أنواع ومبدأ تشغيل الشاحن الميكانيكي. مزايا وعيوب استخدام الشحن الفائق للمحرك ما هو الشحن الفائق للمحرك

تتمثل المزايا الرئيسية لاستخدام الشحن الفائق، بالطبع، في زيادة الطاقة مع عدم تغيير الوزن والأبعاد تقريبًا. ومع ذلك، هناك مزايا أخرى (يتم تقييمها في ظل ظروف نفس القوة التي طورها كل من المحرك فائق الشحن والمحرك الطبيعي السحب). وتشمل هذه ما يلي.

تحسين كفاءة الوقود، أي. تقليل استهلاك الوقود الفعال المحدد. يتمتع محرك الديزل فائق الشحن باستهلاك وقود محدد أقل من محرك ديزل مماثل يعمل بسحب الهواء الطبيعي في نطاق حمل أعلى، أي. عندما يكون للضغط المعزز تأثير كبير بشكل خاص.

أرز. مقارنة خصائص الحمولة من حيث استهلاك الوقود المحدد لمحركات الديزل فائقة الشحن والمستنشقة بشكل طبيعي

في حالة الأحمال المنخفضة، عندما يقترب محرك فائق الشحن من المحرك ذي السحب الطبيعي في هذا المؤشر، تكون كفاءتهما قابلة للمقارنة أو حتى أسوأ من كفاءة المحرك فائق الشحن. ومع ذلك، عند تحميل محرك السحب الطبيعي بنسبة 100%، فإن استهلاكه النوعي يتجاوز الاستهلاك النوعي لمحرك ديزل فائق الشحن (بنفس الطاقة) بمقدار يتجاوز 7%.

الأسباب الرئيسية لزيادة كفاءة محرك الديزل فائق الشحن هي ما يلي:

أ) تحسين الاحتراق بسبب القدرة على استخدام نسبة هواء زائدة أعلى.
ب) تحترق نسبة أكبر من الوقود عند حجم ثابت، وتزداد درجة الضغط X أثناء الاحتراق.
ب) يتم شحن الأسطوانة بهواء عالي الضغط، مما يؤدي إلى ظهور عمل إيجابي إضافي، ولا يتم أخذ طاقة الضغط المسبق للهواء من المحرك، ولكن من غازات العادم التي تم إطلاقها في الغلاف الجوي في المحرك دون الشحن الزائد.

يمكننا القول أن عمر خدمة محرك الديزل فائق الشحن يتجاوز عمر خدمة محرك سحب طبيعي مماثل. ويرجع ذلك إلى العوامل التالية. عادة ما يتم تقليل فترة تأخير الإشعال في المحرك فائق الشحن، حيث يتم حقن الوقود في بيئة ذات درجة حرارة مرتفعة. ونتيجة لذلك، يتم تقليل العامل الديناميكي للدورة، ويصبح الاحتراق أكثر ليونة، وتختفي أحمال الصدمات المميزة لمحرك الديزل.

تسمح الزيادة في درجة الحرارة وضغط الشحن في الأسطوانة باستخدام أنواع الوقود غير التقليدية (البديلة)، والتي عادة ما تكون أرخص، على محرك فائق الشحن. وتتمثل ميزتها، كقاعدة عامة، في تقليل القابلية للاشتعال (انخفاض أعداد السيتان)، وزيادة اللزوجة، وما إلى ذلك.

تسمح نسبة الهواء الزائدة المتزايدة بتبريد غرفة الاحتراق بشكل أفضل. بسبب زيادة نسبة الهواء الزائد، تكون درجة حرارة غازات العادم أقل، أي أنها لا تزيد من تحميل صمام العادم بالأحمال الحرارية، وما إلى ذلك. وبفضل الشحن الفائق، يصبح متوسط الضغط الفعال لمحرك الديزل أعلى، لكن الضغط الأقصى يرتفع لا تزيد بنفس القدر، أي. لا تزيد الأحمال على المحامل والأجزاء الأخرى، مما يزيد من عمر الخدمة.

في الظروف غير العادية، مثل الارتفاعات العالية، يكون المحرك المزود بشاحن توربيني أقل حساسية لانخفاض كثافة الهواء مع زيادة الارتفاع. يتم تعويض الانخفاض في الكثافة تلقائيًا إلى حد ما من خلال زيادة كفاءة الشاحن التوربيني.

المزايا العملية لاستخدام الشحن الفائق هي كما يلي. يُنصح باستخدام الشحن الفائق إذا كان من الضروري زيادة قوة محطة توليد الكهرباء دون تغيير تصميم المحرك نفسه عمليًا. يُنصح باستخدام الشحن الفائق عندما تحتاج إلى توفير المساحة، على سبيل المثال، المساحة داخل السفينة لزيادة الحجم المفيد للبضائع المنقولة. ويظل سعر المحرك فائق الشحن أقل من سعر المحرك الطبيعي السحب (لنفس القوة).

ومع كل هذه المزايا، فإن استخدام الشحن الفائق أيضًا له عدد من العيوب، والتي تعتمد بالدرجة الأولى على مخططات الشحن الفائق المطبقة، وطرق الشحن الفائق، ومبادئ تنظيمه، وتصميم نظام الشحن الفائق. يوضح الشكل أن المحرك المزود بشاحن توربيني حر يتمتع بقدرة أعلى بنسبة 10 إلى 15% من المحرك الذي يعمل بالسحب الطبيعي. ومع ذلك، في الوقت نفسه، انخفض معامل القدرة على التكيف (K) من حيث اللحظة بنسبة 4.3٪، ومن حيث التردد (Kp) - بنسبة 7.5٪. وهذا هو عيب محطة توليد الكهرباء للمحرك لأغراض النقل. من المعروف أن محرك البنزين أكثر ملاءمة للاستخدام كمحرك مركبة بسبب معاملات القدرة العالية على التكيف مع عزم الدوران. يتمتع هذا المحرك بخصائص جر أفضل.

أرز. تغيير خصائص السرعة الخارجية لمحرك الديزل (خصائص عزم الدوران) في الإصدارات ذات السحب الطبيعي والمزودة بشحن فائق

يتم تفسير استقامة خاصية السرعة الخارجية من حيث عزم الدوران عند تطبيق الشحن الفائق من خلال التغيير (الاستقامة) في منحنى معامل التعبئة النسبي.

في ظل ظروف التشغيل، تعمل المحركات لأغراض مختلفة في الغالب في أوضاع غير مستقرة. تتمتع المحركات المزودة بشاحن توربيني حر التدفق باستجابة أسوأ للخانق من المحركات المزودة بشواحن فائقة أو تصميمات تعزيز خاصة أخرى. أي أنه بسبب الفارق بين تسارع الشاحن التوربيني وتسارع العمود المرفقي، فإن عملية تزويد الأسطوانات بتأخر الهواء، وتنخفض المؤشرات الاقتصادية التشغيلية ومؤشرات الطاقة.

بشكل عام، عند الحديث عن مزايا محركات الديزل فائقة الشحن، يمكن ملاحظة ما يلي:

بفضل استخدام الشحن الفائق، من الممكن زيادة قوة محطة توليد الكهرباء، وهي مصدر للطاقة، دون الحاجة إلى تحديثات باهظة الثمن.
بفضل الشحن الفائق، من الممكن استخدام تركيبات أكثر إحكاما، مما يوفر أبعاد غرفة المحرك، وغرفة محرك السفينة، ومقصورة محرك السيارة، وما إلى ذلك، وكذلك تقليل وزن التثبيت.
بفضل الشحن الفائق، من الممكن تقليل استهلاك الوقود وتكلفة تشغيل المنشآت بشكل عام.
بفضل الشحن التوربيني، يتم تقليل ضجيج العادم، لأن التوربين نفسه عبارة عن كاتم صوت جيد.
بفضل الشحن الفائق، من الممكن حل المشكلات المرتبطة بتشغيل المنشآت في الظروف الجبلية العالية.
تسمح المحركات فائقة الشحن باستخدام أنواع وقود أرخص وغير تقليدية.
تعمل المحركات فائقة الشحن على تلويث البيئة بشكل أقل بالانبعاثات الضارة.

تشمل عيوب الشحن الفائق أحمالًا ميكانيكية وحرارية أعلى من المحركات ذات السحب الطبيعي. في ظل ظروف معينة، يكون للمحرك المزود بشاحن توربيني منحنى عزم دوران المحرك أقل ملاءمة، خاصة عند مستويات التعزيز العالية. المحرك المزود بشاحن توربيني مجاني لديه استجابة أسوأ للخانق.

كانت مهمة زيادة قوة المحرك وعزم الدوران ذات صلة دائمًا. ترتبط قوة المحرك ارتباطًا مباشرًا بإزاحة الأسطوانات وكمية خليط الوقود والهواء المزود لها. أي أنه كلما زاد حرق الوقود في الأسطوانات، زادت قوة تطوير وحدة الطاقة. لكن الحل الأبسط هو زيادة قوة المحرك عن طريق زيادة إزاحته مما يؤدي إلى زيادة أبعاد ووزن الهيكل.

يمكن زيادة كمية خليط العمل المتوفر عن طريق زيادة سرعة العمود المرفقي (وبعبارة أخرى، يمكن تنفيذ عدد أكبر من دورات العمل في الأسطوانات لكل وحدة زمنية)، ولكن هذا سوف يسبب مشاكل خطيرة مرتبطة بزيادة قوى القصور الذاتي و زيادة حادة في الأحمال الميكانيكية على أجزاء وحدة الطاقة، مما سيؤدي إلى انخفاض في عمر المحرك. الطريقة الأكثر فعالية في هذه الحالة هي الشحن الفائق.

دعونا نتخيل شوط السحب لمحرك الاحتراق الداخلي: في هذا الوقت يعمل المحرك مثل المضخة، كما أنه غير فعال للغاية - يوجد مرشح هواء في مسار الهواء، وينحني في قنوات السحب، وفي محركات البنزين يوجد أيضا صمام خنق. كل هذا بالطبع يقلل من ملء الاسطوانة. طيب ايه المطلوب لزيادتها؟ ارفع الضغط أمام صمام السحب - ثم "سيدخل" المزيد من الهواء إلى الأسطوانة. عندما يعمل الشحن الفائق على تحسين ملء الأسطوانات بشحنة جديدة، مما يسمح لك بحرق المزيد من الوقود في الأسطوانات وبالتالي الحصول على قوة إجمالية أعلى للمحرك.

يتم استخدام ثلاثة أنواع من التعزيز في محركات الاحتراق الداخلي:

الرنين - حيث يتم استخدام الطاقة الحركية لحجم الهواء في مشعب السحب (في هذه الحالة لا تكون هناك حاجة إلى شاحن فائق)
ميكانيكي - في هذا الإصدار يتم تشغيل الضاغط بواسطة حزام من المحرك
توربينات الغاز (أو الشحن التوربيني) - يتم تشغيل التوربين بواسطة تدفق غازات العادم.

كل طريقة لها مزاياها وعيوبها، والتي تحدد نطاق التطبيق.

