Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое наддув двигателей и для чего его применяют

Наддув

Наддув — увеличение количества свежего заряда горючей смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания, за счёт повышения давления при впуске. Наддув обычно применяют с целью повышения мощности (на 20-45%) без увеличения массы и габаритов двигателя, а также для компенсации падения мощности в условиях высокогорья. Наддув с «качественным регулированием» может применяться для снижения токсичности и дымности отработавших газов.

Агрегатный наддув осуществляется с помощью компрессора, турбокомпрессора или комбинировано. Наибольшее распространение получил наддув с помощью турбокомпрессора, для привода которого используется энергия отработавших газов. Также наддув может осуществляться безагрегатно, например, динамический наддув (ранее называемый инерционным, резонансным или акустическим).

Первым нагнетателем, появившемся на автомобильном двигателе, стал принудительный или механический нагнетатель типа «Рутс» («Roots»), хорошо зарекомендовавший себя в промышленности. Это произошло в 1885 г., когда Готтлиб Даймлер запатентовал нагнетатель собственной конструкции, работавший по принципу нагнетателя братьев Рутс. В 1902 г. во Франции Луис Рено запатентовал проект центробежного нагнетателя, а уже в 1911 г. принцип действия турбонагнетателя, работающего на энергии выхлопных газов, впервые описал и запатентовал швейцарский изобретатель Альфред Бюхи.

Сфера использования первых турбокомпрессоров ограничивалась чрезвычайно крупными двигателями, в частности, корабельными. В авиации с некоторым успехом турбокомпрессоры использовались на истребителях с двигателями Рено ещё во время Первой Мировой войны. Ко второй половине 1930-х гг. развитие технологий позволило создавать действительно удачные авиационные турбонагнетатели, которые у значительно форсированных двигателей использовались в основном для повышения высотности. Наибольших успехов в этом достигли американцы, установив турбонагнетатели на истребители P-38 и бомбардировщики B-17 в 1938 г. Уже в годы войны в США был создан истребитель P-47 с очень мощным турбонагнетателем, который был сделан отключаемым и использовался для форсажа, резко увеличивая мощность и расход топлива.

В автомобильной сфере первыми начали использовать турбокомпрессоры производители грузовых машин. В 1938 г. на заводе «Swiss Machine Works Sauer» был построен первый турбодвигатель для грузового автомобиля. Первыми легковыми автомобилями, оснащенными турбинами были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire, вышедшие на американский рынок в 1962-1963 гг..
Коренной перелом в развитии турбокомпрессоров произошел с установкой в 1977 г. турбокомпрессора на серийный автомобиль Saab 99 Turbo и затем, в 1978 г. выпуском Mercedes-Benz 300 SD, первого легкового автомобиля, оснащенного дизельным турбодвигателем. В 1981 г. за Mercedes-Benz 300 SD последовал VW Turbodiesel. При помощи турбокомпрессора производителям удалось увеличить эффективность работы дизельного двигателя до уровня бензинового, сохранив при этом значительно более низкий уровень выброса в атмосферу выхлопных газов.

Механический наддув (с помощью компрессора)

Существует два вида механических нагнетателей: объемные и центробежные.

Типичными представителемя объемных нагнетателей являются нагнетатель Roots и компрессор Lysholm.

Конструкция Roots напоминает масляный шестеренчатый насос. Два ротора вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса. Оси роторов связаны между собой шестернями. Особенность такой конструкции в том, что воздух сжимается не в нагнетателе, а снаружи — в трубопроводе, попадая в пространство между корпусом и роторами. Основной недостаток — в ограниченном значении наддува. Как бы безупречно ни были подогнаны детали нагнетателя, при достижении определенного давления воздух начинает просачиваться назад, снижая КПД системы. Еще одним минусом является неравномерное нагнетание на выходе, ведь воздух подается порциями. В современных конструкциях применяются трехзубчатые роторы спиральной формы, а впускное и выпускное окна имеют треугольную форму. Благодаря этим ухищрениям нагнетатели объемного типа практически избавились от пульсирующего эффекта. Объемные нагнетатели поднимают кривые мощности и крутящего момента, не изменяя их формы. Они эффективны уже на малых и средних оборотах, а это наилучшим образом сказывается на динамике разгона. Проблема лишь в том, что подобные системы очень прихотливы в изготовлении и установке, а значит, довольно дороги.

