Yra trys pagrindinės variklio galios didinimo kryptys: - Didinti variklio darbinį tūrį.
- Didinti variklio sukimosi dažnį.
- Panaudoti pripūtimą.
a.) Pripūtimui naudoti mechaninį kompresorių.
b.)Pripūtimui naudoti turbokompresorių.
Variklio darbinio tūrio didinimas
Darbinio tūrio didinimas leidžia gauti didesnę galią, kadangi didesnėje degimo kameroje galima sudeginti didesnį oro ir kuro mišinio kiekį. Darbinis tūris didinamas darant daugiau cilindrų arba didinant kiekvieno cilindro darbinį tūrį. Variklis tampa didesnis, sunkesnis, jo lyginamosios degalų sąnaudos ir kenksmingų medžiagų koncentracija atidirbusiose dujose keičiasi nežymiai. Dėl didesnio trinties darbo variklyje eksploatacinės degalų sąnaudos, šilumos, atidirbusių dujų (CO2, CO, CH, NOx), triukšmo emisija didėja.
Variklio sukimosi dažnio didinimas
Variklio sukimosi dažnio didinimas leidžia atlikti daugiau darbo ciklų per laiko vienetą, taip pat gauti didesnę galią. Didėjant variklio sukimosi dažniui neproporcingai auga trinties ir dujų apykaitos procesų nuostoliai ir naudingo veikimo koeficientas mažėja, be to, sukimosi dažnio augimą riboja detalių mechaninis ir terminis atsparumas kas įtakoją variklio įlgaamžiškumą bei patikimumą.
Panaudoti variklio pripūtimą
Oras pu�?iamas i variklio įsiurbimo sistemą. Sudarius slėgį įsiurbimo sistemoje didesnis oro kiekis patenka į degimo kamerą. Tai leidžia sudeginti daugiau kuro ir gauti didesnę galią, nedidinant darbinio tūrio ir sukimosi dažnio.Suslėgus orą jis įkaista (praktikoje iki 180 C), bei išsiplečia. Ataušinus orą, oro aušintuvo pagalba ("intercooler"), variklio galią galima dar labiau padidinti, be to, žemesnė įeinančio oro temperatūra ir didesnis tankis mažina degimo temperatūrą, azoto oksidų susidarymą, polinkį detonacijai, suodžių išmetimą dyzeliuose ir lyginamąsias degalų sąnaudas.
Pripūtimui naudojamas mechaninis kompreorius
Mechaninį kompresorių dažniausiai suka alkūninis velenas per diržinę ar kitokia pavarą. Esant mechaniniam pripūtimui oras suslegiamas kompresoriumi. Didelę dalį galios prieaugio sunaudoja kompresorius, nes jam sukti reikalinga energija, sunaudojama galia gali siekti 15% variklio galios. Lyginamosios degalų sąnaudos didesnės nei tokios pat galios variklio be pripūtimo.
Pripūtimui naudoti turbokompresorių
Kadangi dalis energijos, kuri paparastame variklyje išmetama per išmetimo sistemą, naudojama turbokompresoriui sukti, degalų sąnaudos, lyginant su tokios pat galios paprastu varikliu, sumažėja. Dėl mažesnio darbinio tūrio mažesni trinties ir šilumos nuostoliai.
Variklio lyginamoji masė (kg/kW ) esant pripūtimui žymiai mažesnė, lyginant su paparastu. Turbokompresorinio variklio gabaritai mažesni už paprasto tokios pat galios variklio.
Pripučiamo turbokompresoriumi variklio sukimo momento charakteristika palankesnė transporto priemonėms. Dėl didelio sukimo momento augimo krentant sūkiams maksimali galia išlieka ir esant sūkiams mažesniems nei nominalūs. Važiuojant kalnuotoje vietovėje reikia rečiau perjunginėti pavaras ir automobilis nepraranda greičio.
Turbokompresorinis variklis yra tylesnis už paprastą . Turbokompresorius veikia kaip papildomas duslintuvas.
Turbodyzeliniai varikliai gali dirbti su didesniu oro pertekliaus koeficientu. Šiandien tai ekonomiškų ir mažai teršiančių aplinką variklių konstravimo pagrindas .
Turbokompresoriniai varikliai naudojami visur, kur reikalinga degalų ekonomija. Kuo didesnis variklis, tuo aktualesnės mažos degalų sąnaudos. Sunkvežimių, lokomotyvų, laivų, stacionariniai, pramoniniai varikliai praktiškai visi turi turbokompresorius.
Šiuolaikiniai turbodyzeliniai varikliai lengviesiems automobiliams nenusileidžia galia benzininiams , o kai kur ir juos pralenkia, turi geresnę sukimo momento charakteristiką, išmeta mažai teršalų ir sunaudoja žymiai mažiau degalų. Anglies dioksido (CO2) išmetimas lyginant su tokios pat galios benzininiu yra apie 25% mažesnis, CO, CH emisija - kaip benzininio su 3 komponentų katalitiniu neutralizatoriumi.
Dar apie 15% degalų ekonomiją ir atitinkamą CO2 emisijos sumažėjimą planuojama pasiekti naudojant tiesioginio įpurškimo dyzelius su pripūtimu ir tarpiniu oro aušintuvu. Praktikoje tai būtų degalų sąnaudos nuo 2 iki 5 l/100km, priklausomai nuo automobilio masės.
Pagrindiniai turbokompresorinio variklio trūkumai - pavėluota turbokompresoriaus reakcija į akceleratoriaus paspaudimą ("turbo duobė") dėl rotoriaus inertiškumo taip pat mažas pripūtimo slėgis prie žemų variklio sūkių. Šiuos trūkumus turbokompresorių gamintojai bando minimaliai sumažinti gaminant turbokompresorių kuo mažesnį ir greitesnį, slėgio ribotuvą, taip pat kintamos geometrijos turbiną. Šiuolaikinių turbokompresorių lengviesiems automobiliams ir mikroautobusams sūkiai siekia 150 000 - 280 000 aps/min., pripūtimo slėgis 2,8 bar ir daugiau.
