ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ § 1.1. Идеальный цикл дизеля 9 страница

Поскольку при восходящем движении поршня сначала за­крываются продувочные окна и в течение некоторого времени остаются открытыми выпускные, возможна потеря части запол­нившего цилиндр воздуха. Это нежелательно, поэтому фирма прибегает к установке в выпускных каналах за окнами 2 заслон­ки 3 (см. рис. 4.6, б). Фазы движения заслонок подобраны таким образом, чтобы при подходе поршня к верхней кромке проду­вочных окон (при движении его вверх) заслонка, разворачива­ясь, перекрывала канал за выпускными окнами, изолируя ци­линдр от выпускной системы. Таким образом, газообмен закан­чивается одновременно с окончанием продувки. Долю поте­рянного на газообмен хода поршня y/_s при наличии заслонки необходимо принимать с учетом высоты только продувочных окон (для двигателей RD принимают у/₅ = 0,21). Необходи­мость в заслонках диктуется также наличием у поршней двига­теля RD короткой юбки. Действительно, когда поршень нахо­дится в верхней части цилиндра, выпускные и продувочные ок­на оказываются открытыми, и если бы заслонка не перекрывала выпускной канал, то продувочный воздух, поступая в цилиндр под поршень, свободно уходил бы из цилиндра в выпускную систему.

Наличие заслонок и привода к ним усложняет конструк­цию и эксплуатацию двигателя. В двигателях серий RND и RLB фирма применила наддув с турбинами постоянного давления, удлинила юбку поршня, и это дало возможность отказаться от заслонок. Контурные схемы газообмена были широко распро­странены в судовых малооборотных двигателях, выпускавшихся до 80-х годов фирмами МАН, Зульцер, Фиат, «Русский Дизель» и др. В дальнейшем в связи с ростом форсирования рабочего процесса наддувом, увеличением отношения SID контурные схемы, несмотря на свою конструктивную простоту, не смогли конкурировать с прямоточными. Этим объясняется, что в на­стоящее время выпускаются исключительно двигатели с пря­моточными схемами газообмена. В этом сыграли решающую роль следующие недостатки контурных схем:

• худшее качество очистки цилиндра, особенно его верх­ней части, с увеличением высоты цилиндра при увеличении отношения S/D;

• больший расход воздуха на продувку, увеличиваю­щийся с ростом наддува и связанной с этим плотности проду­вочного воздуха;

• несимметричное распределение температур у втулки ци­линдра и поршня, а отсюда и неравномерная их деформация, так как в зоне выпускных окон температура выше, чем в зоне про­дувочных окон; с ростом наддува и необходимостью более ран­него отбора газов на ГТН неравномерность температурного поля усиливается, что приводит к задирам ЦПГ, появлению трещин.

Прямоточные схемы. Характерным для прямоточной схемы га­зообмена является наличие прямого тока воздуха вдоль оси ци­линдра, преимущественно с послойным вытеснением продуктов сгорания. В результате хорошей организации газообмена судо­вые двигатели с прямоточной схемой продувки имеют наиболее низкие значения коэффициента остаточных газов (у_г = 0,05-0,09).

Прямоточно-клапанная схема газообмена (рис. 4.7) приме­нена в двухтактных двигателях БМЗ, МАН-Бурмейстер и Вайн, Зульцер-RTA и RT-flex.

Продувочные окна расположены в нижней части втулки равномерно по всей окружности цилиндра, что обес­печивает большие проходные сечения и малое сопротивление окон, а также рав­номерное распределение воздуха по сечению цилиндра. Тангенциальное рас­положение окон 2 в плане способствует закручиванию потоков воздуха, посту­пающего в цилиндр через патрубок 3. Вихревое движение воздуха в цилиндре сохраняется до конца такта сжатия, и при впрыске топлива его частицы захва­тываются вихрями и разносятся по пространству камеры сгорания, вслед­ствие чего существенно улучшается смесеобразование.