Еще один способ нагнетать во впускной коллектор воздух под избыточным давлением в свое время предложил инженер Лисхольм (Lysholm). Его детище окрестили винтовым нагнетателем, или «double screw» (двойной винт). Конструкция наддува Лисхольма чем-то напоминает обычную мясорубку. Внутри корпуса установлены два взаимодополняющих винтовых насоса (шнека). Вращаясь в разные стороны, они захватывают порцию воздуха, сжимают и загоняют ее в цилиндры. Характерна такая система внутренним сжатием и минимальными потерями, благодаря точно выверенным зазорам. Кроме того, винтовые наддувы эффективны практически во всем диапазоне оборотов двигателя, бесшумны, очень компактны, но чрезвычайно дороги из-за сложности в изготовлении.

Газотурбинный наддув или турбонаддув (при помощи турбокомпрессора)

чень широкое применение турбокомпрессоры нашли применение на современных автомобильных двигателях. По сути, это тот же центробежный компрессор, но с другой схемой привода. Это самое важное, можно сказать, принципиальное отличие механических нагнетателей от «турбо». Именно схема привода в значительной мере определяет характеристики и области применения тех или иных конструкций. У турбокомпрессора крыльчатка-нагнетатель сидит на одном валу с крыльчаткой-турбиной, которая встроена в выпускной коллектор двигателя и приводится во вращение отработавшими газами. Частота вращения может превышать 200 тыс. об/мин. Прямой связи с коленвалом двигателя нет, и управление подачей воздуха осуществляется за счёт давления отработавших газов .

Одним из достоинств турбонаддува является повышение КПД. Кроме того, у турбодвигателя лучше экологические показатели. Наддув камеры сгорания приводит к снижению температуры и, следовательно, уменьшению образования оксидов азота. В бензиновых двигателях наддувом добиваются более полного сгорания топлива, особенно на переходных режимах работы. В дизелях дополнительная подача воздуха позволяет отодвинуть границу возникновения дымности, т. е. бороться с выбросами частиц сажи. Турбокомпрессоры более просты в изготовлении, что окупает ряд присущих им недостатков.

При низкой частоте вращения двигателя количество отработавших газов невелико, соответственно, эффективность работы компрессора невысока. Кроме того, турбонаддувный двигатель, как правило, имеет т. н. «турбояму» (по-английски «turbo-lag») — замедленный отклик на увеличение подачи топлива. Объяснение простое — требуется время, пока мотор наберет обороты, увеличится давление выхлопных газов, раскрутится турбина, с ней крыльчатка нагнетателя — и наконец, «пойдет» воздух. Избавиться от указанных недостатков конструкторы пытаются разными способами. В первую очередь, снижением массы вращающихся деталей турбины и компрессора. Ротор современного турбокомпрессора настолько мал, что легко умещается на ладони.

Для лучшего наполнения цилиндра следует поднять давление перед впускным клапаном. Между тем повышенное давление необходимо вовсе не постоянно — достаточно, чтобы оно поднялось в момент закрытия клапана и «догрузило» цилиндр дополнительной порцией воздуха. Для кратковременного повышения давления вполне подойдет волна сжатия, «гуляющая» по впускному трубопроводу при работе мотора. Достаточно лишь рассчитать длину самого трубопровода, чтобы волна, несколько раз отразившись от его концов, пришла к клапану в нужный момент. Теория проста, а вот воплощение ее требует немалой изобретательности: клапан при разных оборотах коленчатого вала открыт неодинаковое время, а потому для использования эффекта резонансного наддува требуются впускные трубопроводы переменной длины. При коротком впускном коллекторе мотор лучше работает на высоких оборотах , при низких оборотах более эффективен длинный впускной тракт. Переменные длины впускных трубопроводов можно создать двумя способами: или путем подключения резонансной камеры, или через переключение на нужный впускной канал или его подключение. Последний вариант называют еще динамическим наддувом. Как резонансный, так и динамический наддув могут ускорить течение впускного столба воздуха. Эффекты наддува, создаваемые за счет колебаний напора воздушного потока, находится в диапазоне от 5 до 20 миллибар. Для сравнения: с помощью турбонаддува или механического наддува можно получить значения в диапазоне между 750 и 1200 миллибар. Для полноты картины можно отметить, что существует еще инерционный наддув, при котором основным фактором создания избыточного давления перед клапаном является скоростной напор потока во впускном трубопроводе. Дает незначительную прибавку мощности при высоких (больше 140 км/ч) скоростях движения. Используется в основном на мотоциклах.