كما ذكرنا في بداية المقال، لملء الاسطوانة بشكل أفضل، يجب زيادة الضغط أمام صمام السحب. وفي الوقت نفسه، ليس من الضروري زيادة الضغط باستمرار - يكفي أن يرتفع في وقت إغلاق الصمام و "تحميل" الاسطوانة بجزء إضافي من الهواء. بالنسبة لزيادة الضغط على المدى القصير، فإن موجة الضغط "المشي" على طول أنبوب السحب أثناء تشغيل المحرك مناسبة تمامًا. يكفي فقط حساب طول خط الأنابيب نفسه بحيث تصل الموجة، بعد أن انعكست عدة مرات من نهاياتها، إلى الصمام في اللحظة المناسبة.

النظرية بسيطة، لكن تنفيذها يتطلب براعة كبيرة: يتم فتح الصمام لأوقات مختلفة وبسرعات مختلفة للعمود المرفقي، وبالتالي، لاستخدام تأثير تعزيز الرنين، يلزم وجود أنابيب سحب ذات أطوال متغيرة. مع مشعب السحب القصير، يعمل المحرك بشكل أفضل عند السرعات العالية، أما عند السرعات المنخفضة، فإن مسار السحب الطويل يكون أكثر كفاءة. يمكن إنشاء أطوال متغيرة لأنابيب المدخل بطريقتين: إما عن طريق توصيل غرفة الرنين، أو عن طريق التبديل إلى قناة المدخل المرغوبة أو توصيلها. يُطلق على الخيار الأخير أيضًا اسم الشحن الديناميكي الفائق. يمكن لكل من التعزيز الرنان والديناميكي تسريع تدفق عمود الهواء الداخل.

تتراوح تأثيرات التعزيز الناتجة عن التقلبات في ضغط تدفق الهواء من 5 إلى 20 مليبار. وبالمقارنة، باستخدام الشحن التوربيني أو الشحن الميكانيكي، يمكنك تحقيق قيم تتراوح بين 750 و1200 مليبار. ولإكمال الصورة، نلاحظ أن هناك أيضًا شحن بالقصور الذاتي، حيث يكون العامل الرئيسي في خلق ضغط زائد أمام الصمام هو ضغط التدفق عالي السرعة في خط أنابيب السحب. يوفر زيادة طفيفة في القوة عند السرعات العالية (أكثر من 140 كم/ساعة). تستخدم بشكل رئيسي على الدراجات النارية.

تسمح لك الشواحن الميكانيكية الفائقة (بالشواحن الفائقة باللغة الإنجليزية) بزيادة قوة المحرك بشكل كبير بطريقة بسيطة إلى حد ما.
بوجود محرك مباشر من العمود المرفقي للمحرك، يكون الضاغط قادرًا على ضخ الهواء إلى الأسطوانات بأدنى سرعة ودون تأخير زيادة الضغط المعزز بشكل صارم بما يتناسب مع سرعة المحرك. ولكن لديهم أيضا عيوب. إنها تقلل من كفاءة محرك الاحتراق الداخلي، حيث أن محركها يستهلك جزءًا من الطاقة التي تولدها وحدة الطاقة. تشغل أنظمة الشحن الميكانيكية مساحة أكبر، وتتطلب محركًا خاصًا (حزام مسنن أو محرك تروس) وتكون أكثر ضوضاءً.

هناك نوعان من المنافيخ الميكانيكية: الإزاحة الإيجابية والطرد المركزي.

منفاخ الإزاحة الإيجابية النموذجي هو منفاخ Roots وضاغط Lysholm.

يشبه تصميم Roots مضخة تروس الزيت. يدور دواران في اتجاهين متعاكسين داخل غلاف بيضاوي. ترتبط محاور الدوار ببعضها البعض بواسطة التروس. تكمن خصوصية هذا التصميم في أن الهواء لا يتم ضغطه في الشاحن الفائق، ولكن في الخارج - في خط الأنابيب، ويسقط في الفراغ بين السكن والدوارات. العيب الرئيسي هو كمية محدودة من التعزيز. بغض النظر عن مدى دقة تركيب أجزاء الشاحن الفائق، فعند الوصول إلى ضغط معين، يبدأ الهواء في التسرب مرة أخرى، مما يقلل من كفاءة النظام. هناك طرق قليلة لمكافحتها: زيادة سرعة دوران الدوارات أو جعل الشاحن الفائق ثنائي أو حتى ثلاثي المراحل.

وبهذه الطريقة، من الممكن زيادة القيم النهائية إلى مستوى مقبول، ولكن التصاميم متعددة المراحل محرومة من ميزتها الرئيسية - الاكتناز. عيب آخر هو التفريغ غير المتكافئ عند المخرج، لأنه يتم توفير الهواء في أجزاء. تستخدم التصميمات الحديثة دوارات حلزونية الشكل ذات ثلاث أسنان، وتكون نوافذ الدخول والخروج مثلثة الشكل. بفضل هذه الحيل، تخلصت الشواحن الفائقة ذات الإزاحة الإيجابية عمليًا من التأثير النابض. أدت سرعات الدوران المنخفضة للدوارات، وبالتالي متانة التصميم، إلى جانب انخفاض مستوى الضجيج، إلى حقيقة أن العلامات التجارية الشهيرة مثل دايملر كرايسلر وفورد وجنرال موتورز تزود منتجاتها بسخاء بها.

تعمل الشواحن الفائقة ذات الإزاحة الإيجابية على رفع منحنيات القوة وعزم الدوران دون تغيير شكلها. إنها فعالة بالفعل عند السرعات المنخفضة والمتوسطة، وهذا له أفضل تأثير على ديناميكيات التسارع. المشكلة الوحيدة هي أن مثل هذه الأنظمة تتطلب الكثير من الجهد في التصنيع والتركيب، وبالتالي فهي مكلفة للغاية.

طريقة أخرى لضخ الهواء تحت ضغط زائد إلى مشعب السحب اقترحها المهندس ليسهولم. أُطلق على من بنات أفكاره اسم الشاحن اللولبي الفائق، أو "البرغي المزدوج". يذكرنا تصميم الشحن الفائق Lysholm إلى حد ما بمفرمة اللحم التقليدية.
يتم تركيب مضختين لولبيتين متكاملتين (المثاقب) داخل الهيكل. تدور في اتجاهات مختلفة، فهي تلتقط جزءًا من الهواء، وتضغطه وتدفعه إلى داخل الأسطوانات. يتميز هذا النظام بالضغط الداخلي والحد الأدنى من الخسائر، وذلك بفضل الفجوات المعدلة بدقة.
بالإضافة إلى ذلك، تعتبر الشواحن اللولبية فعالة في نطاق سرعة المحرك بأكمله تقريبًا، وهي صامتة ومضغوطة للغاية ولكنها باهظة الثمن نظرًا لتعقيد التصنيع. ومع ذلك، فإن استوديوهات الضبط الشهيرة مثل AMG أو Kleemann لا تحتقرهم.

تتشابه الشواحن الفائقة ذات الطرد المركزي في التصميم مع الشحن التوربيني. يتم أيضًا إنشاء الضغط الزائد في مشعب السحب بواسطة عجلة الضاغط (المكره). تقوم شفراتها الشعاعية بالتقاط الهواء ورميه في النفق المحيطي باستخدام قوة الطرد المركزي. والفرق الوحيد عن الشحن التوربيني هو محرك الأقراص. تعاني الشواحن الفائقة للطرد المركزي من عيب بالقصور الذاتي مماثل، وإن كان أقل وضوحًا، ولكن هناك ميزة أخرى مهمة. في الواقع، يتناسب مقدار الضغط الناتج مع مربع سرعة عجلة الضاغط.

ببساطة، يجب أن تدور بسرعة كبيرة لتضخيم شحنة الهواء اللازمة في الأسطوانات، وأحيانًا أعلى بعشرات المرات من سرعة المحرك. الشاحن الفائق بالطرد المركزي فعال عند السرعات العالية. "أجهزة الطرد المركزي" الميكانيكية ليست متقلبة جدًا في الصيانة وهي أكثر متانة من نظيراتها الديناميكية الغازية، لأنها تعمل في درجات حرارة أقل تطرفًا. إن التواضع، وبالتالي التكلفة المنخفضة للتصميم، أكسبهم شعبية في مجال ضبط الهواة.

دائرة التحكم في الشاحن الميكانيكي الفائق بسيطة للغاية. عند التحميل الكامل، يتم إغلاق صمام النفايات ويكون صمام الخانق مفتوحًا - ويدخل كل تدفق الهواء إلى المحرك. عند التشغيل عند التحميل الجزئي، يُغلق صمام الخانق ويفتح مخمد خط الأنابيب - ويتم إرجاع الهواء الزائد إلى مدخل الشاحن الفائق. يعد مبرد هواء الشحن (المبرد الداخلي) الموجود في الدائرة مكونًا لا غنى عنه تقريبًا ليس فقط لأنظمة الشحن الميكانيكية، ولكن أيضًا لأنظمة الشحن بتوربينات الغاز.

عند ضغطه في ضاغط (أو شاحن فائق)، يسخن الهواء، مما يؤدي إلى انخفاض كثافته. وهذا يؤدي إلى حقيقة أن حجم عمل الأسطوانة يحتوي على كمية أقل من الهواء، وبالتالي الأكسجين، من حيث الكتلة مما يمكن احتواؤه في غياب التدفئة. لذلك، يتم تبريد الهواء المضغوط مسبقًا في المبرد الداخلي قبل إمداده إلى أسطوانات المحرك. حسب التصميم، فهو عبارة عن مشعاع تقليدي يتم تبريده إما عن طريق تدفق الهواء الوارد أو عن طريق سائل التبريد. يتيح لك خفض درجة حرارة هواء الشحن بمقدار 10 درجات زيادة كثافته بحوالي 3٪. وهذا بدوره يسمح لك بزيادة قوة المحرك بنفس النسبة تقريبًا.

الشحن الفائق لتوربينات الغاز

يتم استخدام الشواحن التوربينية على نطاق واسع في محركات السيارات الحديثة. في الأساس، هذا هو نفس ضاغط الطرد المركزي، ولكن مع دائرة قيادة مختلفة. يمكن القول أن هذا هو الفرق الأساسي الأكثر أهمية بين الشواحن الميكانيكية الفائقة و "التوربينات". إنها دائرة القيادة التي تحدد إلى حد كبير خصائص ومجالات تطبيق تصميمات معينة. في الشاحن التوربيني، توضع دافعة الشاحن الفائق على نفس عمود دافعة التوربينات، وهي مدمجة في مجمع عادم المحرك ويتم تشغيلها بواسطة غازات العادم. يمكن أن تتجاوز سرعة الدوران 200000 دورة في الدقيقة. لا يوجد اتصال مباشر مع العمود المرفقي للمحرك، ويتم التحكم في إمداد الهواء عن طريق ضغط غاز العادم.

