Судовые двигатели внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Эффективная мощность. Полезная мощность, отдаваемая с соединительного фланца вала дизеля гребному валопроводу, генератору или любому потребителю энергии, называется эффективной.

Эффективная мощность меньше индикаторной на мощность, затрачиваемую на преодоление механических потерь Ne:

К механическим относятся потери на трение между движущимися деталями, на привод навешенных вспомогательных механизмов, вентиляционные потери между движущимися деталями и воздухом и насосные потери (потери насосных ходов в четырехтактных дизелях).

Эффективную мощность судового дизеля определяют по результатам измерения либо крутящего момента и частоты вращения, либо электрической нагрузки генератора, если дизель работает на генератор. При известных значениях крутящего момента и частоты вращения эффективная мощность, кВт,

где Mkp - крутящий момент, кH*м; n -- частота вращения, об/мин.

Механический КПД. Передача индикаторной мощности от цилиндра к гребному валу или иному потребителю через поршень и кривошипно-шатунный механизм (КШМ) сопровождается перечисленными механическими потерями. Чем меньше мощность механических потерь, тем большая часть мощности согласно формуле будет передана на вал в виде эффективной мощности. В качестве критерия, оценивающего долю индикаторной мощности, превращенную в эффективную, служит механический КПД - отношение эффективной мощности к индикаторной:

Механический КПД учитывает все механические потери в двигателе. Он может быть определен через мощность механических потерь:

судовой дизель впрыскивание топливо

Мощность механических потерь Nм приближенно может быть определена как индикаторная мощность холостого хода при той же частоте вращения. На холостом ходу (при отсутствии внешней нагрузки) индикаторная мощность полностью затрачивается на преодоление механических сопротивлений, при этом механический кпд равен 0.

С повышением среднего индикаторного давления при неизменной частоте вращения механический КПД повышается, так как мощность механических потерь при этом сохраняется почти неизменной. С повышением частоты вращения при р_i = const механический КПД понижается, так как при этом мощность механических потерь возрастает.

Согласно опытным данным, механический КПД при работе на номинальной мощности находится в следующих пределах для судовых дизелей: двухтактных малооборотных 0,88 -0,93; четырехтактных среднеоборотных 0,89 0,91; четырехтактных высокооборотных 0,8-- 0.85.

При работе судового дизеля на винт фиксированного шага (ВФШ) с увеличением частоты вращения механический КПД повышается.

Среднее эффективное давление. Давление р_e является одним из важнейших показателей, характеризующих нагрузку двигателя, полноту и своевременность сгорания топлива, степень наддува и совершенство конструкции в целом. Этот показатель часто используют для сравнительной степени форсировки по нагрузке различных двигателей или нагрузки одного и того же двигателя на разных режимах работы,

Среднее эффективное давление, кПа, характеризует среднюю удельную работу цилиндра за цикл:

При оценке эффективных показателей дизеля значения Le и р_e вычисляют в зависимости от эффективной мощности, полученной при испытаниях.

В результате преобразований выражения уравнение среднего эффективного давления приобретает окончательный вид

Значения среднего эффективного давления, кПа, при номинальной мощности находятся в следующих пределах для судовых дизелей: четырехтактных без наддува 500--600, с наддувом 1200--2500; двухтактных без наддува 450- 650, с наддувом 750- 1600.

Эффективный КПД. Важнейший комплексный показатель экономичности работы двигателя -- эффективный КПД представляет собой отношение эффективной работы на валу к количеству теплоты, подведенной для совершения этой работы:

Выразив эффективную мощность через индикаторную, согласно формуле с учетом выражения индикаторного КПД получим формулу эффективного КПД:

Таким образом, эффективный КПД учитывает все тепловые потери которые учитываются отдельно индикаторным КПД, и все механические потери, которые учитываются механическим КПД.

Для малооборотных двигателей - 0,4-0,51, для среднеоборотных - 0,41-0,53, для высокооборотных - 0,35-0,41.