Читать еще:  Электроподогреватели двигателя камаз установка принцип работы

На сайте вы найдете информацию о том как сделать качественный ремонт автомобиля своими руками, подробные фото отчеты по ремонту ауди с4, а также много полезной информации о диагностике и профилактике неисправностей.

Top menu

  • Главная
  • Карта сайта
  • Шинный калькулятор
  • Форум
  • Новости
  • Обратная связь

поиск google

Breadcrumbs

Меню сайта:

  • Техническое обслуживание
  • Устройство и принцип действия
  • Диагностика и устранение неисправностей
  • Фото отчеты ауди с4
  • Cоветы автомобилистам

Последние публикации

Перетяжка потолка ауди 100 с4.(Часть 3)

В первой и второй частях мы снимали обшивку потолка, сегодня же мы займемся самой перетяжкой.

Перетяжка потолка ауди 100 с4.(Часть 2)

Продолжим снятие обшивки потолка. В первой части мы сняли обшивку люка и накладки передних стоек. Сегодня мы все-таки снимем потолок.

Перетяжка потолка ауди 100 с4.(Часть 1)

В уже не молодых автомобилях, не редко можно столкнуться с проблемой провисания потолка. Происходит это, как правило, по двум причинам:

Динамический наддув.

Крутящий момент двигателя напрямую зависит от поступления свежей топливной смеси в камеру сгорания. Для увеличения крутящего момента нам необходимо изменить количество подаваемой топливной смеси, а то есть увеличить ее. Поэтому для лучшего наполнения цилиндров воздухом нам необходимо сжать его. Для этого производят установку на двигатель дополнительных агрегатов, в роли которых выступают механические компрессоры и турбокомпрессоры.

А как же добиться лучшего наполнения цилиндров воздухом, не используя вышеупомянутые устройства? Оказывается можно!

Работа поршня на такте впуска, в момент открытия впускного клапана приводит к образованию волны противодавления, вследствие чего у впускного трубопровода возникают колебания давления, которые можно использовать для лучшего наполнения цилиндров. Это явление основано на динамических свойствах воздуха. Именно это стало толчком к применению на двигателях динамического наддува.

На карбюраторных двигателях и у двигателей с одноточечным впрыском для лучшего распределения смеси предпочтительнее использовать короткие отдельные патрубки, также желательно, что бы они были одинаковой длинны. Что касается двигателей с многоточечным впрыском, то здесь поле действий значительно шире, нежели у двигателей с вышеперечисленными системами. Все это благодаря тому, что форсунки впрыскивают топливо уже непосредственно перед его подачей в цилиндр, на впускные клапана, а по впускному трубопроводу движется один лишь только воздух. Это говорит о том, что здесь можно применять различные конструкции для впускного трубопровода, так как на его стенках топливо практически не оседает. Поэтому в системах с многоточечным впрыском нет проблем с равномерным распределением топливовоздушной смеси по цилиндрам.

Инерционный наддув.

Инерционный наддув применяется на двигателях с многоточечным впрыском. В его основе лежит использование отдельных резонаторных труб 3, соединенных между собой сборной камерой 2. Эффект надува в данной системе зависит от геометрии резонаторных труб и частоты вращения коленчатого вала.

Рис 1 – Инерционный наддув.

1 – Дроссельная заслонка. 2 – Сборная камера. 3 – Резонаторная труба. 4 – Цилиндр.

Диаметр и длинна резонаторных труб рассчитывается таким образом, что бы волна сжатия отражающаяся, на конце резонаторной трубы вернулась через открытый впускной клапан цилиндра в требуемом диапазоне вращения коленчатого вала, тем самым обеспечив лучшее наполнение цилиндра. Короткие и широкие резонаторные трубы при инерционном наддуве, дают больший эффект на высоких оборотах коленчатого вала. На низких же оборотах эффективнее применять длинные и тонкие трубы.

