Способы повышения мощности двигателя. 
Наддув

Способы повышения мощности двигателя. Из формулы (16.9) следует, что мощность двигателя можно повысить увеличением диаметра цилиндра Д, а следовательно, и его рабочего объема V_h, числа цилиндров /, частоты вращения двигателя п и среднего эффективного давления р_е.

Первые два способа повышения мощности связаны с увеличением габаритов и массы двигателя.

Максимальная частота вращения, па которую проектируют двигатель, в большинстве случаев для карбюраторных двигателей не превышает 8000 об/мин, для дизелей — 4000 об/мин.

Повышенные частоты вращения позволяют существенно уменьшить массу и габариты двигателей, что особенно важно для двигателей, применяемых в автомобилях и подъемно-транспортных машинах. Однако необходимо иметь в виду, что увеличение частоты вращения влияет на износ деталей двигателя и уменьшает его моторесурс. Поэтому увеличение мощности двигателя за счет повышения п не всегда может быть оправдано.

Поскольку величина среднего эффективного давления р_е = pi _х, мощность двигателя можно увеличить повышением механического КПД и среднего индикаторного давления.

Повысить среднее индикаторное давление можно только увеличением работы, производимой газами в цилиндре двигателя, в результате чего возрастает площадь индикаторной диаграммы. Это достигается повышением степени сжатия и увеличением максимального давления р₂ или увеличением массы заряда за счет подачи его в цилиндр при давлении больше атмосферного.

При повышении степени сжатия площадь индикаторной диаграммы увеличивается незначительно, одновременно возрастает максимальное давление цикла р₂, что, в свою очередь, приводит к увеличению массы двигателя.

Наддув. Принудительное наполнение цилиндра свежим зарядом повышенного давления называется наддувом. При наддуве в рабочем объеме цилиндра увеличивается масса воздушного заряда, а следовательно, возрастает и количество топлива, которое можно сжечь за каждый рабочий цикл. При этом процесс сгорания не ухудшается и не возникает теплового перенапряжения стенок камеры сгорания. Вследствие сжигания в цилиндре большего количества топлива при наддуве увеличиваются ширина индикаторной диаграммы и ее площадь, а следовательно, и среднее индикаторное давление р_г

На рис. 16.13 для сравнения приведена индикаторная диаграмма дизеля без наддува и с наддувом. При наддуве среднее индикаторное давление p_t может быть увеличено с 0,7 до 2,5 МПа.

Мощностные параметры двигателей при наддуве оценивают так называемой степенью наддува А,_н, представляющей собой отношение среднего эффективного давления в двигателе с наддувом р" к этому же давлению в двигателе без наддува р_е при работе на номинальном режиме:

Рис. 16.13. Индикаторная диаграмма двигателя с наддувом и без наддува

Степень наддува приближенно можно выразить как отношение давления наддува р_п к давлению окружающей среды р₀:

где п — показатель политропы сжатия нагнетателя.

С ростом давления воздуха в нагнетателе повышается его температура, в результате чего снижается удельная мощность двигателя. В современных двигателях при давлении наддувочного воздуха более 0,15 МПа рекомендуется применять промежуточное охлаждение воздуха.

В двигателях с наддувом обычно степень сжатия меньше, чем без наддува. Это позволяет избежать значительного повышения максимального давления цикла.

С помощью наддува мощность можно повысить не только в дизелях, но и в карбюраторных двигателях.

Применение наддува позволяет создать серию двигателей одного тиноразмерного ряда с разными мощностями без изменения основных деталей и узлов базового двигателя. Наддув является одним из самых эффективных и универсальных способов повышения мощности двигателя.