими при резком изменении направления потока воздуха, используются также центробежные силы: воздух, проходя через такой очиститель, закручивается с помощью спиральных направляющих, тангенциального (расположенного по касательной к цилиндрической стенке) входа или другими способами. Частицы пыли отбрасываются центробежным силами к стенке корпуса воздухоочистителя и скатываются по ней в пылесборник.
Инерционно-центробежные воздухоочистители без вращающихся деталей называются циклонами. Существуют также инерционно-центробежные воздухоочистители роторного типа, в которых очистка воздуха от пыли осуществляется за счет действия центробежных сил, вызванных вращающимся ротором. В таком очистителе ротор вращается обычно вследствие взаимодействия его лопастей с потоком воздуха, стремящимися попасть во впускную трубу из-за разрежения, создаваемого работающим двигателем.
Серьезным преимуществом инерционных и инерционно-центробежных воздухоочистителей является возможность выброса сухой пыли из их пылесборников в атмосферу путем отсоса. Это особенно важно при сильной запыленности воздуха, когда необходимо непрерывное удаление пыли. Возможность отсоса сухой пыли из пылесборника обусловлена разрежением, создаваемым в выпускной трубе двигателя с помощью эжекционного устройства. Основной недостаток инерционных и инерционно-центробежных воздухоочистителей — недостаточно высокая эффективность при очистке воздуха от мельчайших частиц.
Фильтрующие воздухоочистители при очистке воздуху от пыли обеспечивают его фильтрацию в пористых материалах или адсорбцию пылевых частиц на смоченных маслом поверхностям В качестве фильтрующего элемента могут применяться смоченные маслом металлические сетки, промасленные кассеты с капроновой ,или проволочной набивкой, пропитанная маслом полиуретановая пена, синтетические материалы на перфорированном каркасе и т.д. Однако в настоящее время наиболее широкое распространение получили сухие фильтрующие элементы из картона, уложенного «гармошкой». Картонные фильтры, эффективные при любом режиме работы двигателя, задерживают более 99 % частиц размером свыше 2 мкм.
Относительно недавно на некоторых ТС начато использование так называемого марлевого фильтра, в котором помимо обычных принципов фильтрации в пористых материалах реализуется принцип удержания пылевых частиц на поверхности фильтрующего элемента за счет статического электричества. Дело в том, что двойной каркас из алюминиевой сетки и пропитанная специальным силиконовым составом марлевая набивка такого фильтра образуют своеобразный конденсатор, который заряжается статическим электричеством при трении между пылинками. В результате пылинки как бы налипают на наружную поверхность фильтра, образуя подобие «шубы». Ресурс такого фильтрующего элемента значительно больше, чем у обычного картонного, так как пыль не остается внутри фильтра, а скапливается на его поверхности и может быть легко удалена при очередном техническом обслуживании.
Достоинством фильтрующих воздухоочистителей является их способность задерживать мельчайшие частицы пыли, а недостатком — необходимость периодической очистки, промывки или замены фильтрующих элементов.
Комбинированные воздухоочистители сочетают в себе преимущества очистителей рассмотренных типов. Они широко используются как на колесных, так и на гусеничных машинах. Чаще всего применяют две ступени очистки. На первой ступени (действует инерционный очиститель или циклон) из воздуха удаляются наиболее крупные и тяжелые частицы, на второй (фильтрующий очиститель) — мелкие пылинки.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Воздушное охлаждение и жидкостное: что лучше
Автор материала попросил передать ответы на комментарии. Ответы ниже.Borys Rabinovych 07 февраля в 15.41Какое-то противоречие. При повышенной температуре масло меньше окисляется. Неверно. При более жидком масле уменьшается трение. Это с каких же дел? При жидком масле нарушается масляная пленка и возникает полусухое трение. Последствия очевидны.Автор: — Borys, спасибо за внимание к материалу и комментарий! Чтобы развеять ваши сомнения, позвольте детализировать приведенные мной выкладки из теории ДВС. 1. При более высокой температуре в цилиндре на его стенках не образовывается конденсат из продуктов сгорания, а это снижает коррозионный износ цилиндра. Также совместно с конденсатом в цилиндре при горении могут образовываться ангидриды, которые служат причиной окисления масла и усиливают коррозионный износ. 