Проблема турбонаддува в ситуации "наддув-жара"

Известно, что термический КПД ДВС экспоненциально растёт с ростом степени сжатия. Увеличение степени сжатия у бензиновых двигателей ограничено наступлением детонации. Современные системы управления ДВС, пытаясь защитить мотор при проявлении признаков детонации, существенно забогащают топливную смесь и уводят момент зажигания от оптимальных для данных оборотов значений. Мощность двигателя при этом резко падает, растёт расход топлива, страдает цилиндропоршневая группа, система выпуска от клапанов до катализатора, кивошипношатунный механизм, и т.д.

Фото ”Моторный стенд”

Очевидно - необходимо принимать все возможные меры для предотвращения подобных режимов работы ДВС.

Когда в процессе квазиадиабатического сжатия температура топливовоздушной смеси во всём объёме надпоршневого пространства достигает температуры вспышки - наступает взрывное горение, то есть детонация, последствия которой описаны выше.

Естественно предположить, и это соответствует истине, что повышение температуры воздуха на
входе в двигатель на 20 -30 градусов приближает наступление детонационных режимов. Однако, для наддувных моторов, такое повышение окружающей температуры имеет гораздо более глубокие последствия. Дело в том, что одним из главных преимуществ наддува, является возможность промежуточного охлаждения предварительно сжатого турбокомпрессором, а значит и нагревшегося от сжатия, воздуха в теплообменнике (интеркулере). Причем расчёты, практика и проведенные нами этим летом эксперименты показывают, что критической температурой потока на выходе из интеркулера, после которой двигатель начинает интенсивно бороться с детонацией, для режимов работы близких к максимальным, у современных моторов типа SUBARU 20T, является 38 - 42°С, что соответствует температуре окружающей среды 28 -30°С.

        Это значит, что площадь радиатора интеркулера начинает стремиться к бесконечности, когда уменьшается разница между потребной температурой на его выходе и температурой окружающей среды.

       Нетрудно догадаться, что если интеркулером является только воздушный радиатор, то при жаре в 40°С детонация наступит неминуемо.
       В физике и технике известно много способов снижения температуры потока ниже температуры окружающей среды.

        Многочисленные попытки их практического использования автомобильными конструкторами (от применения разного рода холодильников, до впрыска воды или спиртоводяной смеси во впускной коллектор) потерпели неудачу по эксплуатационным, энергетическим или экономическим причинам. Практически единственным, применяемым ныне, является решение - поливать радиатор интеркулера водой снаружи (SUBARU IMPREZA). Однако нетрудно предположить насколько эффективно в жару 40° поливать водой той же температуры 40° (а где взять другую ?) радиатор интеркулера, особенно когда на выходе из него нужно получить хотя бы меньше 38° (о низких температурах, увеличивающих заряд топливной смеси, можно и не мечтать). Подозревая, что данная опция ИМПРЕЗЫ так же полезна, как антикрыло на крышке багажника «Жигулей», мы воспользовались подвернувшейся жарой, моторным нагрузочным стендом и всё тем же цифровым термометром во впускном коллекторе. Результат превзошел все ожидания. Вода лилась рекой, струёй, распылялась каплями различной дисперсности, вплоть до тумана, с обдувом радиатора скоростным потоком до 40 м/с - никакого эффекта! Черный дым и ровные показания всех четырёх быстродействующих цифровых термометров выхлопа гармонично дополняли картину детонации.

        Поскольку нам очень хотелось иметь возможность жарким летним днём использовать полную мощность наших наддувных SUBARU, предварительно выполнив некоторые расчёты и проведя несколько экспериментов, мы сочли возможным пригласить Вас разделить с нами восторг Победы сил человеческого разума над непокорными силами Природы.

Коммерческое предложение