Наддув дизельных двигателей

Из формулы (20.3) видно, что повышение мощности дизельных двигателей связано с увеличением суммарного рабочего объёма цилиндров, степени его полезного использования, числа оборотов коленчатого вала. В то же время, повышение литровой мощности за счёт основных параметров цилиндра (диаметра, хода поршня) связано с увеличением габаритных размеров и массы двигателя, а повышение числа оборотов ограничивается величиной средней скорости поршня. Рост средней скорости поршня ведёт к увеличению динамических нагрузок в двигателе, снижению срока службы и тепловым напряжениям в деталях.

Более благоприятным способом улучшения использования рабочего объёма цилиндров для повышения мощности двигателя является увеличение среднего индикаторного давления путём наддува двигателя. Наддувом двигателя называется принудительная подача в цилиндры дополнительной порции сжатого воздуха с целью повышения мощности. Увеличение мощности при этом оценивается по степени наддува p _iн / p _i, т.е. по отношению среднего индикаторного давления с наддувом к давлению без наддува. Осуществляя различную степень наддува, можно расширить диапазон мощности дизелей при одном и том же количестве сгораемого в единицу времени топлива. Увеличение количества воздуха при помощи наддува даёт возможность увеличить подачу топлива при сохранении наивыгоднейшего коэффициента избытка воздуха при горении и таким образом повысить мощность дизеля. Благодаря этому, при наддуве не уменьшается полнота сгорания топлива и не возрастает тепловая напряжённость стенок камеры сгорания двигателя. Степень сжатия у двигателей с наддувом обычно несколько ниже, чем у двигателей без наддува, что даёт возможность снизить конечные давления сжатия и сгорания. Процесс подачи воздуха в цилиндры двигателя осуществляется при помощи компрессора 1 (рис. 20.2), который приводится в действие газовой турбиной 2, работающей на выхлопных газах двигателя. Эти газы содержат до 30 % теплоты сгоревшего топлива, которая в обычных условиях выбрасывается в атмосферу. Применение наддува уменьшает расход топлива на 6…10 %, а использование энергии уходящих газов повышает эффективный КПД установки. При газотурбинном наддуве с изменением нагрузки дизеля количество подаваемого воздуха изменяется автоматически самим турбокомпрессором. Компрессор, благодаря большому числу оборотов (10⁴ … 2×10⁴ об/мин), имеет небольшие размеры и массу.

Рис. 20.2