Выпуск газов из цилиндра про­исходит через клапан, расположенный в крышке цилиндра (привод клапанов осуществляется от распределительного вала посредством механической или гидравлической передачи). Профили­рованием кулака клапана можно легко подбирать и устанавливать необходимые фазы газораспределения: прежде всего, открывать его с большим опереже-

Рис. 4.7. Прямоточно. _нием (m_nv = 91 — 70° П. К. В. ДО НМТ), клапанная схема ^у <-

газообмена ^{чт0 дает} возможность отбирать газ из

цилиндра при повышенном давлении (р_в = 0,7-1,0 МПа) и тем самым увеличивать мощность газовой турбины. Клапан начина­ет закрываться после перекрытия поршнем продувочных окон {фзап - 80 - 56° п. к. в. за НМТ). Окончание газообмена и начало процесса сжатия можно считать совпадающими с моментом за­крытия поршнем продувочных окон, и относительная величина потерянной части хода поршня в этом случае определяется вы­сотой продувочных окон.

Фирма Вяртсиля-Зульцер в двигателях RTA, предназна­ченных для установки на танкеры в целях повышения эконо­мичности двигателя в широком диапазоне скоростей от полного хода до малого (slow steaming) или плавания в балласте, умень­шает высоту продувочных окон. За счет этого, а также исполь­зования систем (VIT - Variable Injection Timing), обеспечиваю­щей при снижении оборотов увеличение угла опережения по­дачи топлива и Pz, и изменения с переменой режима угла за­крытия выхлопного клапана (VEC - valve exhaust closing) дос­тигла снижения удельного расхода топлива на малых нагрузках до 5-7 г/кВт час.

Прямоточно-щелевую схему газообмена применяют в су­довых и тепловозных двигателях с противоположно движущи­мися поршнями (Д100). Характерной особенностью является расположение продувочных и выпускных окон по концам ци­линдра. При этом нижний поршень управляет фазами открытия и закрытия выпускных, а верхний - продувочных окон. По­скольку для обеспечения фазы свободного выпуска выпускные окна должны открываться раньше продувочных, то управляю­щие ими нижние поршни движутся с опережением по отноше­нию к противоположно перемещающимся верхним поршням. Это достигается взаимным смещением кривошипов верхнего и нижнего рядов поршней на угол 6-12° п. к. в.

Организация потоков воздуха и газов в цилиндре такая же, как в рассмотренной схеме, качественные показатели продувки также подобны.

Прямоточные схемы газообмена в сравнении с контур­ными имеют существенные преимущества:

• лучшее качество газообмена и меньшие потери возду­ха при продувке;

• наличие управляемого выпуска, благодаря чему имеется возможность варьирования энергией газов, направляемых в ТК;

• симметричное распределение температур во втулке цилиндра и головке поршня, и др.

4.2.3. Построение и анализ диаграмм располагаемого «время-сечения»

Располагаемое «время—сечение» зависит от фаз газорас­пределения и размеров продувочных и выпускных окон или кла­панов. Для его определения широко применяют графоаналити­ческий способ расчета. При допущениях о том, что окна имеют прямоугольную форму и не имеют наклона, элементарное «вре­мя-сечение» может быть выражено в виде произведения

fdr=bhdT; (4.4) где Ъ - суммарная ширина окон, м; h - высота окон, открытая поршнем в рассматриваемый момент времени, м.

При постоянной частоте вращения время поворота вала на

dtp

угол d(p находят из соотношения: dr ~ — ,

6п

где п - частота вращения, 1/мин.

С учетом этого соотношения уравнение (4.4) можно пре­образовать к виду:

fdr =—hd(p. (4.5)

6n

Располагаемое «время-сечение» определяют в результате интегрирования уравнения (4.5). При постоянной частоте вра­щения и неизменной суммарной ширине окон уравнение распола­гаемого «время-сечения» приобретает следующий вид:

^г2 ^ ^(f>1 А= Jfdr = — |hd<p, (4.6)

Г] <P\

где г i и т 2 - время начала и окончания рассматриваемого пе­риода газообмена, сек;

<Pi и ф2 ~ углы поворота кривошипа, соответствующие началу и окончанию рассматриваемого периода газообмена, ° п.к.в.