2. При более жидком масле снижаются потери на трение, поскольку масло становится менее вязким (помните ведь: современные энергосберегающие масла – это синтетика малой вязкости?) Масляная пленка нарушается при перегреве, ненормальном температурном режиме, мы же говорим о нормальном. Борис Игнашин 08 февраля в 02.05 ответить 0 почти каждый пункт неправдавоздушники сходят со сцены потому что равномерный прогрев обеспечить невозможно, как раз из-за разной температуры воздуха и малой его теплоемкости, а вода-естественный стабилизатор температуры. А раз нет термостабильности то тут хуже условия работы поршневой группы, закоксовка колец при перегревах, недогрев зимой, непостоянство зазоров(причем вверху уже прихватывает, а внизу — зазор великоват). перегрев ГБЦ на воздушниках типичная проблема — охладить сам цилиндр на порядок проще, отсюда жесткие условия работы распредвала, клапанов да и мотор ограничен по форсированию. К тому же поставить 4 клапана на цилиндр целая проблема. Порше не зря отказалась от воздушников с масло-воздушным охлаждением.Масса воздушников больше, банально потому, что все зависит от площади металлической рубашки охлаждения, и она тяжелее, чем пустотелые радиаторы и блок.Маслу естественно в таком моторе тяжелее, экологичность ниже. Даже мотоциклы из-за этого переходят на комбосистемы, когда в системе охлаждения есть вода, она стабилизирует температуру, снаружи блока есть оребрение и в обычном режиме работы нагрузка на радиатор пониженная, что позволяет обойтись очень компактной системой. Но машины работают на малой скорости и для них такой вариант не годится.Автор: Борис, спасибо за вдумчивый подход к содержанию статьи. Позвольте ответить на ваши суждения. Будучи журналистом (хоть и с техническим образованием), а не ученым-двигателистом, писал я материал не «из головы», а опираясь на публично доступные основы теории ДВС. Из которых следует, что равномерный прогрев цилиндра обеспечивать моторостроители научились – за счет подбора материалов цилиндра и головки, формы оребрения, дефлекторов системы обдува. Насчет малой теплоемкости воздуха вы правы, и я тоже пишу об этом, но при правильном расчете мотора этот фактор уже не определяющий. Так что проблемы с закоксовкой, недогревом, перегревом, неравномерными зазорами и т.п. существовали в пору разве что НАМИ-1, к середине ХХ века они были решены. О сложности форсировки и создания модификаций «воздушников» я упоминаю в тексте, это факт, да. Вопрос сравнения массы «воздушников» и «водянок» неоднозначен, поскольку во многом зависит от конкретной модели двигателя. Не стоит забывать, что к массе мотора с водяным охлаждением нужно относить массу антифриза, радиатора, шлангов и расширительного бачка.С мотоциклами автомобили я бы сравнивать не стал, поскольку у мотиков охлаждение не принудительное, а набегающим потоком. Поэтому и пробуют делать у них охлаждаемые жидкостью головки и цилиндры с привычным воздушным охлаждением.Естественно, что к каждому двигателю нужно подбирать соответствующее масло – и тогда ему будет не тяжело и не легко, а так, как положено при его в общем непростой судьбе. 🙂
www.kolesa.ru
Как работает турбонаддув с промежуточным охлаждением воздуха?
Когда речь идет о возможных вариантах увеличения мощностных характеристик двигателя, невозможно обойти стороной турбонаддув. На сегодняшний день это самый распространенный путь повышения КПД мотора при одновременном снижении потребления топлива. Благодаря увеличению количества подаваемого в цилиндры воздуха за единицу времени достигается желаемый эффект. В последнее время более 50% всех производимых автомобилей оснащаются разнообразными системами турбонаддува. Теория гласит: «мощность двигателя прямо пропорциональна количеству сжигаемого топлива за один рабочий цикл». Соответственно, чем больше топлива сжигается, тем более высокую мощность получаем! Если вспомнить картину приготовления рабочей смеси, то она варьируется от 1:13 до 1:16 частей (топливо к воздуху). Подать в цилиндры больше топлива гораздо проще, чем подать в них большее количество воздуха в атмосферный двигатель. Тут-то и приходит на помощь турбонаддув.