تشمل مزايا الشحن التوربيني ما يلي: زيادة كفاءة وكفاءة المحرك (يأخذ المحرك الميكانيكي الطاقة من المحرك، لكن هذا يستخدم طاقة غازات العادم، وبالتالي زيادة الكفاءة). لا ينبغي الخلط بين الكفاءة المحددة والعامة للمحرك. وبطبيعة الحال، لتشغيل محرك زادت قوته بسبب استخدام الشحن التوربيني، يلزم توفير وقود أكثر من محرك مماثل يعمل بسحب الهواء الطبيعي وذو طاقة أقل. بعد كل شيء، تم تحسين ملء الاسطوانات بالهواء، كما نتذكر، لحرق المزيد من الوقود فيها. لكن الجزء الكتلي من الوقود لكل وحدة طاقة في الساعة للمحرك المجهز بـ TC يكون دائمًا أقل من وحدة الطاقة ذات التصميم المماثل غير المشحونة.

يتيح الشحن التوربيني تحقيق الخصائص المحددة لوحدة الطاقة بأبعاد ووزن أصغر مما في حالة استخدام محرك "غلاف جوي". بالإضافة إلى ذلك، يتمتع المحرك التوربيني بأداء بيئي أفضل. يؤدي الضغط على غرفة الاحتراق إلى انخفاض درجة الحرارة، وبالتالي انخفاض في تكوين أكاسيد النيتروجين. في محركات البنزين، يحقق الشحن الفائق احتراقًا كاملاً للوقود، خاصة في ظروف التشغيل المؤقتة. في محركات الديزل، يتيح مصدر الهواء الإضافي إمكانية صد الحد الأقصى لحدوث الدخان، أي مكافحة انبعاثات جزيئات السخام.

تعد محركات الديزل أكثر ملاءمة للشحن الفائق بشكل عام، والشحن التوربيني بشكل خاص. على عكس محركات البنزين، التي يكون فيها الضغط المعزز محدودًا بخطر الانفجار، فإن هذه الظاهرة غير معروفة بالنسبة لهم. يمكن ضغط الديزل حتى الوصول إلى الحد الأقصى للأحمال الميكانيكية في آلياته. بالإضافة إلى ذلك، فإن غياب اختناق الهواء عند المدخل ونسبة الضغط العالية توفر ضغطًا أعلى لغاز العادم ودرجة حرارة أقل مقارنة بمحركات البنزين. بشكل عام، كل ما تحتاجه هو استخدام الشاحن التوربيني. تعتبر الشواحن التوربينية أسهل في التصنيع، مما يعوض عن عدد من عيوبها المتأصلة.

عند السرعات المنخفضة للمحرك تكون كمية غازات العادم قليلة، وبالتالي تكون كفاءة الضاغط منخفضة. بالإضافة إلى ذلك، فإن المحرك التوربيني، كقاعدة عامة، لديه ما يسمى "turbo-lag" (باللغة الإنجليزية "turbo-lag") - استجابة بطيئة لزيادة إمدادات الوقود. من الضروري التسارع بشكل حاد - تضغط على دواسة الوقود على الأرض، والمحرك "يفكر" لفترة من الوقت ثم يلتقط فقط. التفسير بسيط - يستغرق الأمر وقتًا حتى يكتسب المحرك سرعته، ويزداد ضغط غاز العادم، وتدور التوربينة، ومعها دافعة الشاحن الفائق - وفي النهاية "يتدفق" الهواء. يحاول المصممون التخلص من هذه العيوب بطرق مختلفة. بادئ ذي بدء، عن طريق تقليل كتلة الأجزاء الدوارة من التوربينات والضاغط. إن دوار الشاحن التوربيني الحديث صغير جدًا بحيث يمكن وضعه بسهولة في راحة يدك.

ولا يتم تحقيق تخفيض الوزن من خلال تصميم الدوار فحسب، بل أيضًا من خلال اختيار المواد المناسبة له. الصعوبة الرئيسية في ذلك هي ارتفاع درجة حرارة غازات العادم. يعتبر الدوار التوربيني المصنوع من المعدن والسيراميك أخف بنسبة 20٪ تقريبًا من الدوار المصنوع من السبائك المقاومة للحرارة، كما أنه يتمتع أيضًا بلحظة قصور ذاتي أقل. حتى وقت قريب، كان عمر الخدمة للوحدة بأكملها محدودا بمتانة المحامل. في الأساس، كانت هذه البطانات مشابهة لبطانات العمود المرفقي التي تم تشحيمها بالزيت تحت الضغط. كان تآكل هذه المحامل المنزلقة رائعًا بالطبع، لكن المحامل الكروية لم تكن قادرة على تحمل سرعة الدوران الهائلة ودرجات الحرارة المرتفعة. تم العثور على حل عندما كان من الممكن تطوير محامل بالكرات الخزفية. ومع ذلك، فإن استخدام السيراميك ليس هو ما يستحق المفاجأة - فالمحامل مملوءة بإمدادات ثابتة من الشحوم، أي أن القناة من نظام زيت المحرك القياسي لم تعد هناك حاجة إليها!

يتيح لك التخلص من عيوب الشاحن التوربيني ليس فقط تقليل القصور الذاتي للدوار، ولكن أيضًا استخدام دوائر إضافية للتحكم في الضغط المعزز ومعقدة جدًا في بعض الأحيان. وتتمثل المهام الرئيسية في هذه الحالة في تقليل الضغط عند السرعات العالية للمحرك وزيادته عند السرعات المنخفضة. يمكن حل جميع المشاكل بشكل كامل باستخدام توربين ذو هندسة متغيرة (Variable Nozzle Turbine)، على سبيل المثال، مع شفرات متحركة (دوارة)، يمكن تغيير معلماتها ضمن نطاق واسع.

مبدأ تشغيل الشاحن التوربيني VNT هو تحسين تدفق غازات العادم الموجهة إلى دافع التوربين. عند سرعات المحرك المنخفضة وأحجام غازات العادم المنخفضة، يقوم الشاحن التوربيني VNT بتوجيه التدفق الكامل لغازات العادم إلى عجلة التوربين، وبالتالي زيادة قوتها وتعزيز الضغط. عند السرعات العالية والمستويات العالية من تدفق الغاز، يضع الشاحن التوربيني VNT الشفرات المتحركة في وضع مفتوح، مما يزيد من مساحة المقطع العرضي ويحول جزءًا من غازات العادم بعيدًا عن المكره، ويحمي نفسه من الإفراط في الدوران ويحافظ على الدفع الضغط عند المستوى الذي يتطلبه المحرك، مما يمنع التعزيز الزائد.

الأنظمة المجمعة

بالإضافة إلى أنظمة الشحن الفائق الأحادي، غالبًا ما يتم العثور على الشحن الفائق على مرحلتين. توفر المرحلة الأولى - ضاغط القيادة - دفعة فعالة لمحرك الاحتراق الداخلي عند السرعات المنخفضة، بينما تستخدم المرحلة الثانية - الشاحن التوربيني - طاقة غازات العادم. بعد أن تصل وحدة الطاقة إلى سرعة كافية للتشغيل العادي للتوربين، يتم إيقاف تشغيل الضاغط تلقائيًا، وعندما يسقط يعود إلى العمل مرة أخرى.

يقوم عدد من الشركات المصنعة بتثبيت شاحنين توربينيين على محركاتها في وقت واحد. تسمى هذه الأنظمة "biturbo" أو "twinturbo". ولا يوجد فرق جوهري بينهما، باستثناء واحد فقط. "Biturbo" يعني استخدام توربينات بأقطار مختلفة، وبالتالي أداء مختلف. علاوة على ذلك، يمكن أن تكون الخوارزمية الخاصة بإدراجها إما متوازية أو متسلسلة (متسلسلة). عند السرعات المنخفضة، يدور الشاحن التوربيني ذو القطر الصغير بسرعة ويبدأ في العمل، أما عند السرعات المتوسطة، فيتصل به "الأخ الأكبر".

وبالتالي يتم تسوية خصائص تسارع السيارة. النظام باهظ الثمن، لذلك يمكن العثور عليه في السيارات المرموقة مثل مازيراتي أو أستون مارتن. المهمة الرئيسية للشاحن التوربيني المزدوج ليست تخفيف تأخر التوربو، ولكن تحقيق أقصى قدر من الأداء. في هذه الحالة، يتم استخدام توربينين متطابقين. يتم تثبيت "Twin" و "biturbo" على كل من الكتل على شكل حرف V والمحركات المضمنة. تتطابق خيارات توصيل التوربين أيضًا مع نظام biturbo. ما هي النقطة؟ الحقيقة هي أن أداء التوربين يعتمد بشكل مباشر على اثنين من معلماته: القطر وسرعة الدوران. كلا المؤشرين متقلبان للغاية. تؤدي الزيادة في القطر إلى زيادة القصور الذاتي، ونتيجة لذلك، إلى "التأخر التوربيني" سيئ السمعة. سرعة التوربين محدودة بالأحمال المسموح بها على المواد. لذلك، قد يكون توربينان متواضعان وأقل قصورًا ذاتيًا أكثر كفاءة من توربين واحد كبير.

أولاً، قم بتغيير الزيت وفلتر الزيت في الوقت المحدد. ثانيًا، استخدم فقط الزيت المصمم للمحركات ذات الشحن التوربيني، المصمم لتحمل درجات حرارة أعلى من المعتاد. لكن أي شيء يمكن أن يحدث على الطريق، وإذا اضطررت إلى ملء زيت غير معروف، فلا تقود السيارة، وتحرك ببطء. سوف ينجو المحرك من هذا الزيت، لكن الشحن التوربيني ليس ضروريًا. عند وصولك إلى المنزل، قم على الفور بتغيير الزيت وفلتر الزيت.

وأخيرًا، الشرط الثالث والأهم للتشغيل العادي للشحن التوربيني. هناك لحظتان حاسمتان في حياة التوربين: بدء تشغيل المحرك وإيقافه. عند بدء تشغيل محرك بارد، يكون الزيت الموجود فيه ذو لزوجة عالية، ومن الصعب ضخه عبر الفجوات؛ لم يتم تحديد الفجوات الحرارية بعد. يحدث تسخين أجزاء مختلفة من الضاغط، وبالتالي التمدد الحراري، بمعدلات مختلفة. لذا خذ وقتك، ودع المحرك يسخن.

إذا كنت بحاجة إلى التوقف، فلا تقم أبدًا بإيقاف تشغيل المحرك على الفور. اعتمادًا على وضع القيادة، اتركه في وضع الخمول لمدة 2-5 دقائق (أطول في الشتاء). خلال هذا الوقت، سيعمل عمود التوربين على تقليل السرعة إلى الحد الأدنى، وسوف تبرد الأجزاء التي تكون على اتصال مباشر بغازات العادم بسلاسة. في هذه الحالة، جهاز توقيت توربو يجعل الحياة أسهل بكثير. سوف يتأكد من بقاء محرك السيارة الساخن في وضع الخمول لعدة دقائق، وتبريد عناصر الشحن التوربيني، حتى لو كان المالك قد غادر بالفعل وأغلق سيارته. ومع ذلك، فإن العديد من أجهزة الإنذار الأمنية لها وظيفة مماثلة.