2. Эффективная мощность. Полезная мощность, отдаваемая с соединительного фланца вала дизеля гребному валопроводу, генератору или любому потребителю энергии, называется эффективной.

Эффективная мощность меньше индикаторной на мощность, затрачиваемую на преодоление механических потерь Ne:

К механическим относятся потери на трение между движущимися деталями, на привод навешенных вспомогательных механизмов, вентиляционные потери между движущимися деталями и воздухом и насосные потери (потери насосных ходов в четырехтактных дизелях).

Эффективную мощность судового дизеля определяют по результатам измерения либо крутящего момента и частоты вращения, либо электрической нагрузки генератора, если дизель работает на генератор. При известных значениях крутящего момента и частоты вращения эффективная мощность, кВт,

где Mkp - крутящий момент, кH*м; n -- частота вращения, об/мин.

Среднее эффективное давление. Давление р_e является одним из важнейших показателей, характеризующих нагрузку двигателя, полноту и своевременность сгорания топлива, степень наддува и совершенство конструкции в целом. Этот показатель часто используют для сравнительной степени форсировки по нагрузке различных двигателей или нагрузки одного и того же двигателя на разных режимах работы,

Среднее эффективное давление, кПа, характеризует среднюю удельную работу цилиндра за цикл:

При оценке эффективных показателей дизеля значения Le и р_e вычисляют в зависимости от эффективной мощности, полученной при испытаниях.

В результате преобразований выражения уравнение среднего эффективного давления приобретает окончательный вид

Значения среднего эффективного давления, кПа, при номинальной мощности находятся в следующих пределах для судовых дизелей: четырехтактных без наддува 500--600, с наддувом 1200--2500; двухтактных без наддува 450- 650, с наддувом 750- 1600.

3. Эффективный КПД. Важнейший комплексный показатель экономичности работы двигателя -- эффективный КПД представляет собой отношение эффективной работы на валу к количеству теплоты, подведенной для совершения этой работы:

Выразив эффективную мощность через индикаторную, согласно формуле с учетом выражения индикаторного КПД получим формулу эффективного КПД:

Таким образом, эффективный КПД учитывает все тепловые потери которые учитываются отдельно индикаторным КПД, и все механические потери, которые учитываются механическим КПД.

Для малооборотных двигателей - 0,4-0,51, для среднеоборотных - 0,41-0,53, для высокооборотных - 0,35-0,41.

4. Эффективную мощность судового дизеля определяют по результатам измерения либо крутящего момента и частоты вращения, либо электрической нагрузки генератора, если дизель работает на генератор.

На судах крутящий момент главных двигателей, работающих на винт, измеряют с помощью электрических торсиометров. Принцип действия торсиометра основан на возникновении упругой деформации гребного вала при передаче мощности на винт. Во время работы двигателя на винт гребной вал скручивается.

Для измерения дуги скручивания вала широко используют торсиометры, в которых для измерения дуги скручивания применяют индуктивный, электроакустический (струнный) или емкостный метод. Для точного измерения частоты вращения часто используют суммарный счетчик числа оборотов, сблокированный с секундомером.

5. Процесс впрыскивания топлива

Процесс впрыскивания можно разделить на несколько характерных этапов: наполнение, сжатие до начала подачи, продолжение сжатия и подача топлива в цилиндр, отсечка и окончание подачи.

Наполнение топливного насоса происходит при нисходящем ходе плунжера. Топливо в насос поступает под давлением в 0,35-0,5 МПа, создаваемым топливоподкачиваемым насосом.

Сжатие топлива начинается с началом активного хода плунжера и происходит в объеме надплунжерного пространства Vн. Давление в насосе поднимается от давления подкачки Рпод до давления открытия нагнетательного клапана, равного давлению Рост в топливопроводе над клапаном. Это давление, поддерживаемое в нагнетательной системе между впрысками, и называется остаточным. При наличии у нагнетательного клапана отсасывающего пояска или при отсутствии клапана давление Рост снижается до давления Рпод или ниже. После открытия клапана сжатие топлива продолжается уже не только в насосе, но и в топливопроводе (Vтр) и в форсунке (Vф). Давление растет, и когда оно достигает давления открытия иглы форсунки Рфо, которое, действуя на площадь fи - fн', создает силу, преодолевающую силу затяга пружины Рпр, игла открывается. В момент открытия действует равенство

На протяжении третьего этапа происходит впрыскивание топлива в цилиндр и одновременно -- сжатие топлива и рост давления в системе, которые продолжаются до окончания активного хода плунжера, т. е. до начала отсечки. Впрыскивание топлива происходит не при постоянном давлении, равном Рфо, а при непрерывно увеличивающемся.