Система турбонаддува
Нагнетание воздуха в цилиндры может происходить несколькими способами: с помощью механического нагнетателя (компрессора) или посредством турбины, приводящейся в действие благодаря энергии отработавших газов. В турбокомпрессорах применяют центробежные насосы и в целом они получили большую популярность в отличие от механических нагнетателей. Благодаря вращению крыльчатки образуются центробежные силы, которые отбрасывают воздух к основанию колеса, а в центре происходит разрежение, что приводит к всасыванию воздуха. Следовательно, чем выше частота вращения крыльчатки турбины, тем большее количество воздуха она способна подать в цилиндры.
В противовес двигателям больших объемов с низкой эффективностью, конструкторы ломали головы не один десяток лет, чтобы придумать как увеличить объем подаваемого воздуха в двигатель. Инженеров не устраивали прожорливые, габаритные моторы, потребляющие слишком много топлива. Первым в этом вопросе преуспел Вильгельм Даймлер (да-да, это его фамилия упоминается в названии гиганта автоиндустрии «Даймлер»). Этот человек предложил элементарную конструкцию компрессора, закачивающего дополнительную массу воздуха вентилятором. Механизм приводился в действие коленвалом двигателя. Немного позже, в 1905 году, швейцарский изобретатель Альфред Бюхи смог запатентовать устройство нагнетания, которое приводилось в действие от выхлопных газов. Нынче механизм именуется турбонаддув.
По аналогии с ветром в поле, который вращает крылья ветряка, отработавшие газы вращают колесо с множеством лопастей. Это колесико очень маленькое, оно посажено на одну ось с колесом компрессора и именуется ротором. С одной стороны находится часть механизма, приводящаяся в работу движением выхлопных газов, а с другой – компрессор, который нагнетает дополнительный воздух в ДВС. Через выпускной коллектор отработанные газы «встречает» корпус турбины (т.н. горячая улитка). Давление и энергия выхлопных газов вращают горячую крыльчатку турбины, которая преобразует вращение на колесо компрессора (холодная крыльчатка).
Охлаждение потока воздуха
Охлаждение системы турбонаддува
Благодаря вращению колеса компрессора воздух из атмосферы всасывается через воздушный фильтр. В холодной части турбокомпрессора воздушный поток сжимается и попадает во впускной коллектор. Из-за того, что на выходе из компрессора воздух дополнительно нагревается, теряя свою плотность, на большинстве двигателей применяют так называемое промежуточное охлаждение воздуха или интеркулер. Механизм турбонаддува, оснащенный интеркулером эффективно борется с извлечением тепла воздушного потока, нагревающегося в компрессоре при нагнетании. Нагретый компрессором воздух, проходя через интеркулер отдает тепло окружающей среде и охлаждаясь, воздух становится плотнее, соответственно большее количество попадает в цилиндры. Основные критерии, при разработке интеркулера – высокий отвод тепла при минимальных потерях давления наддува и увеличение инерционных свойств потока проходящего через него воздуха. Наиболее популярный тип интеркулера «воздух-воздух» состоит из патрубков интеркулера и его пластинчатого радиатора. Турбонаддув с таким радиатором встречается на всех спортивных автомобилях, выпускаемых последние 10-15 лет. Промежуточный охладитель можно увидеть в разных местах, но чаще всего его устанавливают возле основного радиатора или горизонтально над двигателем (спортивные модели Subaru).
Далее работает схема «выше обороты мотора – больше выхлопных газов – больше воздуха»… Но здесь нужен разумный максимум: чем производительнее турбина, чем больше она способна «вдуть» воздуха в цилиндры, тем большее количество выхлопных газов нужно задействовать для входа её на рабочий режим оборотов (часто обороты крыльчатки превышают 250 – 300 тыс./мин). В отличие от механического компрессора, на свою работу турбокомпрессор затрачивает не более 2% энергии мотора. Потому что ротор турбины преобразует энергию выхлопных газов за счет их охлаждения на пути к цилиндрам, но не за счет их замедления.
Турбонаддув позволяет получать большую мощность с меньшего объема. Плюсы очевидны – меньше трения, меньший вес узлов и автомобиля, большая экономичность.
В зависимости от поставленных задач на автомобиле могут применяться разные варианты системы турбонаддува:
- турбина с изменяемой геометрией
- система параллельного или последовательного наддува
- комбинированная система наддува
autodont.ru
Какое охлаждение лучше: жидкостное или воздушное?