ويمكن أيضًا زيادة قوة المحرك عن طريق الشحن الفائق. بالنسبة للشحن الفائق، يتم استخدام ضواغط خاصة، مدفوعة بالعمود المرفقي، باستخدام جزء من الطاقة، أو توربينات الغاز، حيث يتم ضغط الهواء أو الخليط القابل للاحتراق قبل دخول الأسطوانات. أنظمة الشحن الفائق أنظمة الشحن الفائق الأكثر شيوعًا هي: الشحن الفائق الميكانيكي؛ شاحن توربيني فائق الشحن لتوربينات الغاز ضاغط الطرد المركزي ؛ الشحن الفائق لتوربينات الغاز الميكانيكية المدمجة؛ يقع الضاغط قبل المكربن، ويلزم الختم؛...

شارك عملك على الشبكات الاجتماعية

إذا كان هذا العمل لا يناسبك، ففي أسفل الصفحة توجد قائمة بالأعمال المشابهة. يمكنك أيضًا استخدام زر البحث

المحاضرة 15

نظام الشحن

1 معلومات عامة عن الشحن الفائق للمحرك

الاتجاهات الرئيسية في تحسين محركات الاحتراق الداخلي هي زيادة القوة مع تقليل استهلاك الوقود ومكونات غازات العادم السامة. يوضح تحليل تطور النقل البري أن المحركات المكبسية ستحتفظ بمكانتها الرائدة لفترة طويلة. عادة ما يتم تقييم تصميم المحرك من خلال قوة اللتر

ترجع الزيادة في القوة بشكل أساسي إلى زيادة سرعة العمود المرفقي للمحرك. تكون زيادة السرعة فعالة إذا كان معامل التعبئة كبيرًا. تحقيقا لهذه الغاية، من الضروري تقليل الخسائر في أنظمة السحب والعادم، واستخدام ظواهر القصور الذاتي فيها وتحسين أنظمة توزيع الغاز. لزيادة الطاقة الفعالة مع زيادة السرعة، من الضروري تقليل الخسائر الميكانيكية (استخدام المواد المناسبة، الزيوت، استقرار ظروف درجة الحرارة، تنقية الزيت من الشوائب الميكانيكية وتبريده، دقة تصنيع الأجزاء وجودة المعالجة الميكانيكية للأسطح).

ويمكن أيضًا زيادة قوة المحرك عن طريق الشحن الفائق. بالنسبة للشحن الفائق، يتم استخدام ضواغط خاصة، مدفوعة بالعمود المرفقي (باستخدام جزء من الطاقة) أو توربينات الغاز، حيث يتم ضغط الهواء أو الخليط القابل للاحتراق قبل دخول الأسطوانات. يحدث ضغط الشحن بشكل أسرع من الزيادة في درجة حرارة الشحن، وبالتالي فإن كثافة الشحن بعد الضغط أكبر من كثافة الشحن قبل الضاغط. ستكون كمية الشحنة التي تدخل أسطوانة المحرك في كل دورة أكبر مما هي عليه عند الدخول من الغلاف الجوي.

2 أنظمة الشحن الفائق

أنماط التعزيز الأكثر شيوعًا هي:

الشحن الميكانيكي الفائق
شاحن توربيني فائق (توربينات غازية + ضاغط طرد مركزي)؛
الشحن الفائق المشترك (توربينات ميكانيكية + غازية) ؛
يقع الضاغط قبل المكربن (الختم مطلوب) ؛
يقع الضاغط بعد المكربن (يتحسن تكوين الخليط، وتتفاقم ظروف تشغيل شفرات الضاغط بسبب الوقود)؛
نظام تعزيز النبض
نظام الضغط غير النبضي.

تُستخدم ضواغط الطرد المركزي ذات الشفرة على نطاق واسع في الضغط. المعلمات الرئيسية للضاغط هي نسبة الضغط وأداء الضاغط والكفاءة الأدياباتيكية. يتم تحديد العمل المبذول على ضغط 1 كجم من الهواء في الضاغط من الضغط Po إلى Pk (ضغط ثابت الحرارة) بواسطة:

وفي الواقع تتم عملية الضغط في ظل وجود تبادل حراري مع البيئة وفواقد داخلية مما يزيد من العمل المطلوب. يؤخذ ذلك في الاعتبار من خلال الكفاءة الأدياباتيكية (0.65 ─ مع نسبة زيادة الضغط 1.3. ومع زيادة الدرجة، تنخفض الكفاءة إلى 0.5). لتحقيق ضغوط تعزيز عالية، يتم استخدام ضواغط التروس الدوارة.

في المحركات عالية السرعة، يتم استخدام ضواغط الطرد المركزي أو المحورية عالية السرعة (). مع انخفاض الكفاءة وزيادة درجة الشحن الفائق، يزداد العمل المبذول على ضغط الشحنة في الضاغط ودرجة الحرارة بشكل ملحوظ، بينما تنخفض كفاءة الشحن الفائق. عندما تزيد نسبة التعزيز عن قيمة معينة، فإن القوة الفعالة لا تزيد بسبب انخفاض الكفاءة الميكانيكية للمحرك بسبب زيادة الطاقة المبذولة لتشغيل الضاغط.

يؤدي الشحن الفائق إلى تغيير طفيف في طبيعة عملية الاحتراق بسبب زيادة الضغط ودرجة الحرارة في نهاية الضغط. مع الشحن الفائق، تزداد كمية الوقود المشاركة في الاحتراق، وبالتالي تزداد القيم القصوى للضغط ودرجة الحرارة في نهاية الاحتراق، ويزداد الضغط الحراري للأجزاء. عندما تغلق الصمامات أثناء التعزيز، يحدث تبريد أفضل للصمامات. يجب أن تؤخذ هذه الظروف في الاعتبار عند تطبيق الشحن الفائق.

في المحركات المكربنة، يقتصر استخدام الشحن الفائق على الظروف التي يحدث فيها الاحتراق المتفجر، وغالبًا ما يستخدم عند تشغيل المركبات في الظروف الجبلية. إذا تم استخدام الشحن الزائد في محرك المكربن، مطلوب تصحيح نسبة الضغط. استخدام ضغوط تعزيز عالية نسبيا (أكثر من 0.2 ميجا باسكال ) يتطلب تغيير توقيت الصمام واستخدام الثلاجة لتقليل درجة حرارة الشحن بعد الضغط. يعد استخدام التعزيز أكثر فعالية في محركات الديزل، حيث تكون الزيادة في ضغط التعزيز محدودة فقط بالقوة الحرارية والميكانيكية لهيكل المحرك. في هذه الحالة، تزداد قوة المنفاخ بنسبة 20-30% ويزداد متوسط الضغط الفعال إلى 0.9-0.95 ميجا باسكال.

3 توربينات الغاز

مع الشاحن التوربيني، يتم استخدام جزء من طاقة غازات العادم لضغط الهواء ودفعه. وهذا يجعل من الممكن الاستفادة جزئيًا من الفرق بين الضغط في نهاية عملية التمدد في أسطوانة المحرك وضغط الهواء الجوي. يمكن أن تزيد قوة المحرك مع المحركات التوربينية الغازية بنسبة تصل إلى 50%، كما يتم تقليل سمية غازات العادم. يتضمن تصميم المحرك استخدام المواد المناسبة، مما يزيد من تكلفة تصنيع المحرك، إلا أن تكلفة المحرك لكل وحدة طاقة أقل من دون الشحن الفائق. يدخل الهواء إلى الضاغط من خلال مدخل موجود في وسط الهيكل. توفر المكره وريشة التوجيه زيادة في الطاقة الكامنة والحركية، ثم يدخل الهواء إلى الناشر ومجمع الهواء، حيث يتم توزيعه بين الأسطوانات عند فتح الصمام. تصل السرعة المطلقة لحركة الهواء في العجلة إلى 300-350 م/ث.

يتكون الشاحن التوربيني من ضاغط طرد مركزي أحادي المرحلة وتوربين جاذب مركزي شعاعي. المكونات الرئيسية للشاحن التوربيني هي: مرحلة الضاغط، ومرحلة التوربين، ومجموعة المحمل المختومة. توجد عجلات الضاغط والتوربينات على طرفي نقيض من عمود الدوار، وهي ناتئة بالنسبة للمحامل. يتم صب دافع الضاغط من سبيكة نوع AL4 في قوالب الجص التي تم الحصول عليها باستخدام نماذج مرنة. يتم وضع العجلة على العمود مع التوتر، لذلك عند تثبيتها على العمود، يتم تسخينها إلى 1100-1300 درجة مئوية. يتم تصنيع المكره التوربيني من النوع شبه المفتوح ذو الشفرات الشعاعية عن طريق الصب الاستثماري من سبائك النيكل المقاومة للحرارة مثل INKO-713S وANV-300 وما شابه. يتم توصيله بالعمود عن طريق اللحام الاحتكاكي، والجسم مصنوع من حديد الزهر المقاوم للحرارة. يستخدم الشاحن التوربيني محملًا عاديًا "عائمًا" مع جلبة أحادية غير دوارة. يتم تثبيت الدوار ضد الحركات المحورية على كلا الجانبين بواسطة البطانات الحاملة للحلقة المضغوطة على عمود الدوار للشاحن التوربيني. يتم إجراء تزييت المحامل من نظام تزييت المحرك، تحت الضغط، إلى مبيت المحمل.وللتشغيل المستقر للمحرك في جميع السرعات، وتقليل تأثير "تأخر التوربو"، يتم استخدام نظام التحكم في الضغط، باستخدام منظم، عن طريق التجاوز الغاز الماضي التوربينات.

تدخل غازات العادم إلى شفرات جهاز الفوهة الموجود في الهيكل. ومع مرور الغاز عبر جهاز الفوهة، تزداد سرعته. بهذه السرعة، يدخل الغاز إلى قنوات شفرات دافعة التوربين. يؤدي العمل العرضي لنفاثة الغاز على الشفرات إلى ظهور عزم الدوران. يتم تركيب جهاز تمليس الإخراج الدوار عند مخرج التوربين. يتم تحديد السرعة الطرفية لدافعات الشاحن التوربيني من خلال الضغط الناتج عن الضاغط التوربيني.الخامس= 280-350 م/ث. عند درجات حرارة متوسطة تبلغ حوالي 700 درجة مئوية أو أكثر، تُصنع عجلات التوربينات من سبائك أساسها النيكل. لضمان التسارع العالي للشاحن التوربيني، يحاولون تقليل القطر الخارجي ولحظة القصور الذاتي للمكره. بناءً على السرعة المحيطية وقطر المكره، يتم حساب تردد دوران الدوار، والذي يمكن أن يصل إلى 50,000-80,000 دورة في الدقيقة.