^\Четвертый этап представляет собой впрыскивание топлива в цилиндр при понижающихся давлении и скорости истечения из сопловых отверстий. Насос прекратил подавать топливо, так как в нем произошла отсечка. Нагнетательный клапан в момент отсечки садится на седло, отключая нагнетательную полость насоса от топливопровода и форсунки, в которых давление еще достаточно высокое, поэтому истечение через форсунку происходит вследствие расширения сжатого в ней топлива. Давление падает до давления Рфз при котором сила пружины Рпр сажает иглу на седло. Давление, при котором игла садится на седло, меньше давления Рфо, так как при поднятой игле топливо давит на всю площадь иглы.

При посадке иглы на седло, как и при посадке нагнетательного клапана, в среде топлива возникает ударная волна (местное повышение давления), которая, распространяясь со скоростью звука, может вызвать появление в топливопроводе и форсунке волн давления. Эти волны давления могут достигнуть такого значения, при котором игла форсунки откроется на короткое время и произойдет дополнительный впрыск топлива. Наличие таких подвпрысков крайне нежелательно, так как, во-первых, они происходят по окончании основного впрыска на участке расширения газов в цилиндре, во-вторых, качество распыливания из-за низкого давления неудовлетворительное. Итогом являются неполное сгорание топлива и дымный выпуск.

9. Влияние эксплуатационных факторов на процесс впрыскивания топлива

В процессе работы топливной аппаратуры в результате изнашивания нарушается плотность прецизионных пар плунжер-- втулка ТНВД и игла--направляющая форсунки. Это приводит к увеличению протечки топлива, его сжатию и, соответственно, давление на первом и втором этапах растет медленнее. В итоге увеличивается запаздывание достижения давления Рфо, подача топлива начинается позднее, снижается максимальное давление впрыскивания, что отрицательно сказывается на качестве распыливания топлива. Неодинаковость изнашивания прецизионных пар приводит, к росту неравномерности подачи топлива по отдельным цилиндрам, что, в свою очередь, отражается на увеличении неравномерности распределения мощности между ними. Неплотности в посадке иглы, в ее запирающем конусе приводят к подтеканию топлива, снижению давления Рост и более позднему впрыску, нагарообразованию на соплах и искажению геометрии вытекающих из отверстий струй. Нагарообразование приводит к уменьшению проходного сечения сопловых отверстий, что вызывает рост давления впрыскивания и механических напряжений в самом сопловом наконечнике, в топливопроводе и ТНВД. В результате не исключено появление в них трещин и даже обрыв сопл. Увеличение диаметра сопловых отверстий, обусловленное их эрозионным изнашиванием, приводит к падению давления впрыскивания и резкому ухудшению качества распыливания. Допускается увеличение диаметра не более чем на 100%. Следствием обводнения топлива морской водой и его плохой очистки в сепараторах (наличия сернистых соединений, особенно меркаптанов) является коррозия прецизионных элементов, главным образом, игл форсунок. На их поверхности появляются темно-коричневые и черные пятна окислов металла, зазор между иглой и направляющей уменьшается, и она зависает. К зависанию игл приводит также деформация распылителя, вызванная чрезмерным затягом крепящей его тайки или шпилек крепления форсунки в крышке цилиндра. Часты случаи ослабления затяга пружины иглы или ее поломки, что приводит к более раннему впрыску, снижению давления и качества распыливания. Двигатель начинает дымить.