14.02.2017, Просмотров: 1905
Основная масса современных водителей понятия не имеет что такое воздушное охлаждение. Некоторая часть населения, сопоставляет такой вид вывода лишней температуры с мотоциклами, которые, в большинстве своем, тоже уже охлаждаются различными тосолами и антифризами. Некоторые еще помнят «Запорожцы», Фольксвагены Жуки, середины прошлого века, и некоторые модели Порше. И только малая доля водителей понимает, что значит ездить на машине с мотором охлаждаемым воздухом, какие это дает преимущества перед жидкостным и какие имеет недостатки.
Описывать систему жидкостного охлаждения двигателя я не буду, итак, все сталкиваются с ней каждый день. А вот что такое воздушное охлаждение и с чем его едят, попробуем разобрать по подробнее.
Воздушное охлаждение ДВС
Как ясно из названия, двигатель охлаждается воздухом. Вентилятор затягивает воздух в отводящие контуры, которые опоясывают все нагреваемые детали и охлаждают мотор. Все просто и ясно. Чаще всего можно встретить такие системы на мотоциклах. Ярким примером служат все мотоциклы производимые в СССР (про современную Россию говорить не приходится, ибо мотоциклами тут и не пахнет, а если пахнет, то китайским ширпотребом). Если присмотреться к ним внимательно, то можно обнаружить, что радиатора нет, расширительного бочка нет, вентилятор и трубопровод тоже отсутствует, зато есть блоки цилиндров с ребристыми корпусами. В автомобилях устройство почти такое же, только отличается тем, что мотор охлаждается принудительно, с помощью вентилятора, засасывающего воздух, и специального кожуха, опоясывающего весь мотор. Это из-за того, что мотор автомобиля расположен внутри, а мотоцикла на свежем воздухе.Случилось так, что подобные двигатели стали ни кому не нужны. Почему? Вселенский заговор, конструктивная особенность, спрос среди населения или что-либо другое, в общем, ни кто из простых смертных не знает. Однако, сделали это напрасно, ведь с точки зрения практичности, надежности и экономической целесообразности для семейного бюджета, такие моторы вполне могут дать фору жидкостным.
В тот период жидкостные системы охлаждения называю водяными, так как антифризы не были распространены и все заливали в радиатор воду. В воздушный контур заливать ни чего не надо было и это являлось одним огромным плюсом таких двигателей. Рассмотрим ближе преимущества и недостатки таких ДВС.
Достоинства мотора с воздушным охлаждением
Преимуществ было много и одним из них было — надежность. Надежность узлов и агрегатов определяется сроком их службы, ремонтопригодностью и стоимостью запасных частей. По этим трем факторам ДВС с воздушным охлаждением опережал своего водяного собрата. Туда же добавлялся фактор количества деталей в узле. Чем меньше деталей, тем меньшему их числу придется ломаться. Особенно, если учесть, что в системе водяного охлаждения выходят из строя сопутствующие агрегаты, такие как термостат, радиатор, патрубки и шланги, которые в принципе отсутствуют в системах воздушного охлаждения, то это уже говорит о многом.Из-за малого количества деталей, он был проще в эксплуатации и дешевле в ремонте. Легче починить одну деталь, чем десяток. Как гласит статистика авторемонтов, то 20% поломок, связанных с автомобилем приходится на систему охлаждения.
Недостатки
Недостатков тоже хватало и кажутся вполне разумными, если не учитывать тот факт, что они не вполне объективными. Первый недостаток — шумность. Такое присутствует и отказываться от этого ни кто не будет. Происходит из-за того, что рабочая зона цилиндров не прикрыта жидкостными контурами, как в водяных моторах. Из-за этого он шумит сильнее, плюсом служит большой вентилятор, который работает постоянно, а не в момент срабатывания температурного датчика как в современных двигателях.Далее пойдут недостатки, которые не могут быть объективными, так как были выявлены владельцами «Запорожцев».
Мотор перегревается — неправда. Температура охлаждающей жидкости намного выше, чем температура воздуха за бортом и поэтому двигатель остывает быстрее.
Мотор плохо нагревался зимой и машина долго была холодной — тоже фантазия. Ввиду того, что мотор не опоясывался контуром холодной жидкости, то после первого пуска мотор разогревался быстрее, так как не было дополнительных охлаждающих элементов.
