Переваги та недоліки систем імпульсного наддуву та наддуву при постійному тиску газів перед
Головне меню
Суднові двигуни
Спочатку переваги імпульсного наддуву були настільки значними, що наддув при постійному тиску газів перед турбіною, за винятком особливих випадків, наприклад, при послідовному включенні механічного компресора і турбонагнітачів, практично не застосовувався. Це було з порівняно низькими тоді к. п. д. турбокомпресорів, і навіть у з низькими ступенями наддува, т. е. з низькими тисками наддува, які у розвитку підвищувалися лише поступово. Чим вище рівень підвищення тиску в компресорі і к. п. д. турбокомпресора, тим більшими перевагами має наддув при постійному тиску газів перед турбіною. У зв'язку з цим у цей час знаходить дедалі ширше застосування. Зіставлення розрахунку імпульсного наддуву та наддуву при постійному тиску газів перед турбіною.
Для двигуна наддув при постійному тиску газів перед турбіною має такі переваги.
1. Простішу конструкцію трубопроводу і тому дешевший випускний колектор, кращі можливості розміщення трубопроводів, особливо при V-подібному компонуванні двигуна.
2. Меншу роботу, що витрачається поршнем на виштовхування газів, тому що імпульс тиску на випуску швидко зменшується і не відбивається від малого перерізу соплового апарату турбіни. Внаслідок цього досягається дещо краща витрата палива при високих середніх ефективних тисках.
3. Більш рівномірні параметри наддування незалежно від числа циліндрів і більш рівномірний розподіл повітря по окремих циліндрах і при несприятливих для імпульсного наддування числах циліндрів (5, 7 або 10). Наслідком є більш рівномірна теплова напруженість.
Недоліками системинаддува при постійному тиску газів перед турбіною двигуна є такі.
1. Рівність між тиском наддуву і протитиском досягається набагато пізніше, тобто при вищому середньому тиску, ніж у разі імпульсного наддуву, внаслідок чого при часткових навантаженнях має місце зворотний потік газів.
2. Необхідний для продування перепад тиску дещо нижчий і на режимі повної потужності, тому що тут тиск у випускному колекторі під час періоду продування не опускається нижче середньої величини, що має місце при імпульсному наддуві. Тому подача повітря в циліндр (при однаковому перекритті клапанів) за рахунок більшої кількості, що йде на продування, буде менше.
4. Найменша витрата повітря обумовлює дещо підвищену температуру випускних газів. Відзначимо, проте, недолік часто компенсується вищим к. п. д. турбокомпресора при рівномірному підведенні газу.
Для турбокомпресора використання системи наддуву з турбіною постійного тиску дає тільки; переваги і ніяких недоліків. До цих переваг в основному належать:
1) велика пропускна здатність соплового апарату турбіни, якого газ підводиться при постійному тиску, внаслідок чого турбіна має менші розміри;
2) мале збудження коливань лопаток (коливання тим більше, що більша кількість підводів розділений газоподводящий корпус турбіни) й у з цим менша ймовірність появи поломок лопаток;
3) відсутність гіроскопічних моментів, що виникають при імпульсному підведенні газу та викликають небажані навантаження на підшипники;
4) більш високий к. п. д. газової турбіни без імпульсного або парціального підведення газу, що змінюється.
На рис.8.5 порівнюється зміна деяких робочих параметрів 14-циліндрового V-подібного двигуна з імпульсним наддувом і наддувом при постійному тиску газів перед турбіною. Примітною є нижча [приблизно па 6 г/(кВт·ч)] витрата палива у разі застосування системи наддуву при постійному тиску газів перед турбіною; при цьому слід мати на увазі, що при названому числі циліндрів двигуна особливо сильно проявляються недоліки, властиві імпульсному наддуву.
Вирішальним для застосування способу наддуву при постійному тиску газів перед турбіною є відповідь на питання, чи прийнятна найгірша прийомистість двигуна для даної галузі його використання. Для автомобільних двигунів, що вимагають хорошої прийомистості, цей спосіб наддуву несприятливий, а для суднових раціональність застосування наддуву при постійному тиску газів є дискутабельною. Чим менше відношення потужності двигуна до мас, що прискорюються, тим швидше можна знехтувати хорошою прийомистістю. У цьому час, необхідне розгону двигуна, грає невелику роль проти витратами часу, необхідними для розгону всієї системи.
Не випадково наддув при постійному тиску газів перед турбіною на великих двотактних двигунах знайшов застосування набагато раніше і використовується значно частіше, ніж чотиритактних двигунах. Це наступними обставинами.
1. На двотактних двигунах перевага цього наддуву в порівнянні з імпульсним позначається вже при низьких значеннях середнього ефективного тиску.
2. При пуску, на малих навантаженнях і низьких частотах обертання (тобто на режимах, де переваги імпульсного наддуву незаперечні) на двотактних двигунах, як правило, застосовується допоміжний пристрій, що компенсуєнедостатню подачу повітря цих режимах.
3. На великих двигунах рухаються і розганяються великі маси. Цей розгін більшою мірою залежить від фактичної повної потужності двигуна, ніж від часу, що витрачається досягнення повної потужності.