В табл. 9.1 сопоставлены результаты расчетов рабочего процесса для высокофорсированных четырехтактных двигателей с обычной системой турбонаддува и с системой Миллера.
Исходные значения (графа 2) замерены на одноцилиндровом двигателе с турбонаддувом. В основу сопоставления было положено среднее эффективное давление, равное 24 кгс/см2 (23,54 бар). Для способа Миллера было принято давление наддува, повышающееся от 4,16 до 4,9 бар по сравнению с 3,35 бар при обычном наддуве посредством турбокомпрессора. Хотя при давлении наддува, равном 4,16 бар, максимальное давление сгорания оказывается примерно на 17 бар ниже (значительно более низкое давление рz часто рассматривается как особое преимущество способа Миллера), однако это сопровождается повышением термической напряженности (увеличением количества теплоты, отводимой стенками) и уменьшением избытка воздуха для сгорания.
Только при повышении давления наддува до 4,9 бар достигается такой же коэффициент избытка воздуха (? = 1,74) и приблизительно такая же температура выпускных газов, что и при способе турбонаддува, с которым производилось сравнение. В этом случае удельный расход воздуха повышается на 2,5%, а теплота, отводимая стенками, благодаря лучшему охлаждению наддувочного воздуха уменьшается на 4,8%. Несколько ниже становится и максимальное давление сгорания. Эти (незначительные) преимущества приобретаются за счет очень высокого давления наддува, для достижения которого необходима система двухступенчатого наддува, в то время как при обычном способе было бы достаточно одноступенчатой системы наддува.
Примером практического применения системы Миллера на дизелях в сочетании с двухступенчатым турбонаддувом является двигатель японской фирмы «Фуджи» типа 6МD26Х. Этот двигатель имеет следующие параметры: число цилиндров — 6; диаметр цилиндра — 260 мм; ход поршня — 320 мм; мощность — 2120 л. c.; частота вращения — 750 об/мин; среднее эффективное давление — 25 кгс/см2; максимальное давление сгорания — 130 кгс/см2; удельный расход топлива — 158 г/(л. с. ч) = 213 г/(кВт•ч); давление наддува — 3,5 кгс/см2. Эти значения достаточно хорошо совпадают с расчетными, приведенными в табл. 9.1. Указанный двигатель оснащен двухступенчатым турбонаддувом и двухступенчатым промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.
Среднее эффективное давление ре = 25 кгс/см2 может быть достигнуто при применении обычной системы турбонаддува.
Сопоставление графы 2 с графами 3—5 таблицы показывает, что при использовании системы Миллера на высокофорсированных по наддуву дизелях при равном среднем эффективном давлении можно достичь определенных преимуществ с точки зрения механической и термической напряженностей, но они не слишком велики. Применение системы Миллера при такой степени наддува, при которой требуется двухступенчатая система, явно не окупится, в то время как при обычном способе наддува с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха можно обойтись одним турбокомпрессором. Если же по определенным причинам, например для снижения температуры выпускных газов в связи с загрязнением турбины и долговечностью клапанов при работе на тяжелом топливе, все равно применяется двухступенчатый наддув, то в этом случае целесообразность использования способа Миллера является дискутабельной.
|