10. Рабочая смесь в дизеле образуется внутри цилиндра. Причем на процессы смесеобразования и сгорания топлива в дизеле отводится относительно короткий промежуток времени (0,005--0,05 с).

В жидкой фазе топливо не горит. Для того чтобы топливо сгорело, необходимо его полное испарение. Благодаря распыливанию увеличивается поверхность испарения и сокращается продолжительность процесса испарения.

В процессе газообмена цилиндр очищается от продуктов сгорания и заполняется воздухом, который содержит кислород. Однако для того, чтобы топливо сгорело полностью и своевременно, необходимо перемешать распыленное топливо с воздухом и создать равномерную топливовоздушную смесь.

Качество распыливания топлива характеризуется многими показателями, важнейшими из которых являются дисперсность (мелкость) и однородность распыливания, длина, дальнобойность и угол конуса факела. Дисперсность оценивается диаметрами капель, а однородность -- различием диаметров капель в струе. Согласно опытным данным, струя распыленного топлива состоит из многих миллионов капель, средний диаметр которых у малооборотных дизелей составляет 15--25 мкм, у высокооборотных 5--10 мкм.

Дисперсность распыливания зависит главным образом от скорости истечения струи топлива из сопла, диаметра сопла, поверхностного натяжения топлива и плотности рабочей смеси в цилиндре.

Струя топлива распыливается на мельчайшие капли под действием внутренних и внешних по отношению к струе факторов. Первичный распад струи на выходе из сопла происходит под влиянием продольных и поперечных возмущений, возникающих в струе вследствие турбулентности потока и сжимаемости топлива. При выходе струи из сопла на нее оказывают действие внешние факторы -- аэродинамические силы сопротивления рабочей смеси, которые стремятся воспрепятствовать проникновению струи в камеру сгорания. Эти силы способствуют отрыву частиц топлива с неровностей на поверхности струи и элементов ее распада и дроблению последних на мельчайшие капли. С повышением плотности рабочей смеси в цилиндре эффект действия аэродинамических сил на распыливание топлива возрастает. Этим силам противодействуют силы поверхностного натяжения и силы внутреннего сцепления молекул топлива, которые стремятся сохранить целостность струи. Понижение вязкости топлива, например, путем подогрева ослабляет эффект действия этих сил и способствует улучшению качества распыливания.

С повышением скорости истечения топлива из сопла возрастает эффект действия внутренних возмущений на распад струи, а также эффект действия аэродинамических сил на дробление струи. Таким образом, с повышением скорости истечения топлива из сопла качество распыливания улучшается. Дисперсность распыливания, необходимая для обеспечения качественного сгорания топлива в дизеле, достигается при скорости истечения топлива из сопла w = 250-400 м/с.

Скорость истечения топлива из сопла зависит преимущественно от давления впрыскивания р_ф.

Из графиков (рис. 40) видно, что при повышении давления впрыскивания скорость истечения топлива повышается, а средний диаметр капель уменьшается.

Диаметр сопел является важнейшим из конструктивных факторов, существенно влияющих на качество распыливания. Необходимое суммарное проходное сечение сопел может быть обеспечено разным сочетанием диаметра и числа сопел в распылителе форсунки. Как показывают опытные данные, при уменьшении диаметра и увеличении числа сопел при сохранении неизменными всех прочих факторов качество распыливания улучшается.

11. Качество распыливания топлива характеризуется многими показателями, важнейшими из которых являются дисперсность (мелкость) и однородность распыливания, длина, дальнобойность и угол конуса факела. Дисперсность оценивается диаметрами капель, а однородность -- различием диаметров капель в струе. Согласно опытным данным, струя распыленного топлива состоит из многих миллионов капель, средний диаметр которых у малооборотных дизелей составляет 15--25 мкм, у высокооборотных 5--10 мкм.

Дисперсность распыливания зависит главным образом от скорости истечения струи топлива из сопла, диаметра сопла, поверхностного натяжения топлива и плотности рабочей смеси в цилиндре.

