Приводного компрессора

Применение дополнительного

Как уже отмечалось ранее, корректирование характеристики крутящего момента возможно достигнуть регулируемым наддувом. Регулирование наддува можно осуществить, например, применением регулируемого соплового аппарату газовой турбины. В этом случае удаётся в более широком диапазоне изменения частоты вращения вала двигателя сохранить рациональное соответствие скоростей на входе в турбину и окружной скорости на лопатках турбины, что позволяет повысить к. п. д. лопаточной машины, а следовательно повысить мощность на приводе компрессора. На рис. 8.5. приведено сравнение скоростных характеристик изменения момента дизеля без наддува (1), со свободным нерегулируемым газотурбонагнетателем (2) и с регулируемым наддувом (3).

В данном случае в области повышенных частот вращения произошло некоторое снижение степени наддува (заштрихованная область).

Рис. 8.5. Сравнение протекания характеристик крутящего момента Т_tq дизелей без наддува (1), с наддувом от свободного ГТН (2) и с регулируемым наддувом (3).

Зато в области пониженных частот вращения виден явный выигрыш как в расширении диапазона частот, при которых имеется сравнительно высокая степень наддува, так и в повышении коэффициента приспособляемости (в данном случае до 1,14, что ниже, чем у двигателя без наддува, но выше, чем при применении сводобного турбонагнетателя, см. рис. 8.4.). Снижение степени наддува при повышенных частотах может быть связано с тем, что на расчётном режиме наличие соплового регулируемого аппарата всё же повышает гидравлические потери на входе в турбину. Аналогичные характеристики можно получить и при применении регулирования наддува путём перепуска отработавших газов мимо турбины или путём перепуска воздуха, т. е. сброса избыточного воздуха при полных частотах (см главу 4). Т. е. в данном случае турбокомпрессор работает в оптимальных режимах вблизи частот вращения, на которых требуется получение максимального момента.

Для более существенного повышение приёмистости и приспособляемости двигателя иногда применяется дополнительный компрессор с механическим приводом от коленчатого вала. Такой компрессор включается в работу только в периоды, когда требуется получение повышенного крутящего момента (очевидно, что при этом регулятор должен выполнять функции управления топливоподачей в соответствии с количеством подаваемого воздуха).

Рис. 8.6. Корректирование скоростной характеристики дизеля с наддувом применением дополнительного, причём, приводного, нагнетателя.

На рис. 8.6 заштрихованная заштрихованная область показывает, что достигается применением дополнительного компрессора.

В данном случае диапазон его работы по частоте вращения вала дизеля – от 80 до 65% от номинальной частоты вращения.

Рассмотренная ранее (см. главу 3) система наддува типа “Компрекс”, конечно не обеспечивает получения высокой степени повышения давления, т. е. не позволяет значительно форсировать двигатель. Зато она позволяет расширить диапазон скоростных режимов, где наддув достаточно эффективен, улучшить приспособляемость двигателя как по моменту, так и по частоте.

Преимущества системы наддува “Компрекс” демонстрируются далее сопоставлением характеристик автомобильного дизеля с турбонаддувом и наддувом “Компрекс” (рис.8.7 и 8.8).

Рис. 8.7. Характеристика автомобильного дизеля с турбонаддувом.

Автомобильный дизель типа DK швейцарской фирмы “Адольф Заурер” для грузового автомобиля имеет рабочий объём цилиндров 10,8 л, 6 цилиндров, S/D=14/12,8, n_nom=2200 мин^-1. Без наддува дизель имел мощность Р_е=154 кВт, а после наддува – 220 кВт (т. е. двигатель был форсирован наддувом на 43%).

При турбонаддуве максимальный крутящий момент соответствует среднему эффективному давлению 13 бар, n_м =1400 мин^-1, т. е. т. е. коэффициенты приспособляемости составляют К₁=1,17, К_n1=0,6. Видно, что со снижением частоты вращения ниже 1400 мин^-1 крутящий момент резко падает.

Рис. 8.8. Характеристика автомобильного дизеля с системой “Компрекс”.

При использовании системы “Компрекс” наибольшему крутящему моменту соответствует р_{m e}=13,7 бар, максимум крутящего момента достигается при n=1100 мин^-1, т. е. коэффициенты приспособляемости по моменту и по частоте соответственно равны К₂=1,245, К_n2=0,5. При более низких частотах вращения наблюдается лишь незначительное снижение крутящего момента. Сравнение характеристик дизелей с системой “Компрекс” и турбонаддувом показано также на рис. 8.9. Они относятся к классу дизелей для легковых автомобилей.

Рис. 8.9. Характеристика дизеля с системой “Компрекс” (5) и сравнение её с характеристикой дизеля со свободным ГТН (2).

Ещё более существенные различия проявляются при работе этих дизелей на неустановившихся режимах, например, при разгонах. На рис. 8.10. видно, что давление наддува в 1 бар достигается при системе “Компрекс” через 1,1 с, а при турбонаддуве – через 6 с.

Рис. 8.10. Изменение давления наддува по отношению к исходному состоянию при мгновенном разгоне двигателя с системой “Компрекс” и турбонаддувом.

Дата добавления: 2014-12-26