4 خصائص محركات السيارات فائقة الشحن

يجب أن توفر خصائص تصميم الشاحن التوربيني نمطًا لتطوير عزم الدوران مشابهًا لنمط محرك السحب الطبيعي. في هذه الحالة، يجب أن يحدث أكبر إمداد للهواء عند وضع السرعة الذي يكون فيه عزم الدوران الحد الأقصى. مع زيادة العرض الدوري، ينخفض معامل الهواء الزائد، ولكن يجب أن يكون تخفيضه بحيث لا يكون هناك زيادة في دخان غازات العادم. تحتوي بعض تصميمات الشاحن التوربيني على قنوات فوهة قابلة للتعديل، والتي، عند تقليل سرعة العمود المرفقي، بمساعدة جهاز خاص، تقوم بتدوير شفرات جهاز الفوهة في اتجاه تقليل مساحة التدفق. ونتيجة لذلك، يزداد ضغط الغاز عند المدخل وتزداد سرعة العادم، مما يزيد من سرعة دوران عمود TC وضغط الشحنة الجديدة. يظل استهلاك الوقود المحدد كما هو تقريبًا مع زيادة قوة المحرك.

في خطوط أنابيب محركات السيارات عالية السرعة، تحدث تقلبات في تدفق الغاز أثناء عمليات السحب والعادم. يمكن استخدام هذه الظاهرة في أنابيب السحب والعادم للشحن الديناميكي. إذا قمت بتكوين نظام العادم بحيث يتم تشكيل فراغ بالقرب من صمام العادم بحلول نهاية عملية العادم، عند إغلاق الصمامات، فإن كمية الغازات المتبقية ستنخفض وسيتحسن ملء الأسطوانة. مع تنظيم مماثل لعملية السحب في نهاية السحب، يزداد ضغط الشحنة الجديدة، مما يؤدي إلى تحسن في ملء الاسطوانة. ويتم تعديل نظام العادم الديناميكي عن طريق تغيير طول أنبوب العادم لكل مجموعة من الأسطوانات. يوفر نظام العادم والسحب المضبوط بشكل صحيح زيادة في قوة المحرك الفعالة تصل إلى 10%.

أعمال أخرى مماثلة قد تهمك.vshm>
4138.		نظام التصويت البديل نظام التصويت التراكمي. نظام باليف	4.28 كيلو بايت
	نظام التصويت البديل نظام التصويت التراكمي. نظام الكرة بما يضمن عدم فعالية نظام الأغلبية المطلقة حتى في الجولة الأولى من الانتخابات، هناك بديل للتصويت التفضيلي أو التصويت المطلق لأي مرشح، حيث يتم التصويت لمرشح واحد بدلاً من الإشارة إلى ترتيب مميزاته للآخرين . تم تقديم مثل هذا النظام في أستراليا خلال انتخابات مجلس النواب في مجلس النواب بالبرلمان الأسترالي.
9740.		النظام السياسي الحزبي في اليابان والاقتراع والنظام	47.98 كيلو بايت
	حقوق الإنسان الأساسية مكفولة بموجب الدستور الياباني. يتم تعريفها على أنها أبدية ولا تتزعزع. وتشمل هذه الحقوق الحق في المساواة والحرية والحقوق الاجتماعية والحق في حماية حقوق الإنسان الأساسية. يسمح الدستور بتقييد حقوق الإنسان إذا كانت تتعارض مع الصالح العام أو حقوق الآخرين.
2668.		نظام الطاقة (نظام الطاقة). نظام الطاقة الكهربائية (الكهربائية).	44.5 كيلو بايت
	تسمى المصادر الطبيعية التي تستمد منها الطاقة لتحضيرها بالأشكال المطلوبة للعمليات التكنولوجية المختلفة بموارد الطاقة. تتميز الأنواع التالية من موارد الطاقة الأساسية: الطاقة الكيميائية للوقود؛ ب الطاقة النووية. في الطاقة المائية الهيدروليكية؛ ز الطاقة الإشعاعية من الشمس. د طاقة الرياح . طاقة المد والجزر. و الطاقة الحرارية الأرضية. المصدر الأساسي للطاقة أو مصدر الطاقة الفحم والغاز والنفط وتركيز اليورانيوم والطاقة الكهرومائية والطاقة الشمسية...
5899.		نظام القانون ونظام التشريع	22.78 كيلو بايت
	نظام القانون ونظام التشريع مفهوم نظام القانون نظام القانون هو الهيكل الداخلي لهيكل القانون، مما يعكس توحيد القواعد القانونية وتمايزها. الهدف الرئيسي لهذا المفهوم هو شرح تكامل وتقسيم الهيئة المعيارية في الوقت نفسه إلى صناعات ومؤسسات وإعطاء وصف منهجي للقانون الوضعي ككل. من الضروري بشكل خاص التأكيد هنا على أن هيكل القانون ونظامه يحدد شكله ونظام التشريع ويرتبط به ارتباطًا وثيقًا. تلك الحقوق والواجبات التي أصبحت...
4136.		نظام انتخابي للأغلبية بالأغلبية المطلقة. نظام الأغلبية الانتخابية للأغلبية الانتخابية	3.91 كيلو بايت
	دعونا نلقي نظرة على النوع الحالي من أنظمة الأغلبية غير الاسمية - نظام الأغلبية المطلقة، على عكس النظام السابق لانتخاب المرشح، وهو ما يعني الحصول على أكثر من نصف أصوات الناخبين، بحيث تكون الصيغة 50 زائد صوت واحد. وبهذه الطريقة، غالبًا ما يحدث نظام اختيار الأغلبية المطلقة في جولتين. عندما يكون النظام راكداً، عادة ما تكون هناك عتبة أدنى لمشاركة الناخبين في التصويت. العيب الرئيسي في نظام الأغلبية المطلقة هو عدم فعالية الانتخابات.
17398.		نظام زحل	1.58 ميجابايت
	إذا أخذنا في الاعتبار أن الحلقات مكونة من كتل من الجليد، فهل يمكن أن يمنع ذلك مركبة فضائية من الطيران عبرها؟ أعتقد ذلك، لأن هيكل السفينة قد يتضرر، أو قد تنحرف السفينة عن مسارها. ولذلك، يجب حساب المسار لتجنب الحلقات.
5780.		نظام قانوني	14.89 كيلو بايت
	ويتميز القانون كنظام بالميزات التالية: أولا، يتميز النظام القانوني بالموضوعية. ثانياً، يتميز النظام القانوني بوحدة وترابط قواعد مكوناته. يتم حرمان أي عنصر هيكلي يتم إزالته من النظام القانوني من الوظائف النظامية، وبالتالي، من الأهمية الاجتماعية. ثالثا، النظام القانوني ككيان شمولي يغطي جميع القواعد المعمول بها في بلد معين وهو مجمع معقد متعدد المستويات يتكون من القواعد القانونية للمؤسسات والصناعات القانونية...
9300.		نظام الضرائب	13.4 كيلو بايت
	حول إجراءات حساب ودفع الضرائب غير المباشرة في القوانين التشريعية للاتحاد الروسي: تحصيل الضرائب غير المباشرة على السلع غير المباشرة المستوردة إلى أراضي الاتحاد الروسي؛ إجراءات دفع ضرائب الإنتاج على النفط، بما في ذلك مكثفات الغاز على أنواع معينة من النفط المواد الخام المعدنية قانون باطن الأرض.
2238.		نظام الدورة الدموية	16.95 كيلو بايت
	الشرايين هي الأوعية التي ينتقل من خلالها الدم بعيدًا عن القلب. اعتمادًا على نسبة عناصر الأنسجة في جدار الشرايين، يتم تمييز 3 أنواع من الشرايين: النوع المرن من الشريان الأورطي، والجذع الرئوي في القشرة الوسطى، والألياف المرنة هي السائدة؛ حيث يدخل الدم تحت ضغط مرتفع، ويمكن أن يتم شد الأوعية القوية بشكل كبير عند السرعه العاليه؛ نوع عضلي، معظم الشرايين الفقرية العضدية (الشريان الشعاعي للدماغ) في القشرة الوسطى، الخلايا العضلية متطورة بشكل جيد، ملتوية مثل الزنبرك، والتي، عن طريق الانقباض، تنظم...
6888.		هيكل (نظام) CPR	7.28 كيلو بايت
	وفي نظام القانون الدستوري تتميز المؤسسات. موضوع القانون الدستوري ذاته؛ المصدر هو دستور الاتحاد الروسي، القانون الأساسي في الدولة، وقواعده هي نقاط البداية لجميع فروع القانون؛ يضع المبادئ الأساسية للنظام الدستوري، والتي تعتبر أهم القواعد لفروع القانون الأخرى...

الغرض من أنظمة الشحن الفائق لمحركات الاحتراق الداخلي هو زيادة ملء كتلة أسطوانات المحرك بشحنة جديدة. يتم تحقيق ذلك عادةً بمساعدة أجهزة خاصة أو وحدات الشحن الفائق. تسمى المحركات التي تحتوي على مثل هذه الأنظمة مجتمعة. تتنوع أنظمة الشحن الفائق بشكل كبير في مبادئ التشغيل الخاصة بها، وبالتالي في معايير التصنيف الخاصة بها.

في محركات الاحتراق الداخلي المدمجة، يتم ضغط الهواء أو الخليط القابل للاحتراق في ضواغط قبل دخوله إلى الأسطوانات. يعتبر التعزيز منخفضًا إذا كان الضاغط يحتوي على  k< 1.9. Низкий наддув позволяет повысить мощность двигателей на 20-25%. При среднем наддуве ( к = 1.9-2.5) удается повысить ее на 25-50%. Высокий наддув ( к >2.5) يزيد من القدرة بشكل أكبر، ولكن استخدامه غالبًا ما يكون غير مبرر بسبب الزيادة الكبيرة في الضغط الميكانيكي والحراري للأجزاء والتجمعات.

يمكن أن يكون الشحن الفائق لأسطوانات المحرك ديناميكيًا أو يتم إجراؤه باستخدام شاحن فائق خاص (ضاغط). في محركات الاحتراق الداخلي الحديثة، يتم استخدام كل من الضواغط الحجمية (التروس الدوارة، اللولبية، المكبسية) وضواغط الطرد المركزي ذات الشفرات لضغط الضغط. غالبًا ما تكون توربينات الغاز محورية شعاعية، وفي كثير من الأحيان - محورية.

هناك ثلاثة أنظمة شحن فائق تستخدم الشواحن الفائقة: مع ضاغط محرك، مع شاحن توربيني ومدمج (الشكل 11.1).

الشكل 11.1. رسم تخطيطي لأنظمة الشحن الفائق لمحركات الاحتراق الداخلي

في المخطط الأول، يتم توصيل ضاغط القيادة بالعمود المرفقي للمحرك من خلال ترس زيادة السرعة. لتشغيل الشاحن التوربيني (المخطط 2)، يتم استخدام طاقة غازات العادم الداخلة إلى توربين الغاز . يتم تثبيت الضاغط على نفس عمود التوربينات الغازية . في حالة النظام المدمج (المخطط 3)، فإن المرحلة الأولى هي ضاغط القيادة، والثانية هي الشاحن التوربيني. يمكن إجراء الشحن على مرحلتين بواسطة شاحنين توربينيين أو ضواغط قيادة مرتبة على التوالي.