Струя топлива распыливается на мельчайшие капли под действием внутренних и внешних по отношению к струе факторов. Первичный распад струи на выходе из сопла происходит под влиянием продольных и поперечных возмущений, возникающих в струе вследствие турбулентности потока и сжимаемости топлива. При выходе струи из сопла на нее оказывают действие внешние факторы -- аэродинамические силы сопротивления рабочей смеси, которые стремятся воспрепятствовать проникновению струи в камеру сгорания. Эти силы способствуют отрыву частиц топлива с неровностей на поверхности струи и элементов ее распада и дроблению последних на мельчайшие капли. С повышением плотности рабочей смеси в цилиндре эффект действия аэродинамических сил на распыливание топлива возрастает. Этим силам противодействуют силы поверхностного натяжения и силы внутреннего сцепления молекул топлива, которые стремятся сохранить целостность струи. Понижение вязкости топлива, например, путем подогрева ослабляет эффект действия этих сил и способствует улучшению качества распыливания.

С повышением скорости истечения топлива из сопла возрастает эффект действия внутренних возмущений на распад струи, а также эффект действия аэродинамических сил на дробление струи. Таким образом, с повышением скорости истечения топлива из сопла качество распыливания улучшается. Дисперсность распыливания, необходимая для обеспечения качественного сгорания топлива в дизеле, достигается при скорости истечения топлива из сопла w = 250-400 м/с.

Скорость истечения топлива из сопла зависит преимущественно от давления впрыскивания р_ф.

Из графиков (рис. 40) видно, что при повышении давления впрыскивания скорость истечения топлива повышается, а средний диаметр капель уменьшается.

Диаметр сопел является важнейшим из конструктивных факторов, существенно влияющих на качество распыливания. Необходимое суммарное проходное сечение сопел может быть обеспечено разным сочетанием диаметра и числа сопел в распылителе форсунки. Как показывают опытные данные, при уменьшении диаметра и увеличении числа сопел при сохранении неизменными всех прочих факторов качество распыливания улучшается.

12. Объемное смесеобразование. Топливо впрыскивается непосредственно в объем камеры сгорания, заключенный между поршнем, крышкой и стенками втулки цилиндра. Для равномерного распределения топлива по всему объему камеры сгорания его впрыскивают через многодырчатые распылители форсунок. Качество смесеобразования при этом существенно зависит от наличия организованного вихреобразования потоков заряда в камере сгорания. Вихреобразование обеспечивается благодаря движению поршня и вытеснению заряда из наиболее узких мест надпоршневого пространства. В двухтактных дизелях вихреобразование дополнительно создается благодаря наклонному расположению продувочных окон во втулке цилиндра.

Объемно-пленочное смесеобразование. Это один из наиболее совершенных способов смесеобразования для высокооборотных дизелей с небольшими диаметрами цилиндров. Основная часть объема камеры сгорания размещена в поршне. В отечественных дизелях широко распространена форма камеры сгорания ЦНИДИ, имеющая вид усеченного конуса с закругленной кромкой у основания.

Топливо впрыскивается через многодырчатую форсунку в центре крышки цилиндра. Топливные струи под углом альфа_п направляются на кромку горловины поршня. Топливо, попадая под острым углом на внутреннюю поверхность горловины и на торцовую поверхность поршня, растекается по поверхности тонким слоем и относительно быстро испаряется, не образуя нагара. Пары топлива хорошо перемешиваются с воздухом благодаря интенсивному вихревому движению последнего в объеме камеры сгорания. Вихреобразование создается вследствие вытеснения заряда из надпоршневого пространства при подходе поршня к ВМТ. Часть капель факела топлива успевает испариться в объеме камеры сгорания, не соприкасаясь со стенками поршня.

Предкамерное смесеобразование. Этот способ применяют в дизелях с диаметрами цилиндров меньше 300 мм. Камера сгорания разделенного типа состоит из предкамеры, расположенной в крышке цилиндра, и основной камеры -- между поршнем, крышкой и стенками цилиндра.

