Особенности расчета рабочего цикла двигателя с наддувом

Особенности расчета рабочего цикла двигателя с наддувом

 

Наддув как двухтактного, так и четырехтактного двигателя не изменяет существа рабочего цикла. На индикаторной диаграмме (рис. 1. 8, а) сплошная линия показывает протекание рабочего процесса без наддува, а штриховая линия иллюстрирует цикл с над­дувом.

В двигателе без наддува процесс наполнения происходит ниже атмосферной линии (см. рис. 15. 3) и работа наполнения отрицательна. При наддуве работа наполнения положительна, так как процесс протекает выше атмосферной линии, что обусловлено наличием нагнетателя. В результате изменения характера наполнения в двигателе с наддувом за счет увеличения цикловой подачи площадь индикаторной диаграммы, которая представляет собой индикаторную работу цикла, получается больше, чем в двигателе без наддува. Увеличение площади индикаторной диаграммы повышает значение р_i а следовательно, и мощность двигателя.

 

Рис. 1. 8. К сравнению рабо­чих процессов

 

Методика теплового расчета двигателя с наддувом та же, изменяются только начальные параметры рабочего тела. Давление и температура входящего в цилиндр воздуха повышаются, так как воздух сжимается в нагнетателе.

У четырехтактных двигателей коэффициент остаточных газов γ _г практически понижается до нуля, так как при наддуве осущест­вляется продувка камеры сгорания воздухом повышенного давления.

Степень наддува γ _н зависит от форсировки двигателя по р_е:

где p_ен - среднее эффективное давление при наддуве; р_е - среднее эффективное давление без наддува.

По значению р_е двигатели подразделяются на три категории со следующими степенями наддува:

 

Степень наддува	pe, МПа
	Четырехтактные	Двухтактные
Умеренная	0, 7-1, 2	0, 6-0, 8
Повышенная	1, 3-2, 0	0, 9-1, 2
Высокая	2, 1—3, 0	1, 4—1, 6

 

Максимальное значение степени наддува ограничивается тепло­вой и механической напряженностью двигателя. Увеличение меха­нических нагрузок при наддуве обусловлено ростом давлений в конце сжатия р_с и сгорания p_z.

Чтобы не утяжелять конструкцию, уменьшают степень сжатия у двигателей с наддувом. У дизелей степень сжатия снижается до ε = 11 - 12, что при условии ограничения давления позволяет сохра­нить постоянной степень повышения давления и тем самым избежать резкого ухудшения экономичности. Дальнейшее снижение степени сжатия невозможно из-за ухудшения пусковых качеств двигателя.

Для надежного пуска дизелей давление в конце сжатия при пуске должно быть не менее 2, 5—2, 6 МПа. В современных дизелях с над­дувом давление в конце сжатия находится в пределах 3, 5 - 6 МПа и более.

В связи с невозможностью уменьшить ε ниже 11 для снижения р_z прибегают к уменьшению угла опережения впрыска. Снижение степени сжатия и уменьшение угла опережения впрыска топлива приводит к растягиванию процесса сгорания и уменьшению инди­каторного КПД. Однако эффективный КПД двигателя с турбонаддувом обычно увеличивается.

Так как η _е = η _i η _м ^то η _е зависит от двух сомножителей, из кото­рых η _i уменьшается, а η _м  увеличивается. Увеличение η _м при газо­турбинном наддуве объясняется уменьшением доли механических потерь в общей работе двигателя. В настоящее время значение меха­нического КПД в четырехтактных двигателях с наддувом достигает 0, 85—0, 95.

Как неоднократно указывалось, теплонапряженность — один из факторов, определяющих предел форсирования двигателя за счет наддува. При умеренном наддуве теплонапряженность двигателя может быть сохранена почти такой же, как у двигателя без наддува. При более высоком наддуве теплонапряженность двигателя возра­стает и может превзойти допустимые пределы. Основное средство снижения теплонапряженности при высоких значениях р_к — умень­шение начальной температуры цикла Т_а, увеличение коэффициента избытка воздуха α, уменьшение тепловых потерь.

Снижение начальной температуры рабочего цикла достигается введением охлаждения воздуха после нагнетателя, а также про­дувкой камеры сгорания при достаточных коэффициентах избытка продувочного воздуха. Охлаждение наддувочного воздуха обуслов­ливает увеличение массового заряда цилиндра, а тем самым и со­ответственное повышение мощности двигателя. Опытные данные показывают, что мощность двигателя с охлаждением воздуха увеличивается примерно на 3 % на каждые 10°С снижения температуры воздуха. Обычно охлаждение воздуха применяют при p_к > 0, 14 МПа, т. е. когда температура воздуха за нагнетателем выше 55 - 60 °С. С увели­чением давления наддува эффективность промежуточного охлаж­дения возрастает.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: