Типы выпускных систем с турбокомпрессором

Существует два основных типа выпускных систем с турбокомпрессором с постоянным давлением на входе в турбину и с импульсным давлением на входе в турбину.

Применяются оба типа, иногда в комбинированных вариантах. Выбор определяется типом двигателя, количеством цилиндров, спецификой использования и множеством других факторов.

В выпускных системах с постоянным давлением на входе в турбину отработавшие газы от всех цилиндров собираются в общем выпускном коллекторе и затем, при почти постоянным давлении, направляются к турбокомпрессору.

В выпускных системах с импульсным давлением на входе в турбину используется выпускной коллектор типа "спагетти", в этом случае отработавшие газы подводятся к турбокомпрессору по отдельным патрубкам, идущим от каждого цилиндра, что позволяет использовать резонансные явления в выпускном коллекторе и добиться максимальной производительности от турбокомпрессора в узком диапазоне чисел оборотов.

Преимущества турбокомпрессорного двигателя:

-двигатель, оснащенный турбокомпрессором, обладает техническими и экономическими преимуществами по сравнению с атмосферным (безнаддувным) давлением.

-соотношение масса/мощность у двигателя с турбокомпессором выше, чем у атмосферного двигателя, кроме того, двигатель с турбокомпрессором обеспечивает лучшее сгорание топлива. Подтверждением тому служит уменьшение потребления топлива грузовиками на больших пробегах.

Общие конструктивные решения на современных судах. Преимущества и недостатки

Агрегатную эффективную мощность судовых дизелей можно повысить за счёт конструктивных мероприятий и улучшения параметров рабочего процесса. Это видно из выражения для мощности дизеля

.

Конструктивные мероприятия (увеличение D, S, n, i) в значительной мере уже исчерпаны и кроме того ведут к увеличению габаритов и массы цилиндропоршневой группы.

Наиболее целесообразным и эффективным способом увеличения удельной мощности судовых дизелей является повышение Р_е за счёт увеличения плотности вводимого в цилиндр воздуха – наддув. Применение наддува позволяет в несколько раз (до 4 - 5) увеличить удельную мощность двигателей без изменения их основных размеров за счёт соответствующего повышения давления наддува Р_k и охлаждения надувочного воздуха.

Критерием относительного увеличения мощности при наддуве служит степень наддува – отношение средних эффективных давлений двигателя с наддувом и без наддува

К основным способам увеличения массового заряда воздуха относятся:

– повышение плотности за счёт возрастания давления (наддув);

– повышение плотности за счёт снижения его температуры (охлаждение);

– повышение коэффициента наполнения за счёт продувки камеры сгорания и дозарядки рабочего цилиндра.

Существуют три категории наддува:

1 – умеренная у 4–тактных Р_е = 0,7÷1,2; у 2–тактных Р_е = 0,6÷0,8;

2 – повышенная у 4–тактных Р_е =1,21÷2,0; у 2–тактных Р_е = 0,81÷1,2;

3 – высокая у 4–тактных Р_е = 2,01÷3,0; у 2–тактных Р_е = 1,21÷1,6.

Преимущества дизеля с наддувом по сравнению с дизелем без наддува при заданной мощности:

1.Меньшие габариты двигателя, так как меньше число цилиндров.

2.Меньшая масса двигателя и, соответственно, меньшая удельная масса (масса на единицу мощности).

3.Более высокий КПД двигателя при турбонаддуве.

4.Меньшая стоимость на единицу мощности.

Используются холодильники меньших размеров, поскольку при одинаковой мощности необходимо отводить тепла меньше, чем у двигателей без наддува.

При газотурбинном наддуве газовая турбина сама заметно снижает шум выхлопа.

Меньшее падение мощности при понижении плотности окружающего воздуха.

Лучшее качество отработавших газов при одинаковом способе организации рабочего процесса.

Недостатки двигателей с наддувом:

1.Более высокие механические и тепловые нагрузки деталей, чем у двигателей без наддува.

2.Худшая приёмистость при газотурбинном наддуве.

При определённых условиях менее благоприятное протекание кривой крутящего момента при газотурбинном наддуве, особенно при высоких степенях наддува.

Основными способами осуществления наддува являются:

- механический;

- инерционный;

- газотурбинный;

- комбинированный.

-При механическом наддуве надувочный агрегат ротативного или центробежного типа приводится в действие через передачу от коленчатого вала. Как самостоятельная эта система наддува не рентабельна.Например при P_k = 0,16÷0,17 МПа затраты мощности на привод надувочного агрегата составляют 10 % от индикаторной мощности дизеля.

-Инерционный наддув применяются на маломощных дизелях, и требует усложнения систем впускного тракта и газораспределения.

Классификация систем наддува

а) По виду привода нагнетателя:

От постороннего источника (электродвигатель).

От самого двигателя (мощность отбирается от коленвала).

От турбины приводимой выпускными газами (турбонаддув).

б) По конструкции нагнетателя:

1. С объёмным нагнетателем (поршневой, роторный типа РУТ, винтовой компрессор и др.).

2. С лопаточным нагнетателем (радиальный, осевой, полуосевой).

в) По типу связи между надувочным агрегатом и двигателем:

1. Нагнетатель соединён с коленчатым валом, осуществляется отбор мощности от коленвала – механический наддув.

2. Нагнетатель соединён с турбиной. Надувочный агрегат свободный, т.е. не имеет механической связи с двигателем – свободный турбонаддув.

3. Нагнетатель, турбина и коленвал двигателя механически связаны. Производится либо отбор мощности от коленвала, либо отдача мощности коленвалу – комбинированный ДВС (КДВС).

Впервые в мире запатентовал наддув Готлиб Даймлер в 1885 г. Рудольф Дизель применил наддув и охлаждение в 1896 г.

Дата добавления: 2015-08-10