Предкамера соединяется с основной камерой (цилиндром) одним или несколькими соединительными отверстиями, суммарное проходное сечение которых составляет 0,5--1 % площади поршня. Объем предкамеры составляет 15--30 % всего объема камеры сжатия V_с. Конфигурации предкамер весьма разнообразны. Преобладают в основном сферические, овальные и цилиндрические формы.

Вихрекамерное смесеобразование. Для создания равномерной топливновоздушной смеси используют вихревое движение воздуха в камере сгорания. Это позволяет добиться полного сгорания топлива в дизеле с небольшим диаметром цилиндра при пониженном давлении впрыскивания и уменьшенном коэффициенте избытка воздуха.

У дизелей с вихрекамерным смесеобразованием камера сгорания разделенного типа состоит из вихревой и основной камер, сообщенных соединительным каналом относительно большого сечения. Вихревая камера сфероидальной или цилиндрической формы расположена в крышке цилиндра. Основная камера цилиндрической формы расположена между крышкой цилиндра и поршнем. Соединительный канал направлен тангенциально к окружности сечения вихревой камеры. В процессе сжатия воздух вытесняется из основной камеры через канал в вихревую камеру и приобретает там вихревое движение. Струя топлива впрыскивается форсункой в объем вихревой камеры. Форсунка имеет обычно одно сопло. Необходимое качество распыливания достигается при давлении впрыскивания 9-12МПа. За период впрыскивания вихревой поток воздуха в камере совершает примерно один оборот. Таким образом, каждая новая порция топлива впрыскивается в объем воздуха, еще не заполненный каплями топлива. Происходит хорошее перемешивание топлива с воздухом.

15. Процессы, происходящие в цилиндре во время очистки его от продуктов сгорания и наполнения воздухом, называют процессами газообмена. При проектировании и эксплуатации дизелей для оценки качества газообмена используют следующие показатели: коэффициент остаточных газов, коэффициент наполнения, массовый коэффициент избытка продувочного воздуха и суммарный коэффициент избытка воздуха.

Коэффициент наполнения - отношение действительного количества свежего заряда к его теоретическому количеству. Коэффициент наполнения характеризует степень наполнения цилиндра поршневого двигателя свежим зарядом.

Массовый коэффициент избытка продувочного воздуха (коэффициент продувки) представляет собой отношение массы воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, к массе воздуха, остающегося в цилиндре в составе заряда к началу сжатия:

У судовых четырехтактных дизелей 1,05-1,35, у двухтактных 1,45-1,65.

Суммарный коэффициент избытка воздуха -- это отношение массы воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, к теоретически необходимой массе воздуха для сгорания цикловой порции топлива:

У судовых дизелей суммарный коэффициент избытка воздуха 2,8-3,6. Он может быть легко определен экспериментальным путем но замерам расхода воздуха и топлива. Его часто используют для определения коэффициента избытка воздуха или массового коэффициента избытка продувочного воздуха.

16. В двухтактных двигателях на процессы газообмена обычно отводится не более 160° ПКВ, что значительно меньше, чем в четырехтактных.

В настоящее время существует два основных типа систем газообмена двухтактных дизелей: контурным и прямоточным. В контурных системах воздух поступает в цилиндр через окна в нижней его части и выходит с газами в окна, расположенные тоже в нижней части цилиндра. Траектория воздушного потока при этом проходит как бы по контуру поперечного сечения рабочего цилиндра; воздух вначале движется снизу вверх, затем поворачивает на 180° и идет вниз к выпускным окнам. Такие системы благодаря конструктивной простоте получили распространение на самых разных типах двигателей -- от легких высокооборотных до малооборотных.

К контурным системам относится схема поперечно-щелевой бесклапанной продувки (8,1а). Выпускные окна выше продувочных, продувочные имеют наклон канала к вертикали и расположены эксцентрично в плане. Схема проста и обеспечивает качественный газообмен. Расположение продувочных окон напротив выпускных ведет к опасности «замыкания» воздушного потока, когда воздух в основной массе движется по кратчайшему пути -- из одних окон в другие, не очищая весь объем цилиндра. Наклон окон к вертикали устраняет это явление, но при этом уменьшается проходное сечение, необходимость увеличить размеры окон вызывает потерю хода поршня.