Двигатель «запорожца» был неплохим, сгубило его недостаточное сервисное обслуживание. Как его ремонтировать никто толком не знал, заправляли его некачественным топливом, специализированных сервисов не было и это не мудрено, так как машина не задействовалась в структурах скорой помощи, милиции или такси. Поэтому и дела до нее не было.
А вот и объективные недостатки:
- Малая мощность;
- Большой размер агрегата;
- Плохая звукоизоляция;
- Неравномерность обдува и частичный перегрев;
- Чувствительность к качеству ГСМ.
Неравномерность обдува и частичный перегрев связан с загрязненностью мотора. Хороший слой пыли или грязи препятствуют эффективному отбору тепла с мотора, поэтому необходимо тщательнее следить за чистотой ДВС.
Вот и выходит, что сам по себе двигатель с воздушным охлаждение не так уж и плох и прикрыли его развитие по непонятным причинам. Ибо инженеры Порше, практически справились со многими недостатками подобных моторов, так как они производили свои знаменитые спортивные купе с моторами на воздушном охлаждении аж до 1998 года. А ребята из Porsche знают толк в моторах.
autoburum.com
Охлаждение надувочного воздуха (интеркулляция) | Турбонаддув
Воздух, сжатый турбокомпрессором, как и другие газы, нагревается и расширяется. Горячий воздух обладает меньшей плотностью и содержит значительно меньше кислорода, чем холодный. Плотность холодного воздуха увеличивается приблизительно на 10 — 15 %. Большее количество кислорода означает большее количество сгоревшего топлива, т.е. двигатель развивает большую мощность. Второй, но не менее важный эффект – это положительное влияние снижения температуры воздушного заряда на процесс сгорания, вследствие снижения детонации. Подача в двигатель более холодного воздуха заметно снижает температурную нагрузку, что благоприятно влияет на его надежность и долговечность. По этим причинам перед подачей воздуха в цилиндры, для повышения мощности двигателя его следует охлаждать.
Интеркуллер – это радиатор или, более правильно, охладитель, помещенный между компрессором и впускным коллектором.
Рис. Охлаждение воздуха при наддуве:
1 – приводное колесо; 2 – поток отработавших газов; 3 – камера сгорания; 4 – поток сжатого охлажденного воздуха; 5 – охладитель; 6 – нагнетательное колесо
Наиболее часто применяются охладители типа воздух/воздух и системы, которые используют охлаждающую жидкость для охлаждения воздуха (охлаждающая жидкость/воздух. Интеркуллеры типа воздух/воздух имеют наибольшее распространение в силу своей простоты и надежности, так как они не имеют никаких движущихся частей. Такой интеркуллер состоит из трубы и радиатора и изготавливается преимущественно из алюминия. Эффективность работы интеркуллера зависит от его объема, а значит от наличия свободного пространства для установки. Теплопередающая способность достаточна, но потери давления могут быть высокими, особенно при малых размерах. Данная потеря давления на интеркуллере обнаруживается как увеличение более чем вдвое давления в выпускном коллекторе – одного из главных врагов турбонаддува.
Интеркуллер воздух-вода сложнее. Он состоит из двух радиаторов, один между турбиной и двигателем, другой перед стандартным радиатором системы охлаждения. Вода циркулирует при помощи электрического насоса. Выбор использования типа интеркуллера основывается на факторах свободного пространства, возможностью обдува воздухом интеркуллера, используемыми датчиками расхода воздуха. Например, для 6 цилиндрового BMW используется интеркуллер на основе воды, так как для интеркуллера воздух/воздух соответствующих размеров, нет места. Кроме этого отсутствует поток воздуха с высокой скоростью в местах, где можно было бы разместить интеркуллер. С другой стороны, в Ford Mustang GT ситуация идеальная, для установки интеркуллера воздух/воздух. Пространства достаточно для действительно огромного интеркуллера и он в зоне мощного воздушного потока.
Кроме систем воздух/воздух и жидкость/воздух ведутся разработки по применению распыленной воды в систему впуска. Теплота, поглощенная при испарении воды имеет сильный эффект охлаждения горячего сжатого воздуха, выходящего из турбины. Понижение в температуры наддувного воздуха снижает тенденцию к детонации.
Существуют также специальные конструкции, в которых охлаждение воздуха происходит до температуры ниже окружающей среды, за счет использования льда.
ustroistvo-avtomobilya.ru