Перед конструкторами встала задача, как добиться эффекта динамического наддува на всех режимах работы двигателя. Выкрутились они из данной ситуации следующим образом, создали впускной трубопровод с изменяемой геометрией в зависимости от режима. То есть при помощи специальных заслонок во впускном коллекторе появилась возможность изменять длину и диаметр резонаторных труб.

Рис 2 – Изменение геометрии впускного трубопровода при инерционном наддуве.

На низких оборотах коленчатого вала, заслонка закрыта, поэтому воздух подается к цилиндрам в обход по длинной резонирующей трубе. На высоких оборотах заслонка открывается, и путь воздуха проходит через короткую широкую трубу. Таким образом, получается, что на всех режимах работы двигателя достигается максимально эффективное наполнение цилиндров, что положительно сказывается на характеристиках крутящего момента.

Резонансный наддув.

При определенной частоте вращения коленчатого вала и при движении поршня вверх вниз, во впускном коллекторе возникают резонансные колебания, что в результате приводит к увеличению давления и дополнительному эффекту наддува.

Для получения эффекта резонансного наддува, ряд цилиндров, объединен короткими трубками с общей резонансной камерой. Резонансные камеры в свою очередь через впускные трубы связаны с атмосферой или, как изображено на рисунки 3, объединены со сборной камерой. Данная схема позволяет предотвратить перекрытие процессов наддува в двух соседних по порядку зажигания цилиндров.

Рис 3 – Резонансный наддув.

1 — Дроссельная заслонка. 2 – Сборная камера. 3 – Резонансный впускной трубопровод. 4 – Резонансная камера. 5 – Короткая впускная труба. 6 – Цилиндр.

Для достижения высоких показателей резонансного наддува на определенных оборотах коленчатого вала, производится расчет длины и диаметра труб, а также самих резонансных камер.

Для получения эффекта резонансного наддува на низких и высоких оборотах, также как и в системе инерционного наддува, стала применяться система с изменяющейся геометрией впускного трубопровода. В этой системе с открытием резонансной заслонки подключается дополнительный резонансный трубопровод, в результате чего происходит изменение частоты колебаний системы впуска, что способствует лучшему наполнению цилиндров на низких оборотах коленчатого вала.

Помимо инерционной и резонансной системы наддува существует комбинированная включающая в себя обе вышеупомянутые системы.

Рис 4 – Изменение геометрии впускного трубопровода при скомбинированной системе (инерционного и резонансного) наддува.

Читать еще:  Электродвигатель вентилятора системы охлаждения двигателя характеристики

На высоких оборотах коленчатого вала используется эффект инерционного наддува. Заслонка 7 открыта, что в свою очередь приводит к образованию общей камеры для коротких резонирующих трубок, характеризующихся высокой частотой собственных колебаний.

На средних и низких оборотах, заслонка 7 закрывается, образую систему с резонансным наддувом.

Газотурбинный наддув

При газотурбинном наддуве для сжатия воздуха и его нагнетания в цилиндры используется часть энергии отработавших газов. Это позволяет частично утилизировать перепад между давлением в конце процесса расширения в цилиндре и атмосферным, что характерно для цикла с продолженным расширением (см. рис. 15 и 16). Конструкция элементов систем газотурбинного наддува проста. Суммарная масса этих элементов, как правило, не превышает 8% массы дизеля.

Мощность дизелей при применении газотурбинного наддува может быть повышена на 50% и более. Токсичность отработавших газов вследствие протекания процесса при большем коэффициенте а меньшая, чем в дизеле без наддува. При надлежащей отработке конструкций и технологии, применении легированных материалов ресурс дизелей с газотурбинным наддувом может быть доведен до столь же высокого уровня, как и у дизелей без наддува. Стоимость двигателя, отнесенная к единице мощности, при наддуве будет меньшая. Этим определяется большая перспективность применения дизелей с газотурбинным наддувом в автомобильной технике. В то же время при больших преимуществах газотурбинного наддува его использование на автомобильных двигателях связано с преодолением существенных трудностей.

понижается. Такой характер протекания зависимости ра от частоты вращения не может обеспечить получение необходимого запаса крутящего момента и, следовательно, приемистости двигателя. Для получения требуемой формы скоростной характеристики необходим соответствующий выбор параметров газовой турбины и характеристик топливоподающеп аппаратуры, а также такая организация процесса смесеобразования, при которой достигаются оптимальные показатели двигателя в условиях эксплуатации. Далее очень важно обеспечить оптимальные показатели работы двигателя на наиболее вероятных эксплуатационных режимах, что также требует согласования процессов в двигателе и турбокомпрессоре.