На рис. 8.1,6 показан вариант развития такой схемы, при котором улучшается очистка цилиндра за счет кругового подвода продувочного воздуха, что увеличивает общее проходное сечение продувочных окон и повышает устойчивость линий тока воздушного потока в цилиндре. Расположение выпускных окон над продувочными позволяет при необходимости увеличивать их проходное сечение в больших пределах, чем это позволяет предыдущая схема.

На рис. 8.1в исключено противоположное расположение продувочных и выпускных окон. Эту схему и ей подобные принято называть петлевыми. Такая схема обеспечивает высокую устойчивость газовоздушных потоков в цилиндре; потоки газа и воздуха в ней перемешиваются менее интенсивно, впускной ресивер и выпускной коллектор компонуются с одной стороны дизеля, что уменьшает его габариты. Вместе с тем увеличивается объем застойных зон в цилиндре, что приводит к высокому коэффициенту остаточных газов.

Исключить потерю заряда возможно и при использовании схемы, приведенной на рис. 8.1, г. Здесь впускные окна имеют большую высоту, чем выпускные, и снабжены невозвратными клапанами. При избыточной высоте продувочных окон воздух может поступать в цилиндр даже после закрытия выпускных окон, т. е. здесь не только исключается потеря заряда, но и становится возможной дозарядка при превышении давления воздуха в воздушном ресивере над давлением в цилиндре после закрытия выпускных и до закрытия впускных окон. Выпускные окна в такой схеме могут быть меньшей высоты, чем в схемах без клапанов на впускных окнах, что уменьшает потерю хода поршня.

Прямоточные системы газообмена конструктивно сложнее петлевых, но обладают лучшими возможностями по очистке цилиндра и его наполнению благодаря снижению газодинамических потерь и способности относительно просто обеспечивать в конструкции наивыгоднейшие фазы газораспределения. Такие системы могут работать с минимальной потерей заряда, при отсутствии потери заряда или с дозарядкой.

Распространение получили два вида прямоточных систем: прямоточно-клапанная и прямоточно-щелевая. Прямоточно-клапанная система (рис. 8.2, а) может применяться для двигателей различного типа и назначения. Оценивая по совокупности все качества такой системы, ведущие двигателестроительные предприятия во всем мире последнее время отдают предпочтение этой системе перед контурными и этот тип продувки становится основным для МОД. Прямоточно-щелевая система (рис. 8.2, б) применяется на двигателях с ПДП.

19. Центробежный компрессор. На установившихся режимах работы дизеля с газотурбинным наддувом при сжатии воздуха в свободном турбокомпрессоре всегда соблюдается баланс между мощностью, развиваемой турбиной, и мощностью, потребляемой компрессором: Nк=Nt

Свободным называют турбокомпрессор, ротор которого не связан кинематически с коленчатым валом дизеля. У такого турбокомпрессора на всех режимах работы дизеля существует авторегулирование мощностей турбины и компрессора. Мощность компрессора в расчетах определяют в зависимости от расхода воздуха и давления наддува. Секундный расход воздуха через компрессор, кг/с, определяют по количеству воздуха, необходимому для сгорания топлива,

Секундный расход воздуха может быть определен также через рабочий объем цилиндра:

Адиабатическая работа сжатия воздуха в компрессоре, кДж/кг,

В действительном компрессоре имеются потери на охлаждение воздуха, трение и завихрения, поэтому процесс сжатия оказывается политропическим. На действительный процесс сжатия затрачивается работа больше адиабатической. Отношение адиабатической работы к действительной, затрачиваемой на сжатие воздуха в компрессоре, оценивается адиабатическим КПД:

Значение кпд зависит от диаметра рабочего колеса компрессора и типа диффузора. У компрессора с диффузором лопаточным кпд 0,75-0,84, безлопаточным кпд 0,70-0,78. Чем больше диаметр рабочего колеса, тем выше адиабатический КПД компрессора.

Размещено на Allbest.ru