Безнаддувный двигатель - Naturally aspirated engine
в такте № 1 поршни всасывают (всасывают) воздух в камеру сгорания через открытый впускной клапан .
Атмосферный двигатель , известный также как атмосферный двигатель или NA , является двигателем внутреннего сгорания , в котором воздух потребление зависит исключительно от атмосферного давления и не имеет принудительные индукции через турбонагнетатель или нагнетатель . Многие спортивные автомобили специально используют безнаддувные двигатели, чтобы избежать турбонаддува .
Описание
В безнаддувном двигателе воздух для сгорания ( дизельный цикл в дизельном двигателе или определенные типы цикла Отто в бензиновых двигателях, а именно прямой впрыск бензина ) или топливно-воздушная смесь (традиционные бензиновые двигатели с циклом Отто) втягиваются в двигатель. В цилиндрах атмосферное давление действует против частичного вакуума, который возникает при движении поршня вниз к нижней мертвой точке во время такта впуска . Из-за врожденного ограничения во впускном тракте двигателя, который включает в себя впускной коллектор , при всасывании воздуха происходит небольшой перепад давления, что приводит к объемному КПД менее 100 процентов и неполному заправке воздуха в цилиндре. На плотность воздушного заряда и, следовательно, на максимальную теоретическую выходную мощность двигателя , помимо влияния ограничений системы впуска, также влияют частота вращения двигателя и атмосферное давление, последнее из которых уменьшается с увеличением рабочей высоты .
Это отличается от двигателя с принудительным впуском , в котором нагнетатель с механическим приводом или турбонагнетатель с приводом от выхлопных газов используются для облегчения увеличения массы всасываемого воздуха сверх той, которая может быть произведена только за счет атмосферного давления. Закись азота также может использоваться для искусственного увеличения массы кислорода, присутствующего во всасываемом воздухе. Это достигается путем впрыскивания жидкой закиси азота в воздухозаборник, который поставляет значительно больше кислорода в заданном объеме, чем это возможно с атмосферным воздухом. Закись азота составляет 36,3% доступного кислорода по массе после его разложения по сравнению с атмосферным воздухом на 20,95%. Закись азота также кипит при -127,3 ° F (-88,5 ° C) при атмосферном давлении и обеспечивает значительное охлаждение за счет скрытой теплоты парообразования, что также способствует значительному увеличению общей плотности заряда воздуха по сравнению с естественной аспирацией.
Поскольку двухтактный дизельный двигатель не способен к этому естественному притяжению, в конструкцию двигателя должен быть интегрирован какой-либо метод наполнения цилиндров продувочным воздухом. Обычно это достигается с помощью нагнетательного нагнетателя с приводом от коленчатого вала . Воздуходувка в данном случае не действует как нагнетатель, так как она рассчитана на создание объема воздушного потока, который прямо пропорционален потребности двигателя в сгорании при заданной мощности и скорости. По определению Общества автомобильных инженеров , двухтактный дизельный двигатель с механической очисткой считается безнаддувным.
Приложения
Большинство автомобильных бензиновых двигателей, а также многие небольшие двигатели, используемые не для автомобильной промышленности, являются безнаддувными. Большинство современных дизельных двигателей, устанавливаемых на автомагистрали, оснащены турбонаддувом для обеспечения более благоприятного отношения мощности к массе , более высокой кривой крутящего момента , а также повышения топливной эффективности и снижения выбросов выхлопных газов . Турбонаддув почти универсален для дизельных двигателей, которые используются в железнодорожных , судовых двигателях и коммерческих стационарных установках ( например, для выработки электроэнергии ). Принудительная индукция также используется с поршневыми авиационными двигателями, чтобы свести на нет некоторые потери мощности, которые возникают при подъеме самолета на большую высоту.
Преимущества и недостатки
Преимущества и недостатки двигателя без наддува по сравнению с двигателем того же размера, использующим принудительную индукцию, включают:
Преимущества
- Легче обслуживать и ремонтировать
- Снижение затрат на разработку и производство
- Повышенная надежность, отчасти за счет меньшего количества отдельных деталей
- Более прямой отклик дроссельной заслонки (из-за отсутствия турбо-лага )
- Меньше вероятность перегрева
- Как правило, звучит лучше (личные предпочтения)
Недостатки
- Сниженная эффективность
- Пониженная удельная мощность
- Сниженный потенциал для тюнинга
- Повышенные потери мощности на большой высоте (из-за более низкого давления воздуха) по сравнению с двигателями с принудительной индукцией