Вследствие повышенной тепловой и механической напряженности при производстве двигателей, в которых применяется наддув, ужесточаются требования к используемым для его изготовления материалам.

(см. рис. 15), относительно невелика (менее 7%). Она тем меньше, чем выше степень сжатия воздуха лк в компрессоре. Для повышения эффективности цикла, осуществляемого в турбокомпрессоре, ведутся работы по повышению его КПД, а также по снижению газодинамических потерь в выпускном тракте и впускных системах дизелей.

I целесообразно применять конструкции головок цилиндров с двумя выпускными (и двумя впускными) клапанами на цилиндр.

В целях обеспечения прочности и допускаемой тепловой напряженности в автомобильных дизелях с газотурбинным наддувом в большинстве случаев величина пк не превышает 1,61,8. У отдельных моделей ее значение доводят до 2,02,2. При этих значениях лк часто применяют промежуточное охлаждение воздуха.

Для автомобильных и тракторных двигателей применяют компактные турбокомпрессоры с радиальными центростремительными турбинами и центробежными компрессорами. Схемы применяемых компрессора и турбины показаны на рис. 132.

На рис. 132, а приведена схема центробежного компрессора. Установленное на валу 3 колесо 2 компрессора вместе с направляющим аппаратом 7 вращается в корпусе 1. Направляющий аппарат снижает гидравлические потери при образующемся плавном обтекании передних кромок лопаток.

воздух поступает в воздухосборник 5, а затем при открытии впускного клапана (или окна) в двигатель.

» Треугольник скорости, построенный на входе газа на колесо турбины, позволяет при известной окружной скорости вращения колеса и определить величину и направление вектора относительной скорости и, с которой газ движется относительно входных кромок лопаток рабочего колеса. Скорость с2, с которой газ выходит из турбины, определяется по соответствующему треугольнику скоростей, построенному на оси спрямляющего аппарата 10.

На рис. 133 приведен общий вид радиальной центростремительной турбины ТКР-11Н, установленной на тракторном дизеле СМД-60. В центростремительной турбине газ на лопатках турбины движется от периферии к центру. В центростремительных турбинах облегчаются условия осуществления поворота лопаток в сопловом аппарате турбины, так как в этом случае создается возможность лучшего уплотнения торцовых поверхностей. Применение турбины с поворотными лопатками соплового аппарата позволяет эффективнее использовать газотурбинный наддув на переменных режимах, характерных для эксплуатации автомобильных двигателей.

Рабочие колеса турбины 11 и компрессора 2 расположены соответственно в корпусах 12 и 1. Они укреплены консольно на валу турбокомпрессора 3, вращающемся в подшипнике скольжения, который установлен в корпусе 13. Турбокомпрессоры данного типа имеют малую массу и обладают хорошей приемистостью. Общий КПД их высокий (более 0,5). Ресурс трубокомпрессоров приближается к ресурсу остальных узлов дизелей.

Окружная скорость рабочих колес турбокомпрессоров определяется напором, развиваемым компрессором. Для турбокомпрессоров автомобильных и тракторных дизелей окружная скорость равна 250380 м/с. В зависимости от уровней окружной скорости и температуры отработавших газов выбирают материал рабочего колеса турбины. При средней температуре газа 700 «»С и более колеса турбин

изготовляют из сплавов на никелевой основе. Для обеспечения высокой приемистости турбокомпрессора стремятся применять рабочие колеса с возможно меньшим наружным диаметром и, как следствие, с минимальным моментом инерции.

По окружной скорости и и диаметру рабочих колес вычисляют частоту вращения роторов. В последние годы отмечается увеличение частоты вращения роторов турбокомпрессоров на номинальном режиме двигателя до 50 ООО 80 ООО об/мин.

Для рабочих процессов, протекающих во всех элементах системы газотурбинного наддува, характерны циклические колебания параметров газового потока. Наиболее резко выражена нестационарность газодинамических процессов в выпускном газопроводе, соединяющем цилиндры с газовой турбиной. Это обусловлено большей интенсивностью возмущений потока в газопроводе в процессе свободного выпуска, резкой неоднородностью температур рабочего тела и ее изменением во времени, большими местными скоростями струй и т. д.