غالبًا ما يتم استخدام الشحن الفائق لتوربينات الغاز في محركات الديزل للجرارات والسيارات.

في هذه الحالة، هناك خياران رئيسيان لاستخدام الطاقة:

1. الطاقة التي يستهلكها الضاغط تساوي الطاقة التي ينتجها التوربين الغازي. في هذه الحالة، يكون للشاحن التوربيني اتصال غازي فقط بالمحرك (الشكل 11.1.2). يوفر هذا المخطط أداءً اقتصاديًا عاليًا مع أقصى قدر من تبسيط التصميم، وبالتالي فهو الأكثر شيوعًا. في مثل هذه المحركات، يتم استخدام طاقة غازات العادم، والتي في بعض الحالات تجعل من الممكن زيادة كفاءة المحرك.

2. الطاقة التي ينتجها توربين الغاز لا تساوي الطاقة التي يستهلكها الضاغط. وينتقل فرق الطاقة من المحرك إلى الشاحن التوربيني من خلال استخدام اتصال ميكانيكي بين دوار الشاحن التوربيني وعمود الكرنك الخاص بالمحرك، مما يزيد من تعقيد تصميم الأخير. في بعض الأحيان، في هذه الحالات، بدلاً من الاتصال الميكانيكي بين دوار الشاحن التوربيني والعمود المرفقي، يتم استخدام نظام شحن مشترك.

تُستخدم أدوات التوصيل الميكانيكية أيضًا في الحالات التي يكون فيها من الضروري نقل الطاقة الزائدة من توربين الغاز إلى المحرك عند ضغوط معززة عالية ودرجات حرارة الغاز أمام التوربين.

ممكن خيارينإمدادات الغاز إلى توربينات الغاز:

1) من خط أنابيب منفذ مشترك؛

2) بشكل منفصل عن كل أسطوانة أو من مجموعة الأسطوانات، حيث يكون الوقت بين نبضتي ضغط متتاليتين المتكونتين عند إطلاق الغازات من الأسطوانات، وفقًا لترتيب عملها، كبيرًا بدرجة كافية (تعزيز النبض) .

في الحالة الأولى، خاصة في المحركات التي تحتوي على عدد كبير من الأسطوانات وسرعة دوران عالية، يتم تعادل ضغط الغاز في أنبوب العادم، وتكون سعة تقلبات الضغط أمام التوربين صغيرة، وتتم عملية إمداد الغازات إلى يمكن اعتبار التوربين أنه يحدث عند ضغط ثابت. وفي الحالة الثانية، تدخل غازات العادم إلى التوربينات الغازية بضغط متغير، مما يسمح، في ظل ظروف معينة، بزيادة كفاءة الشحن.

يؤدي إمداد التوربين بالغازات عند ضغط ثابت إلى زيادة المقاومة في مجرى عادم المحرك مقارنةً بإطلاقه في الغلاف الجوي. وهذا يعوق تنظيف الأسطوانات ويقلل من تعبئتها بشحنة جديدة.

مع تعزيز النبض، بعد فترة من إطلاق الغازات من أسطوانة واحدة، ينخفض الضغط في قناة العادم بشكل حاد حتى تبدأ الصمامات في التداخل. ونتيجة لذلك، يزداد فرق الضغط بين قنوات السحب والعادم ويصبح تنظيف غرف الاحتراق أكثر كفاءة. يتم تقليل الشغل المطلوب لطرد الغازات. مع زيادة الضغط المعزز وزيادة متوسط ضغط الغاز في قناة العادم، يتناقص التأثير الإيجابي لاستخدام تعزيز النبض، نظرًا لأن نبضات الضغط تصبح سلسة. يتم تحقيق أقصى تأثير في نظام تعزيز النبض عند p إلى < 0.15 ميجا باسكال، عند ص إلى< 0.4 МПа применение импульсного наддува уже не дает эффекта. Для достижения наибольшего эффекта при импульсном наддуве выпускные трубопроводы делают по возможности короткими и меньшего объема. В импульсных системах используется кинетическая энергия отработавших газов, однако, ухудшается очистка цилиндров двигателя от отработавших газов, что является общим недостатком всех систем газотурбинного наддува.

في محركات الديزل للسيارات التي تحتوي على عدد من الأسطوانات 8 أو أكثر، يتم استخدام الأنظمة ذات الضغط المستمر أمام التوربين في الغالب. كفاءة هذه التوربينات أعلى من كفاءة التوربينات النبضية، ونظام العادم أبسط.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن المحركات فائقة الشحن تتمتع بقدرة أقل على التكيف (مقارنة بمحركات السحب الطبيعي) وخصائص بدء تشغيل أسوأ.

مبردات الهواء

أثناء الشحن الفائق، تزداد درجة حرارة الهواء خلف الضاغط، لذلك عند الشحن الفائق المتوسط والعالي، يتم تبريد الهواء الوسيط بين الضاغط وأنبوب سحب المحرك. ويساعد ذلك على تحسين ملء كتلة الأسطوانات، وزيادة قوة المحرك وكفاءة استهلاك الوقود، وتقليل الضغط الحراري لأجزائه، وتقليل درجة حرارة الغازات الموجودة أمام التوربين.

يمكن تبريد الهواء بمبردات خاصة أو من خلال التبريد التبخيري - حقن المواد التي تتبخر بسهولة (الكحول والأمونيا والماء وما إلى ذلك) في الهواء. يتم استخدام نوعين من المبردات: الهواء إلى الهواء والماء إلى الهواء. يتم استخدام كل من المبردات الأنبوبية والمبردات اللوحية.

يتم تركيب مبرد الهواء أمام زيت المحرك ومشعات الماء. يتم امتصاص الهواء الجوي من خلال المبرد بواسطة مروحة نظام تبريد المحرك. يتحرك الهواء المبرد داخل الأنابيب النحاسية الموجودة في قلب المبرد، على غرار تلك المستخدمة عادةً في مشعات نظام التبريد.

مع التبريد المائي والهواء، يدور الماء عبر المبرد والرادياتير باستخدام مضخة (خاصة أو متوفرة في نظام تبريد المحرك).

على الرغم من أن التبادل الحراري بين الهواء المبرد والمبرد، مع تساوي جميع الأشياء الأخرى، يحدث بشكل أكثر كثافة من التبادل بين الهواء المبرد والهواء البارد، بشكل عام، تكون مبردات الهواء إلى الهواء أكثر كفاءة من مبردات الماء إلى الهواء بسبب إلى الفرق الكبير في درجة الحرارة بين الهواء والمبرد.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

مقدمة

2. أنواع الشحن الفائق

3. مزايا وعيوب أنواع مختلفة من الشحن الفائق

4. حدود زيادة الطاقة عن طريق الشحن الفائق

كتب مستخدمة

مقدمة

إحدى القضايا الملحة في بناء محركات السيارات والجرارات العالمية والمحلية الحديثة هي مسألة إنتاج شواحن توربينية فعالة وموثوقة في روسيا ضرورية لإنتاج المحركات التي تلبي المتطلبات البيئية لـ Euro-3 وما فوق.

في التسعينيات، تم تشكيل مفهوم أن نظام الشحن التوربيني هو جزء لا يتجزأ من محرك حديث صديق للبيئة واختباره بالكامل من قبل الشركات المصنعة الرائدة ومطوري محركات الديزل في العالم. في الوقت نفسه، توقف الشحن التوربيني، على عكس السبعينيات والثمانينيات، عن اعتباره وسيلة لتعزيز المحركات، وما يقرب من 100٪ من النماذج الأساسية الحديثة تم تصميمها وتطويرها فقط مع الشحن الفائق. تعتبر الأولويات البيئية في التطوير الحالي لمحركات الديزل أمرًا حاسمًا، وتؤدي متطلبات تلبية المعايير المتزايدة الصرامة إلى مراجعة الأساليب المعمول بها بالفعل لتطوير المحركات، فضلاً عن الأنظمة ووحدات الشحن الفائق. تحدث هذه التغييرات في جميع أنحاء العالم بشكل ديناميكي للغاية، وتنهار المناهج التي تم وضعها لعقود من الزمن أمام أعيننا أثناء الانتقال من معايير Euro-2 إلى معايير Euro-3، وقد أدت المتطلبات البيئية الواعدة لمدة 10 إلى 15 سنة مقبلة إلى تكثيف الأبحاث بشكل حاد. بشأن إنشاء وتحسين الأنظمة ووحدات الشحن الفائق.

تعزيز القوة الإجمالية للمحرك

1. الشحن الفائق

الشحن الفائق هو زيادة في كمية الشحنة الجديدة للخليط القابل للاحتراق الذي يتم توفيره لمحرك الاحتراق الداخلي عن طريق زيادة ضغط السحب. يُستخدم الشحن الفائق عادةً لزيادة الطاقة (بنسبة 20-45%) دون زيادة وزن المحرك وأبعاده، وكذلك للتعويض عن فقدان الطاقة في ظروف الارتفاعات العالية. يمكن استخدام الشحن الفائق مع "مراقبة الجودة" لتقليل سمية ودخان غازات العادم. يتم إجراء الشحن الفائق الكلي باستخدام ضاغط أو شاحن توربيني أو مزيج منهما. التعزيز الأكثر استخدامًا هو الشاحن التوربيني، والذي يستخدم طاقة غاز العادم لقيادته.

يتم استخدام الشحن الفائق الكلي في جميع أنواع محركات الديزل للنقل تقريبًا (البحرية وقاطرة الديزل والجرار). الضغط في المحركات المكربنة محدود بحدوث التفجير. تشمل العيوب الرئيسية للشحن الفائق الكلي ما يلي:

· زيادة الإجهاد الميكانيكي والحراري للمحرك بسبب زيادة ضغط ودرجة حرارة الغازات.

· انخفاض الكفاءة.

· تعقيد التصميم.

أصبح الشحن الفائق الديناميكي شائعًا بشكل متزايد في محركات الاحتراق الداخلي للنقل، والذي يؤدي، مع تغييرات طفيفة في تصميم خطوط الأنابيب، إلى زيادة معامل التعبئة حتى نطاق واسع من التغييرات في سرعة المحرك. تتيح لك الزيادة أثناء الشحن الفائق تعزيز الديزل من حيث مؤشرات الطاقة في حالة الزيادة المتزامنة في إمداد الوقود الدوري أو تحسين المؤشرات الاقتصادية مع الحفاظ على مؤشرات الطاقة (مع نفس إمداد الوقود الدوري). يعمل الشحن الفائق الديناميكي على زيادة متانة أجزاء مكبس الأسطوانة بسبب الظروف الحرارية المنخفضة عند التشغيل على الخلائط الخالية من الدهون.

