Недостатки импульсного наддува, в особенности у двигателей с числом цилиндров, некратным трем, проявляются тем сильнее, чем выше степень наддува.
По этой причине осуществлялись поиски решений, устраняющих эти недостатки и в то же время свободных от недостатков, присущих наддуву при постоянном давлении газов перед турбиной (т. е. худшей работы на частичных нагрузках и худшей приемистости).
К таким решениям относятся:
1) симметричные четырехимпульсные схемы коллекторов (выпуск газов от четырех цилиндров осуществляется в один коллектор при числах цилиндров, кратных 4);
2) преобразователь импульсов;
3) комбинированные решения, включающие системы импульсного наддува с преобразователями импульсов, а также системы с уравнительными ресиверами и многоимпульсными преобразователями.
Общим для всех этих способов является то, что турбокомпрессор обладает меньшим числом разделенных вводов, чем было бы необходимо при чистом импульсном наддуве. Благодаря этому, во-первых, устраняются периоды, в течение которых в отдельные вводы вообще не подводятся газы, и, во-вторых, уменьшается работа, затрачиваемая поршнем на выталкивание газов. Так как импульс выпуска каждого отдельного цилиндра при меньшем разделении подводящего корпуса турбины попадает в большее сечение турбины, то давление в выпускном коллекторе при ходе выталкивания снижается быстрее. Первое обстоятельство улучшает к. п. д. турбокомпрессора, а второе — к. п. д. двигателя, т. е. уменьшение работы выталкивания несколько повышает среднее эффективное давление двигателя при том же количестве подводимого топлива.
Пример изменения давления в выпускном коллекторе при выпуске, создающем четыре симметричных импульса в коллекторе, показан на рис. 8.6. Для того чтобы ограничить помехи от последующего импульса, выпускной клапан целесообразно закрывать раньше — через 15 ... 25° п. к. в. после в. м. т. Правда, и при таком газораспределении давление в выпускном коллекторе еще при открытом выпускном клапане поднимается несколько выше давления в цилиндре. В приведенном примере давление в выпускном коллекторе в конце периода продувки лишь немного выше, чем давление в цилиндре. Однако обусловленный этим обратный поток газов в цилиндр незначителен (вследствие малого проходного сечения клапана) даже при большей разности давлений, в чем легко убедиться с помощью расчета. Кроме того, из патрубка обратно в цилиндр поступает, как правило, не выпускной газ, а его смесь с продувочным воздухом. Так как давление наддува во время периода продувки обычно выше, чем давление в цилиндре, то этот обратный поток не достигает трубопровода наддувочного воздуха.
Первые конструкции преобразователей импульсов связаны с именем Бирманна. При использовании импульсных преобразователей, как и при чистом импульсном наддуве, применяются выпускные трубопроводы малого сечения и те же группировки цилиндров, однако ввод газа в турбину не разделен, а трубопроводы объединяются перед турбиной в преобразователе импульсов (рис. 8.7).
Содержащаяся в выпускных импульсах энергия давления частично преобразуется там в кинетическую, которая в последовательно подключенном диффузоре вновь переходит в энергию давления. Так как эти преобразования энергии сопряжены с большими потерями, то от применения диффузора чаще всего отказываются, обходясь только смесительной трубой, в которой отдельные потоки газа обмениваются импульсами.
За счет выбора соответствующих размеров выпускного коллектора, смесительной трубы и сечения турбины можно добиться, чтобы волны давления, направляющиеся в соседний трубопровод, были малы, тогда обеспечивается хорошая продувка. Вследствие равномерного подвода газов к турбине ее к. п. д. значительно выше, чем при разделенном подводе газов к турбине.
Импульсные преобразователи успешно применяются для объединения двух трубопроводов, в каждый из которых осуществляется выпуск от двух цилиндров (два импульса), например на восьмицилиндровых двигателях, а также для объединения трубопровода, в который осуществляется выпуск от двух цилиндров (два импульса), с трубопроводом с одним импульсом при пяти- и семицилиндровых двигателях. Относительно дальнейших возможностей объединения трубопроводов и, в частности, в многоимпульсных преобразователях.
|