«Устройство системы воздухоснабжения дизеля. Наддув»
Цель лабораторной работы: изучение системы воздухоснабжения дизеля.
Наддув – увеличение давления воздуха перед впускными органами дизеля сверх атмосферного.
Наддув нужен для обеспечения возможности сжигания большего количества топлива (в цикловой подаче) в прежнем объёме цилиндра при прежнем (или близком к нему) качестве сгорания.
Совокупность устройств, обеспечивающих подачу во впускной коллектор двигателя требуемого количества воздуха с заданным давлением, называется системой воздухоснабжения, или, при наличии наддува – системой наддува. Схема системы воздухоснабжения дизеля с наддувом приведена на рисунке 6.
Основным устройством системы воздухоснабжения дизеля с наддувом является специальный воздушный компрессор (нагнетатель) 2, имеющий достаточно большую производительность (для тепловозных дизелей она составляет 2…7 кг/с) и степень повышения давления. Последняя представляет собой отношение давления воздуха на выходе из нагнетателя (Р2) к давлению воздуха на входе в него (Р1) и показывает, во сколько раз повышается давление воздуха в нагнетателе. Степень повышения давления у нагнетателей систем воздухоснабжения тепловозных дизелей достигает 4.
|
|
Как известно из физики, при сжатии газа (воздуха) выделяется теплота. Если сжатие осуществляется быстро, эта теплота не успевает отводиться в окружающую среду через стенки нагнетателя, вследствие чего температура сжимаемого газа (воздуха) повышается.
Увеличение температуры воздуха вследствие его сжатия в нагнетателе системы воздухоснабжения дизеля приводит к снижению его плотности, а, следовательно, и к уменьшению весового количества воздуха в цилиндре в начале сжатия, т.е. к уменьшению эффективности системы наддува. По этой причине в состав системы наддува дизелей средней и большой мощности, как правило, входит промежуточный охладитель наддувочного воздуха 4, обеспечивающий дополнительное снижение температуры воздуха перед поступлением его в впускной ресивер. Таким образом, эффективность наддува увеличивается.
Рисунок 6 – Схема системы воздухоснабжения дизеля с наддувом
За один час через дизель средней мощности прокачивается от 6000 до 25000 м3 воздуха. К сожалению, этот воздух практически никогда не бывает идеально чистым – в нем всегда содержится некоторое количество пыли и влаги. Содержание пыли в воздушной среде вблизи железных дорог колеблется от 1…2 мг/м3 в средней полосе Российской Федерации и до 100 мг/м3 в южных регионах. Даже при уровне запыленности в 1 мг/м3 за один час работы дизеля в цилиндры попадает от 6 до 25 кг пыли, которая во многих случаях представляет собой мелкие частички природных (песок) или искусственных (цемент, продукты обработки камня и т.д.) абразивов. Попадая в зону трения (на стенки втулки цилиндра, в масло и далее в коренные подшипники), они резко увеличивают интенсивность износа трущихся деталей, сокращая тем самым срок их службы и ресурс дизеля. Поэтому система воздухоснабжения любого дизеля обязательно включает воздушный фильтр (воздухоочиститель) той или иной конструкции.
|
|
Процесс увеличения мощности ДВС без изменения его основных конструктивных размеров называется форсированием.
Для обеспечения наддува применяют нагнетатели (табл. 3):
- роторные объёмные;
- центробежные;
- поршневые.
Таблица 3 – Сравнение нагнетателей различного типа
Тип | Преимущества | Недостатки | Применение |
Роторный объёмный | - высокая надёжность - высокий механический КПД - достаточно высокий расход воздуха - пропорциональная зависимость степени повышения давления от частоты вращения коленчатого вала | - снижение общей эффективности с ростом степени повышения давления (воздух уходит через зазоры) | Д40, Д45, Д100 |
Центробежный | - относительно высокий расход воздуха - высокий механический КПД (мало трения) - высокая эффективность в номинальном режиме - отсутствует масло в воздухе | - эффективность снижается при снижении ЧВ, особенно на холостом ходу - более сложная конструкция | Д49, Д50, Д70 |
Поршневой объёмный | - большая степень сжатия | - низкий механический КПД - снижение надёжности при повышении оборотов | тормозной компрессор (в тепловозных ДВС не применяется) |
Привод нагнетателей:
- механический (от дизеля);
- газотурбинный;
- комбинированный
В лабораторной работе необходимо изобразить общую схему системы воздухоснабжения тепловозного дизеля. По результатам лабораторной работы необходимо сделать выводы.