Наддув ДВС как способ повышения их мощности

Из формулы для определения эффективной мощности дизеля:

можно определить способы повышения мощности.

Таковыми являются:

Увеличение диаметра цилиндра , целесообразно до определенного предела. В настоящее время диаметр цилиндра достигает 105…108 см;

Увеличение хода поршня ;

Увеличение числа цилиндров

Расширение области применения двухтактных дизелей ( ).

Увеличение числа оборотов

Повышение среднего эффективного давления за счет увеличения плотности воздуха вводимого в цилиндр.

Последний способ является наиболее эффективным, и получил название наддува дизеля.

Использование наддува дает возможность в несколько раз увеличить удельную мощность двигателя без увеличения его основных размеров.

Рис. Термодинамический цикл дизеля с изобарным наддувом

Рабочий цикл дизеля с изобарным наддувом состоит из следующих процессов (рис. ):

1-2 – адиабатное сжатие воздуха в рабочем цилиндре;

2-3 – изохорный подвод тепла в цилиндре при сжигании части топлива в конце такта сжатия;

3-4 – изобарный подвод тепла при сжигании части топлива в начале такта расширения;

4-5 – адиабатное расширение газов в цилиндре двигателя;

5-1 – изохорный отвод тепла в газовыхлопной коллектор;

9-6 – изобарный подвод теплоты к рабочему телу(выравнивание давлений газов в коллекторе перед подачей их в изобарную турбину);

6-7 – адиабатное расширение газов в газовой турбине;

7-8 – изобарный отвод теплоты к холодному источнику (выброс выхлопных газов в атмосферу);

8-9 – адиабатное сжатие воздуха в турбокомпрессоре;

9-1 – изобарный отвод теплоты в охладителе надувочного воздуха.

Площадь фигуры а-6-7-б на диаграмме численно равна работе, совершаемой при расширении газов в газовой турбине. Площадь фигуры а-9-8-б численно равна работе, затрачиваемой на сжатие воздуха в компрессоре. Площадь, ограниченная фигурой 6-7-8-9 численно равна полезной работе, полученной при использовании турбокомпрессора (приращение полезной работы цикла с изобарной турбиной).

Степень увеличения мощности двигателя посредством наддува принято оценивать коэффициентом, получившем наименование степень наддува , где мощность двигателя форсированного наддувом.

Поскольку цилиндровая мощность , то, принимая во внимание, что при наддуве геометрические размеры цилиндра, характеризуемые постоянной и частота вращения не изменяются, то получим:

,

где - среднее эффективное давление, достигнутое благодаря наддуву; - среднее эффективное давление, которое имел двигатель без наддува.

В современных дизелях степень наддува достигает следующих значений:

- двухтактные

- четырехтактные