Выпускные патрубки группы цилиндров объединены в один выпускной коллектор, питающий секцию входного аппарата турбины. В рассматриваемом цикле из одного цилиндра выбрасываются отработавшие газы в коллектор, заполненный газами, поступившими в него в предыдущем цикле из другого цилиндра.

и скорость движения газа в коллекторе.

минимальное давление 0,12 рв.

изменения давления

наддувом, применяемых в быстроходных двигателях, составляет 0,40,8 и существенно снижается по мере повышения частоты вращения коленчатого вала. Величина А уменьшается также по мере увеличения числа цилиндров, питающих каждый коллектор.

Увеличение сечения Q приводит к снижению эффекта от импульсного движения газов, поступающих на колесо турбины. При этом уменьшаются потери в турбине, и их величины близко соответствуют условиям протекания процесса в турбине к расчетным. Снижение импульса несколько уменьшает газодинамические потери в начальной стадии выпуска газов из цилиндров в выпускную систему. В то же время увеличиваются затраты энергии на вытекание отработавших газов из цилиндров в стадии вынужденного выпуска при движении поршня к в. м. т. и ухудшается очистка цилиндра в конце процесса выпуска.

Читать еще:  Что такое вибрация двигателя внутреннего сгорания

В дизелях большой мощности, которые могут использоваться на внедорожных автомобилях высокой грузоподъемности, наряду с импульсными системами наддува, применяются неимпульсные, в которых газ к турбине подводится при постоянном давлении. Величина А в таких системах понижена за счет увеличения площади сечения Q и соответственно объема выпускных коллекторов.

К положительным сторонам неимпульсных систем, кроме снижения уровня газодинамических потерь в проточной части турбпны и, как следствие, повышения КПД турбины, можно отнести также снижение газодинамических потерь в газопроводах. Недостатками импульсных систем помимо ухудшения условий очистки цилиндров и, в частности, их продувки являются снижение приемистости и увеличение массы систем наддува.

применение системы с постоянным давлением рт перед турбиной обеспечивает более высокий по сравнению с импульсной системой КПД турбокомпрессора.

Условия формирования рабочего процесса импульсной системы газотурбинного наддува четырехтактного дизеля, как видно вз рис. 134, наиболее благоприятны в секциях с числом цилиндров, кратным трем, вследствие отсутствия перекрытия фаз выпуска.

Для автомобилей широко применяют восьмицилиндровые дизели с V-образным расположением цилиндров и углом их развала 90° при угле между смежными кривошипами коленчатого вала 90°.

Для двигателей с таким расположением цилиндров и углом между кривошипами используют схемы газотурбинного наддува, в которых для каждого ряда цилиндров имеется отдельный газовый коллектор (рис. 135). Условия течения газа через газовую турбину при такой схеме зависят от чередования работы цилиндров. Подача газа в коллектор из одного ряда цилиндров начинается при сдвиге фаз в двух цилиндрах, соответствующих повороту кривошипа на 90°. В этом случае выпуск отработавших газов из последующего (по порядку работы) цилиндра в течение 90° поворота коленчатого вала происходит одновременно с выпуском в предыдущем цилиндре. В результате в процессе выпуска из этих двух цилиндров не наблюдается глубокого спада давления, характерного для импульсных систем наддува.

Выпуск из следующего по порядку работы цилиндров, расположенных в этом ряду, происходит через 270° поворота кривошипа. Поэтому давление газа в коллекторе в первой стадии выпуска из этого цилиндра существенно меняется, что характерно для импульсного наддува. Из следующего по порядку работы цилиндра газы выпускаются через 180° поворота кривошипа, и далее процесс повторяется.

Анализ такой схемы подвода газа к турбине при неравномерном чередовании вспышек показывает, что для одной объединенной группы цилиндров давление перед турбиной будет соответствовать условиям импульсного наддува, а для другой условиям наддува при постоянном давлении.

Расчет параметров турбокомпрессора. Необходимую мощность для получения расчетного пк определяют по формулам (227) и (228).

