Турбины же любимого средства межконтинентальных перелетов — Airbus превращают 100 кг/сек или 600000 литров в минуту)!) чистого воздуха верхней атмосферы, сгоревшего в адском огне их камер сгорания, в такую же массу удушающего все живое горячего выхлопа. При взлете это все страшнее в 10 раз! Есть ли еще шансы?
Сначала посмотрим на механизмы расхода бесценного продукта — впускные системы двигателей. Известно, что для сгорания топлива необходимо определенное соотношение его с количеством воздуха. Идеально для сгорания — 14,7:1, однако последние разработки камер сгорания и впускных трактов поднимают эту планку до 40:1 в экспериментальных вариантах.
Для хорошего наполнения цилиндра, а точнее — камеры сгорания свежим зарядом решающее значение имеют размеры и конфигурация впускного тракта. Во-первых, он должен иметь минимальное гидравлическое сопротивление (хотя в нем протекают газы), то есть — каналы и патрубки должны иметь плавные изгибы и переходы сечений, а также гладкую поверхность (бывает и полированная). Во-вторых, при определенной длине тракта происходит резонанс колебаний газового заряда с частотой открытия и закрытия впускных клапанов в каком-то диапазоне оборотов, уменьшая потери на всасывании (насосные потери) и вызывая эффект дозарядки или резонансного наддува. Упрощая процессы, можно сказать, что для хорошего наполнения и, соответственно, для хорошего крутящего момента при низких числах оборотов выгодны длинные и тонкие (в меру) каналы, а для режима высоких оборотов и максимальной мощности — короткие и широкие из- за различной массы колеблющегося столба газа.
Все конфигурации двигателя | B2B На Русском
До недавних пор такты обычных автомобилей в лучшем случае пытались настроить на наиболее употребительные режимы эксплуатации с ущербом для других диапазонов, а в большинстве массовой продукции — не настраивали вообще. В последние годы конструкторы наконец-то решились на очередное усложнение автомобиля — впускные тракты с изменяемой настройкой. Идеальным было бы устройство типа тромбона, позволяющее плавно изменять длину соответственно частоте вращения (числу оборотов), однако практические возможности пока привели только к созданию различных вариантов двух- или трехрежимных систем с переключающими заслонками. Исключением стала система Audi V8 с многорежимным эффектом.
Конструктивно системы выполняются объемными лабиринтами из синтетических или композитных материалов, позволяющих реализовать практически любые конфигурации каналов при небольшой собственной массе, что при алюминиевом литье было затруднительно и дорого.
Более радикальным средством улучшения наполнения являются разные способы принудительной зарядки, называемые наддувом. К ним относятся компрессоры с механическим приводом различных типов: двухроторный Roots, эксцентриково-лопаточные — Zoller, Powerplus, Centric, центробежные насосы, шнековые и спиральные нагнетатели. Другая разновидность наддува — центробежный нагнетатель, вращаемый турбиной от выхлопных газов, сокращенно — турбонагнетатель или turbocharger. Были даже комбинации обоих способов (Lancia). Особый случай — импульсный нагнетатель Comprex.