2. أنواع التعزيز

منذ أن أصبحت الحاجة إلى محركات الشحن الفائق واضحة، ظهرت العديد من أنواع الشحن الفائق. الأنواع الرئيسية للشحن الفائق هي كما يلي:

الشكل 1 - أنواع الشحن الفائق

يمكن تأهيل أنظمة الشحن الفائق من خلال:

1) طريقة إمداد الهواء بدون منفاخ بسبب القصور الذاتي لعمود الهواء أو الغاز نفسه؛

2) تصميم الشاحن.

3) نوع محرك الشاحن الفائق؛

4) نوع الاتصال بين وحدة الشحن الفائق والمحرك.

يتم إجراء الشحن بالقصور الذاتي (بدون شاحن فائق، ويسمى أيضًا "الرنين"، "الموجة"، "الصوتية") بسبب تقلبات الضغط في أنبوب السحب لمحرك المكبس. تتحرك موجة انخفاض الضغط في أنبوب السحب عند مدخل الأسطوانة أثناء شوط السحب بسرعة الصوت إلى الطرف المفتوح المقابل للأنبوب، وتنعكس عنه، وتتحرك مرة أخرى على شكل موجة ضغط بسرعة الصوت إلى صمام السحب. من خلال اختيار طول خط الأنابيب بحيث تقترب موجة الضغط من فترة السحب النهائية، من الممكن ضمان وصول الشحنة إلى الأسطوانة تحت ضغط زائد، وبالتالي شحن المحرك بشكل فائق (الشكل 2).

الشكل 2 - مخطط مسار السحب 1 - مبيت منظف الهواء أو مرنان خاص

يمكن حساب طول خط الأنابيب المطلوب لذلك من الوقت f للموجة التي تمر من الصمام إلى الطرف المفتوح لخط الأنابيب والعودة.

يتم أخذ الطاقة اللازمة "لتسريع" عمود الهواء في مشعب السحب من العمل الإضافي للمكبس، أي. بسبب زيادة الضخ والخسائر الميكانيكية للمحرك.

يتم استخدام الشحن بالقصور الذاتي كنظام شحن مستقل في محركات سيارات الركاب. يمكن أن يختلف طول أنبوب السحب حسب سرعة المحرك، وبالتالي ضمان ملء أسطوانات المحرك بدرجة عالية في مجموعة واسعة من الأوضاع.

بالاشتراك مع الشحن الفائق لتوربينات الغاز، تم استخدام الشحن الفائق بالقصور الذاتي في محركات الديزل للشاحنات - نظام الشحن الفائق المدمج من Scher (الشكل 3).

يكون مستوى الزيادة في الضغط المعزز أثناء الشحن بالقصور الذاتي صغيرًا نسبيًا، لذلك تُستخدم هذه الأنظمة عادةً ليس لزيادة الطاقة القصوى للمحرك، ولكن لتحسين تدفق خاصية عزم الدوران.

الشكل 3 - نظام الشحن الفائق المدمج الذي اقترحه ج. شير

هناك طريقة أخرى معروفة لتزويد أسطوانات المحرك بالهواء تحت ضغط متزايد وهي استخدام موجات ضغط غاز العادم في الآلة الديناميكية للغاز "Comprex" (يأتي اسم "Comprex" من الكلمتين الإنجليزيتين الضغط والتوسع) (الشكل 4) .

يعتمد مبدأ تشغيل هذا النظام على حقيقة أن موجة الضغط التي تمر عبر قناة خط الأنابيب تنعكس سلبًا عند الطرف الحر، أي. كموجة خلخلة، وعند الطرف المغلق كموجة ضغط، وعلى العكس من ذلك، تنعكس موجة شفط عند الطرف المفتوح كموجة ضغط، وعند الطرف المغلق كموجة شفط.

يتكون نظام Kompreks من دوار ذو قنوات محورية - خلايا ذات مقطع عرضي شبه منحرف ومفتوحة في الأطراف. يتم تشغيل الدوار المثبت في محامل ومحاط بغلاف من خلال محرك الحزام من العمود المرفقي للمحرك. الطاقة اللازمة لتدوير الدوار صغيرة، لأنها يتم إنفاقه فقط للتغلب على الاحتكاك في المحامل وفقدان التهوية.

الشكل 4 - رسم تخطيطي لنظام الشحن الفائق Kompreks 1 - خط أنابيب العادم؛ 2- خط أنابيب المدخل. VND - هواء منخفض الضغط. VVD - هواء عالي الضغط HPG - غاز الضغط العالي. GND - غاز الضغط المنخفض. ص - الدوار.

تتلاقى قنوات الهواء والغاز في نهاية جوانب السكن. تتوافق القنوات المحورية - الخلايا الدوارة - بالتناوب مع الجدران النهائية لمبيت الشاحن الفائق، ثم مع خطوط أنابيب الدخول أو الخروج المؤدية إما إلى المحرك أو إلى الغلاف الجوي من خلال منظف الهواء أو كاتم الصوت.

يمكن تشغيل وحدات الشحن الفائق:

1) من العمود المرفقي لمحرك الاحتراق الداخلي مباشرة أو من خلال جهاز قابل للتحويل ("محرك الشواحن الفائقة")؛

2) من مصدر طاقة خارجي، على سبيل المثال، ما يسمى بـ "المحرك الإلكتروني" - من محرك كهربائي ("الشحن الفائق المدعوم كهربائيًا")؛

3) من توربين يستخدم طاقة غازات العادم لمحرك الاحتراق الداخلي (الضواغط التوربينية).

كما يتم استخدام الشواحن الفائقة للقيادة، إما الشواحن الفائقة ذات الإزاحة الإيجابية (المكبس، أو الترس الدوار (نوع الجذور)، أو اللولب الدوار، أو اللوحة الدوارة (ريشة الريشة)) أو الشفرة (عادة ما تكون طرد مركزي). يحتوي الشاحن الفائق لمحرك Roots (الشكل 5) على دوارين على شكل خاص، محاورهما مترابطة، ومتصلة من خلال التروس بترس محرك الشاحن الفائق، والذي بدوره متصل ببكرة مدفوعة بواسطة العمود المرفقي عبر محرك الحزام. الدوارات التي تدور في اتجاهين متعاكسين "تمتص" الهواء حرفيًا عبر المدخل ، مما يدفع تيارات الهواء إلى ما يسمى. مقصورة التوزيع.

الشكل 5 - الجذور تحرك الشاحن الفائق

ممثل آخر للشواحن الميكانيكية الفائقة هو المسمار (شاحن لينهولم الفائق) في شكله وبنيته الذي يشبه إلى حد كبير الشاحن الفائق Roots (الشكل 6) ولكنه في الواقع يختلف عنه جذريًا.

الشكل 6 - شاحن لينهولم الفائق

تكون أشكال دوارات الشاحن اللولبي أكثر وضوحًا، وهي تشبه في حد ذاتها براغي ذاتية التنصت أو براغي مفرمة اللحم. عندما تدور الدوارات، يتم دفع الهواء الداخل إلى الشاحن الفائق عبر هذا الناقل الحلزوني ويكون بالفعل في حالة مضغوطة عند خروجه من الهيكل. بالإضافة إلى ذلك، فإن الهواء مضغوط بالفعل داخل الجهاز، مما يعني أنه لن يكون هناك مكان لمواجهة القوى التي تدفع الهواء إلى الخلف في شاحن Roots الفائق.

يتم تصنيع منافيخ الطرد المركزي (الشكل 7) على شكل حلزون ولها نفس خصائص التوربينات تقريبًا.

الشكل 7 - منفاخ طرد مركزي مدفوع

يتم التقاط الهواء الذي يدخل إلى مبيت الشاحن الفائق بواسطة شفرات المكره، وبعد فكه، يتم ضغطه على الجدران الخارجية للمبيت بواسطة قوى الطرد المركزي. في هذه المرحلة، يصل تدفق الهواء إلى سرعة هائلة، لكن ضغطه لا يزال منخفضًا جدًا. ثم، باستخدام الناشر، يتم تحقيق التأثير المعاكس: عند مغادرة الشاحن، تنخفض سرعة تدفق الهواء، والضغط، على العكس من ذلك، يزداد بسبب "ضغط" الهواء من الخلف. تتناسب كفاءة الشواحن الفائقة الطاردة المركزية مع سرعة المحرك. عند السرعات المنخفضة، لا يتم الشعور عملياً بزيادة الطاقة (على الرغم من أنها أكبر من تلك الموجودة في نفس التوربين)، ولكن عند السرعات المتوسطة والعالية ترتفع الطاقة.

غالبًا ما يُشار إلى المحركات التوربينية الغازية فائقة الشحن باسم "المحركات التوربينية المكبسية" أو "المحركات المركبة".

مع الشاحن التوربيني (الشكل 8)، توضع عجلة الضاغط وعجلة التوربين على نفس العمود. يتم هنا تحويل طاقة تدفق غاز العادم، التي لا تستخدم في المحركات التقليدية، إلى عزم دوران - يتم إمداد غازات العادم الخارجة من أسطوانات المحرك إلى عجلة التوربينات، حيث يتم تحويل طاقتها الحركية إلى طاقة دوران ميكانيكية (عزم الدوران). تقوم عجلة الضاغط بسحب الهواء النقي من خلال مرشح الهواء، وضغطه وتزويده إلى أسطوانات المحرك. ويمكن زيادة كمية الوقود التي يمكن خلطها بالهواء، مما يسمح للمحرك بتطوير المزيد من القوة. هناك أيضًا العديد من تصميمات الشاحن التوربيني الأخرى.

الشكل 8 - الشاحن التوربيني

3. مزايا وعيوب أنواع مختلفة من الشحن الفائق

ويضمن الشحن الفائق عن طريق الشواحن الفائقة ذات الإزاحة الإيجابية استجابة سريعة للتغيرات في ظروف سرعة المحرك.

تتمثل عيوب هذه الطريقة في خسائر ميكانيكية كبيرة عند الأحمال المنخفضة، وحجم ووزن كبير نسبيًا لوحدات الشحن الفائق، ووجود ناقل حركة ميكانيكي، وغالبًا ما يكون من الصعب وضعه على المحرك. وينطبق هذا أيضًا إلى حد كبير على منافيخ الدفع بالطرد المركزي. لتحقيق الاستخدام الأكثر عقلانية للشواحن الفائقة ذات الإزاحة الإيجابية للمحرك، هناك حاجة إلى جهاز يضمن فصلها عن المحرك عند الأحمال المنخفضة، عندما لا تكون هناك حاجة للشحن الفائق. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الشواحن الميكانيكية الفائقة على تقليل الكفاءة. المحرك، لأن يتم استهلاك جزء من قوة وحدة الطاقة لقيادتها.

تشمل مزايا الشاحن الفائق ذو الإزاحة الإيجابية Roots الكفاءة العالية عند السرعات المنخفضة والمتوسطة والتصميم المتين والضوضاء المنخفضة. ومع ذلك، عند الوصول إلى ضغط معين، يبدأ الهواء بالتسرب مرة أخرى، مما يقلل من الكفاءة. أنظمة.

تعتبر الشواحن اللولبية من نوع Lysholm فعالة في نطاق سرعة المحرك بأكمله تقريبًا، وهي مدمجة وصامتة ولكن من الصعب جدًا تصنيعها، وبالتالي فهي باهظة الثمن.

على الرغم من أن مبادلات الموجات Kompreks توفر استجابة سريعة للتغيرات في وضع محرك الاحتراق الداخلي، إلا أنها غير قادرة على تطوير ضغوط معززة عالية، كما أنها ضخمة الحجم وتتطلب محركًا ميكانيكيًا.

تبين أن الشحن الفائق لتوربينات الغاز هو الأكثر نجاحًا في مجموعة واسعة من أحجام محركات الاحتراق الداخلي بدءًا من الدراجات النارية وحتى السفن التي تبلغ طاقتها عشرات الآلاف من الكيلووات. مزايا هذا النوع من الشحن الفائق: استخدام أكثر اكتمالا لطاقة الوقود من خلال توسيع المنطقة المفيدة للدورة الديناميكية الحرارية، والتكيف التلقائي (على الرغم من أنه ليس كافيا دائما لمحركات النقل) للتغيرات في وضع تشغيل محرك الاحتراق الداخلي، نسبيا صغر الحجم والوزن، والحرية النسبية لوضعها على المحرك. يتم تعويض عيوب الشحن التوربيني - تدهور استجابة المحرك - إلى حد كبير من خلال استخدام تدابير خاصة لتنظيم الضغط المعزز وتقليل القصور الذاتي للأجزاء الدوارة للشواحن التوربينية.

4. حدود الطاقة تزيد عن طريق الشحن الفائق

إن الانخفاض في استخدام الحرارة والكفاءة الميكانيكية يعني أن الطاقة تزيد بشكل أبطأ من الضغط المعزز؛ على وجه الخصوص، عند الانتقال من طاقة السحب الطبيعي إلى طاقة فائقة الشحن تبلغ 2 آتا، لا تزيد الطاقة بمقدار النصف، بل بنسبة 80% تقريبًا.

وهذا يثير التساؤل حول ما هو الحد المناسب لزيادة الضغط المعزز وما إذا كان سيأتي وقت لن يتمكن فيه التحسن في التعبئة من تعويض استهلاك الطاقة للشاحن الفائق وتدهور استخدام الحرارة.

وتؤكد نتائج الدراسة التحليلية لهذه المشكلة مثل هذه المخاوف ويمكن عرضها بيانيا (الشكل 77).

يُظهر المنحنى التغير في متوسط الضغط الفعال اعتمادًا على الضغط المعزز، المرسوم على الإحداثي الإحداثي، دون الأخذ في الاعتبار استهلاك الطاقة لمحرك الشاحن الفائق. يصور منحنى النهر جزء متوسط الضغط الفعال المنفق على محرك الأقراص؛ شاحن فائق، يعتمد أيضًا على الضغط: دفعة. كما يتبين من الرسم البياني، فإن نمو الأنهار يتخلف في البداية عن نمو p e، ومع زيادة أخرى في الضغط المعزز، تتضاءل الفجوة بين هذه القيم بسرعة. للحصول على متوسط الضغط الفعال المتوافق مع قوة المحرك الفعالة، يكفي طرح إحداثيات المنحنى r من إحداثيات المنحنى r. ومن ثم نحصل على منحنى p e يتغير في متوسط الضغط الفعال للمحرك اعتمادا على الضغط المعزز. تحدد نقطة الانعطاف a الضغط المعزز الأكثر ملائمة - حوالي 5 أتا، حيث يصل متوسط الضغط الفعال والطاقة إلى الحد الأقصى. الرسم البياني الشكل. تم بناء 77 على أساس الحفاظ على ضغط الانضغاط النهائي الذي يساوي 16.7 صباحًا عند 4 ضغوط تعزيز مختلفة؛ وهذا يتوافق مع نسبة ضغط تبلغ e = 7.5 لمحرك ذو سحب طبيعي. تتوافق ضغوط التعزيز المتزايدة مع نسب الضغط المنخفضة. بالنسبة لضغط تعزيز حرج قدره 5 atm، تكون نسبة الضغط e = 2.3. بالإضافة إلى ضغط الضغط النهائي، يعتمد الرسم البياني على بيانات محددة أخرى. لذلك، لا يمكن اعتبار 5 ضغط جوي هو الضغط المعزز الأكثر ملائمة لجميع أنواع المحركات. من غير الممكن إجراء حسابات دقيقة لضغط التعزيز الحرج على الإطلاق، حيث أنه من الصعب جدًا مراعاة جميع ظروف تشغيل الماكينة، وخصائص الوقود، وخاصة ميزات تصميم المحرك. لذلك الشكل. يتم إعطاء 77 فقط لإظهار وجود حد للزيادة في قوة المحرك المجهز بشاحن فائق القيادة. حاليًا، يتم استخدام ضغوط تعزيز أقل مقارنة بالحد الأقصى؛ القيمة التي تم الحصول عليها على الرسم البياني.

تجدر الإشارة إلى أنه حتى لو لم نأخذ في الاعتبار فقدان الطاقة اللازمة لقيادة الشاحن الفائق، فإن قوة المحرك لن تزيد إلى ما لا نهاية، لأنه كلما زاد ضغط الخليط القابل للاحتراق في الشاحن الفائق، انخفضت نسبة الضغط يستخدم في المحرك عند مقاومة تفجير معينة للوقود، وبالتالي، في الحالة المقيدة، يحدث كل ضغط الخليط في الشاحن الفائق، ونسبة الضغط (ونسبة التمدد) للمحرك تساوي الوحدة؛ وفي هذه الحالة تكون قوة المحرك صفرًا.

وبالتالي، فإن التحسن في التعبئة أثناء التعزيز يعوض التدهور في الكفاءة الحرارية واستهلاك الطاقة للشاحن الفائق فقط حتى قيمة معينة من ضغط التعزيز.

خاتمة

لذلك: الهدف من الشحن الفائق لمحرك الاحتراق الداخلي هو زيادة قوته المحددة (لكل وحدة من حجم عمل الأسطوانة والوزن والأبعاد) عن طريق زيادة إمدادات الوقود وبالتالي كتلة الهواء المطلوبة لاحتراقه. تتيح لك زيادة القوة النوعية لمحرك الاحتراق الداخلي الحفاظ على حجمه ووزنه وتكلفته وكذلك حجم ووزن السيارة المثبت عليها المحرك، وزيادة سعة الحمولة والسرعة.

يؤدي الشحن الفائق لمحرك الاحتراق الداخلي مع الإشعال بالشرارة، عادةً مع تبريد هواء الشحن، إلى زيادة القوة المحددة لمحرك الاحتراق الداخلي وتحسين الصفات الديناميكية للسيارة.

في بعض البلدان، تخضع السيارات ذات المحركات فائقة الشحن والأسطوانات ذات الإزاحة الصغيرة لضرائب أقل. إن زيادة معامل الهواء الزائد عند الشحن الفائق لمحركات الديزل (خاصة عند تبريد هواء الشحن) يجعل من الممكن زيادة الكفاءة الفعالة. (تقليل استهلاك الوقود المحدد) للمحرك، والأهم من ذلك - تقليل الانبعاثات الضارة من غازات العادم.

شحن توربينات الغاز يقلل من ضجيج العادم.

مراجع

1. ب.ن. دافيدكوف ف.ن. أنظمة وتجميعات كامينسكي لمحركات النقل فائقة الشحن - كتاب مدرسي موسكو 2011

2.wikipedia.org/wiki/Supercharging

تم النشر على موقع Allbest.ru

...

وثائق مماثلة

تحسين أداء الوقود والطاقة والموارد لمحركات السيارات. خصائص محرك الديزل D-245، والأساس المنطقي لنظام الشحن الفائق. تحديد المؤشر والمؤشرات الفعالة للمحرك. رسم تخطيطي وطرق تشغيل نظام الشحن الفائق بالديزل.

أطروحة، أضيفت في 18/11/2011

اختيار ضغط التعزيز ودائرة إمداد هواء الديزل. عملية ملء الاسطوانة. دورة ميلر. متوسط ضغط المؤشر المقدر. كفاءة أداء المحرك. تحديد قوة وحدات الشحن الفائق. آلية الكرنك.

تمت إضافة أعمال الدورة في 01/06/2017

الخصائص العامة ومبدأ التشغيل لنظام ضغط غاز العادم لمحرك الديزل M-756 وهيكله وعناصره الرئيسية. إجراءات تفكيك وإصلاح وتجميع الشاحن التوربيني ومشعبات السحب والعادم. احتياطات السلامة أثناء العمل.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 19/05/2009

الخصائص العامة لمحركات الاحتراق الداخلي البحرية ووصف التصميم والبيانات الفنية للمحرك L21/31. حساب دورة التشغيل وعملية تبادل الغازات وميزات نظام الضغط. دراسة تفصيلية لمعدات الوقود لمحركات السفن.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 26/03/2011

مميزات البدء الكهربائي، مراحله، العوامل المؤثرة، أجهزة التيسير. تحليل العمليات داخل الاسطوانة. حسابات المعلمات المتوقعة على أساس درجة الحرارة في نهاية الضغط. مخطط وظيفي ومبدأ تشغيل دفعة البداية ووصفها.

أطروحة، أضيفت في 23/03/2012

معلومات عامة عن التعزيز في محركات الديزل. مراقبة وتشخيص عمليات إمداد الهواء. خصائص الشحن الفائق لتوربينات الغاز لمحرك ديزل رباعي الأشواط. تعديلات وأعطال محركات الديزل التوربينية وطرق التخلص منها.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 09/01/2012

المبادئ العامة لتشغيل محركات قاطرة الديزل. دورة كارنو المثالية. مخططات الجهاز ومبادئ التشغيل والرسوم البيانية للمؤشرات لمحرك ديزل رباعي الأشواط. خيارات شحن وقود الديزل والأسطوانة. تكوين النفط الخام. رسم تخطيطي لمنفاخ الهواء الدوار.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 27/07/2013

تبرير الأبعاد الرئيسية D و S وعدد الأسطوانات ومحرك الديزل. حساب عملية الملء والاحتراق والضغط والتمدد. حساب أنظمة الضغط وعملية تبادل الغازات. مؤشرات إرشادية وفعالة لمحركات الديزل. اختيار عدد ونوع الشاحن التوربيني.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 25/03/2011

تاريخ المشكلة وطرق تحسين طرق الاحتراق المباشر للوقود الصلب في محركات الاحتراق الداخلي المكبسية. الجوانب النظرية لاحتراق الوقود الصلب في مساحة عمل المحرك عند احتراقه بطريقة حجمية وطبقية.

تمت إضافة الكتاب في 17/04/2010

طرق زيادة قوة المحرك: التعزيز وزيادة نسبة الضغط وزيادة عزم المحرك عن طريق تحويل ذروة الضغط الأقصى. تحويل محرك ديزل إلى محرك احتراق داخلي يعمل بالبنزين بالحقن المباشر.