Мнения и отзывы трейдеров о форекс брокере MaxiMarkets: узнать всю правду!
Главная Двигатели внутреннего сгорания Наддув двигателей внутреннего сгорания Различия в удельном расходе топлива двигателя при механическом и газотурбинном наддуве
Различия в удельном расходе топлива двигателя при механическом и газотурбинном наддуве

Сравнение экономичности двигателя при механическом и газо­турбинном наддуве проведем при равенстве давления наддува и температуры наддувочного воздуха (и, следовательно, равенстве плотности наддувочного воздуха р1) для обеспечения равного среднего индикаторного давления, а также при приблизительно равном избытке воздуха для сгорания в цилиндре и примерно равном массовом расходе воздуха, что достигается подбором фаз газораспределения для получения одинаковых термических на­пряжений. При этом равной будет и мощность компрессора.

При механическом наддуве мощность для привода компрес­сора снимается с коленчатого вала двигателя, вследствие чего мощность двигателя уменьшается на эту величину, а при газо­турбинном наддуве — нет.

Рассмотрим по отдельности четырехтактный и двухтактный двигатели.

В четырехтактном двигателе часть мощности, затрачиваемой на привод компрессора, компенсируется за счет петли газообмена; в случае механического наддува благодаря большей разности давления р2р3 этот выигрыш больше. При­ближенно можно считать, что характер изменения давления в ци­линдре во время хода всасывания при равном давлении наддува остается одинаковым для обоих способов наддува, а во время хода выталкивания сдвигается в соответствии с величиной про­тиводавления. Последнее является весьма приближенным для импульсного наддува в связи с большими колебаниями дав­ления выпускных газов перед турбиной; в этом случае кривая протекания среднего давления в выпускном тракте в зависимости от пути поршня во время хода выпуска чаще всего располагается несколько ниже, чем кривая изменения давления р3m по времени. Если обозначить через ре гк среднее эффективное давление двига­теля с турбокомпрессором и через рe мк — среднее эффективное давление двигателя с механическим компрессором, то для равного давления наддува и равного массового расхода воздуха можно выразить разность между этими двумя давлениями следующим образом:

где р3 ткp3 мк — разность противодавлении на выпуске двига­теля.

При р3мк ? р1е = рmк — р3тк + р1.

Процентная разность эффективного давления (или мощности при равной частоте вращения), которая в связи с одинаковым в обоих случаях абсолютным количеством топлива (равное pi) равна разнице в удельном расходе топлива, запишется как

Мощность компрессора значительно увеличивается с повыше­нием степени наддува вследствие возрастания коэффициента продувки и давления наддува. При определенных принятых зна­чениях коэффициента продувки, давления наддува и к. п. д. для четырехтактных дизелей получаются следующие отнесенные к площади поршня средние давления компрессора и следующие различия между механическим и газотурбинным наддувом:

Как следует из этой таблицы, при среднем эффективном дав­лении 18 бар мощность компрессора составляет уже около 30% от мощности двигателя. Однако разница в мощности между ме­ханическим и газотурбинным наддувом меньше (?23%), так как при механическом наддуве вследствие большей разности дав­лений на впуске и на выпуске двигателя обеспечивается и боль­шая доля мощности на привод компрессора за счет петли газо­обмена, чем в случае турбонаддува. Столь высокий наддув с механическим компрессором в практике не применяется, посколь­ку, во-первых, среднее эффективное давление понизилось бы с 18 до приблизительно 14 бар, а, во-вторых, удельный расход топлива ухудшился бы по сравнению с двигателем, оснащенным турбоком­прессором, на 23%.

При работе двухтактного двигателя практи­чески не используется петля газообмена для покрытия мощности на привод компрессора, так как газообмен осуществляется вблизи от нижней мертвой точки при сравнительно малых перемещениях поршня. При высоком давлении наддува необходимо было бы применять дросселирование на выпуске двигателя для того, чтобы вместе с высоким давлением наддува обеспечить высокую степень наполнения, т. е. сохранять в допустимых пределах количество продувочного воздуха. При этом двухтактный двигатель имеет больший удельный расход воздуха (расход воздуха на кВт•ч) в связи с большими затратами воздуха на продувку. По этим двум причинам (больший расход воздуха, отсутствие выигрыша за счет положительной работы насосных ходов) механический наддув не представляет интереса для двухтактных двигателей. Потери мощности на привод компрессора слишком велики, механический компрессор применяется здесь практически только для продувки. У крупного двухтактного судового дизеля с турбонаддувом, имеющего, например, рe =10 бар, мощность на привод механи­ческого компрессора составит уже около 25% от мощности двига­теля. Применение механического наддува с необходимым дрос­селированием на выпуске для обеспечения нужного наполнения позволило бы достичь на двигателе при равном давлении, наддува только ре = 7,5 бар при увеличении расхода топлива на 25%. Естественно, использование механического наддува здесь яв­ляется нецелесообразным.