Работа, совершаемая в процессе адиабатного расширения 1 кг газа в газовой турбине:

показатель адиабаты продуктов сгорания. Эффективный КПД турбины

коэффициент, учитывающий механические потери.

Эффективная работа турбины

Мощность, развиваемая газовой турбиной,

Расход отработавших газов, проходящих через турбину,

можно определить из уравнения баланса мощностей:

Точный расчет импульсной турбины изложен в специальной литературе.

Краткая теория. Для увеличения мощности дизелей применяют наддув как один из наиболее эффективных и перспективных методов

Для увеличения мощности дизелей применяют наддув как один из наиболее эффективных и перспективных методов. Наддув – это искусственное увеличение заряда воздуха, вводимого в цилиндр двигателя. При наддуве в цилиндр двигателя можно ввести большее количество воздуха и соответственно увеличить количество впрыскиваемого топлива, что обусловит повышение выделяемого при сгорании в цилиндре тепла и, следовательно, увеличение мощности.

Обычно дизели с наддувом строят так, что в цилиндр подается в 1,5-2 раза больше воздуха, чем может поместиться в нем при нормальной работе. Часть лишнего воздуха используется для продувания цилиндра, когда впускной и выпускной клапаны открыты. Продувочный воздух хорошо очищает цилиндр от отработавших газов, оставшихся от предыдущего цикла, и охлаждает днище поршня, крышку и клапаны, что увеличивает срок службы деталей.

Порядок выполнения работы:

По величине давления воздуха наддув делят на умеренный, повышенный и высокий.

Умеренным называют наддув при давлении воздуха 0,13МПа. Такой наддув может обеспечить увеличение мощности по сравнению с двигателем без наддува до 20%.

При повышенном наддуве давление воздуха бывает порядка 0,13-0,15 МПа, что позволяет повысить мощность двигателя до 50%. Данный вид наддува наиболее распространен, так как обеспечивает достаточное увеличение мощности двигателя и в то же время основные детали последнего могут оставаться тех же размеров, что и без наддува.

Высоким называется наддув с давлением выше 0,15 МПа. При этом мощность двигателя может быть увеличена в 2 раза и даже больше.

Известны следующие способы наддува: механический, газотурбинный и комбинированный.

При механическом наддуве центробежный или ротационный насос приводится в действие от коленчатого вала двигателя и нагнетается воздух в цилиндры двигателя. Установка получается компактной. К недостаткам двигателя с механическим наддувом можно отнести снижение экономичности из-за уменьшения механического КПД, учитывающего затраты мощности на трение в движущихся частях и на приведение в действие навешанных на двигатель механизмов. В двигателях с механическим наддувом нагнетатель потребляет 7-10% мощности двигателя. Механический наддув иногда применяют на легких высокооборотных двигателях.

При газотурбинном наддуве применяют способ использования энергии выпускных газов. Турбокомпрессоры представляют собой выполненные в одном агрегате центробежный нагнетатель и газовую турбину. Их называют также газотурбонагнетателями (ГТН).

При газотурбинном наддуве утилизируется энергия выпускных газов, которая в двигателях без наддува искусственно погашается в глушителе. Однако с введением турбины повышается сопротивление выпуску, то есть увеличиваются затраты энергии на такт выпуска, но они будут меньше, чем при механическом наддуве (приблизительно в 3 раза). Поэтому газотурбинный наддув повышает экономичность работы двигателя.

Газотурбинный наддув экономически целесообразен при любом давлении воздуха. Он очень удобен для модернизации действующих двигателей, а также в том случае, когда один и тот же тип двигателя строится как с наддувом, так и без наддува. В результате газотурбинный наддув получил широкое распространение. В настоящее время двигатели сколько-нибудь значительной мощности строят только с газотурбинным наддувом.

При комбинированном наддуве двигатель имеет нагнетатель с приводом от газовой турбины и нагнетатель с механическим приводом от коленчатого вала двигателя и автономный. В качестве нагнетателей с механическим приводом применяют центробежные, роторные и поршневые насосы.

Содержание отчета:

  1. Тема и цель практического занятия.
  2. Материальное обеспечение.
  3. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

  1. Цель установки наддува.
  2. Основные параметры умеренного, повышенного, высокого наддува.
  3. Механический наддув.
  4. Газотурбинный наддув.
  5. Комбинированный наддув.

Литература:

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector