ОХЛАДИТЕЛИ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА

Мощность двигателя определяется количеством топлива, которое может сгорать в его цилиндрах. В свою очередь, это количество зависит от массы окислителя - воздуха, находящегося в цилиндрах. Таким образом, для увеличения мощности двигателя фиксированной размерности необходимо увеличить подачу в двигатель воздуха (или готовой топливно-воздушной смеси). Это хорошо понимали уже создатели первых двигателей внутреннего сгорания, например - Г.Даймлер и Р.Дизель.

Как известно, для увеличения плотности подаваемого в цилиндр заряда используется наддув, при котором тем или иным способом повышается давление свежего заряда. В первой половине ХХ века наддув нашел применение на авиационных поршневых двигателях. Широкое распространение на автомобилях наддув получил благодаря швейцарскому инженеру Альфреду Бюши, который в 1952 г. впервые использовал для привода компрессора энергию отработавших газов, что позволило поднять мощность двигателя на 40%.

Можно посчитать, что при увеличении начального давления в полтора раза температура возрастает приблизительно на 45^оС, при двукратном повышении давления прирост температуры составляет приблизительно 80^оС. Считается, что в нагнетателях автотрактор­ных ДВС температура сжимаемого воздуха поднимается на 70 ... 180^оС. Однако с повышением температуры плотность заряда уменьшается, а потому эффект от повышения давления в известной степени нивелируется.

К тому же, в случае использования наддува на двигателе с искровым зажиганием повышение температуры свежего заряда приводит к возникновению детонации при существенно меньших углах опережения зажигания. Это обстоятельство негативно сказывается на экономических показателях двигателя.

Для уменьшения вредного влияния увеличения температуры на плотность заряда используются специальные теплообменники - промежуточные охладители наддувочного воздуха.

Можно утверждать, что понижение температуры наддувочного воздуха на каждые 10° приводит к увеличению его плотности приблизительно на 3 %, что дает приблизительно такое же увеличение мощности. Таким образом, охлаждение воздуха на 30^оС дает почти 10 %-ное увеличение мощности двигателя.

Промежуточные охладители наддувочного воздуха устанавливаются либо перед радиатором перпендикулярно потоку набегающего воздуха, либо горизонтально над двигателем. В последнем случае в капоте выполняется специальный воздухозаборник для подвода к теплообменнику потока охлаждающего воздуха.

Примеры установки промежуточных охладителей показаны на рисунке.

К настоящему времени наибольшее распространение нашли системы турбонаддува, при котором для повышения давления наддувочного воздуха используется энергия отработавших газов. Поскольку детонация является нарушением сгорания, присущим исключительно двигателям с искровым зажиганием, использование промежуточных охладителей на дизелях считается оправданным лишь при наличии не менее чем двух ступеней наддува.