^2

Значения интеграла линейных открытий окон для

<р\

каждого периода газообмена находят методом графического интег­рирования по диаграмме «время-сечение».

Диаграмма «время-сечение» представляет собой совмещен­ную диаграмму линейных размеров окон втулки цилиндра и кри­вой пути поршня в функции угла поворота кривошипа. На рис. 4.8 приведена диаграмма «время-сечение» двигателя с поперечной щелевой схемой газообмена. Для построения диаграммы предва­рительно принимают масштабы осей координат: масштаб линей­ных размеров К (масштаб ординат) и масштаб углов поворота т (масштаб абсцисс). Масштаб линейных размеров представляет со­бой отношение действительного линейного размера цилиндра к высоте его изображения на чертеже, мм/мм, К=И_д/ И_черт.

Масштаб углов поворота представляет собой отношение, угла поворота кривошипа к длине отрезка, соответствующего данному углу поворота на чертеже, град/мм, т = ср / L.

В принятом масштабе линейных размеров К на диаграмме изображают схему продувочных и выпускных окон втулки ци­линдра. На уровне верхней кромки поршня проводят горизон­тальную линию, которую принимают за ось абсцисс диаграммы
«время-сечение». Проводят горизонтальные линии на уровне верхних и нижних кромок продувочных и выпускных окон. Далее от оси абсцисс откладывают отрезок ВО, соответствую­щий радиусу кривошипа в принятом масштабе К, и строят бицентровую диаграмму Брикса. Справа от нее строят кри­вую пути поршня в прямоугольной системе координат h~<p.

Ординатами hj, h₂, Из и т.д. на рис. 4.8 представлены ли­нейные открытия выпускных окон в масштабе К при соот­ветствующих углах поворота кривошипа. Таким образом, рас­стояния между кривой пути поршня и горизонтальными линия­ми, проведенными на уровне верхних кромок окон, - это также линейные открытия окон. Площадь диаграммы, ограниченная кривой пути поршня, уровнем верхней кромки окон и ордината­ми, соответствующими углу поворота кривошипа в начале и в конце периода газообмена, представляет собой величину инте­грала линейных открытий окон в масштабе чертежа. Действи­тельную величину его определяют путем умножения площади на масштаб линейных размеров и масштаб углов поворота:

<Рг

Jhdq> = FKm (⁴-⁷)>

<Р\ 2

где F - площадь диаграммы, мм .

В результате подстановки выражения (4.7) в уравнение (4.6) с учетом соотношения площадей (1 мм²= 10'⁶ м²) получим обобщенную формулу располагаемого «время-сечения», м с, для двигателей с контурными схемами газообмена:

A=—FKm. КГ⁶. (4.8)

6п

Значения суммарной ширины окон Ъ и площади диаграм­мы F в формулу (63) подставляют в зависимости от того, для какого частного случая и для какого периода газообмена опре­деляют «располагаемое время-сечение».

Для периода предварения выпуска «располагаемое время- сечение»

Л',=-^'Л:т1(Г⁶ , (4.9)

6п

где Ь_ь - суммарная ширина выпускных окон, мм; F'_} - площадь диаграммы, соответствующая «время-сечению» предварения выпуска, мм².

В зависимости от «располагаемого время-сечения» пред­варения выпуска АI может быть определено давление в цилинд­ре в момент открытия продувочных окон Pd.

В том случае, когда «располагаемое время-сечение» пред­варения выпуска соответствует теоретически необходимому «время-сечению» свободного выпуска, т.е. A'j =А_{} теор}_ давление в цилиндре в момент открытия продувочных окон будет равно давлению, необходимому для начала продувки, pd = p_s. Заменив с учетом этого переменные h и Р₅ в уравнении (45) соответст­венно на А'/ и Pd\ и, решив равенство относительно P_d, получим:

Pj =---------- j=------------------ ^0,102Рт------------ _:------------------------- (4.10)

[/wA Д, ₊о _{59 +} о J ] _1п¹⁵ _ 0,496

К_Р У_ь\

Значение Pd позволяет определить относительную величи­ну давления в цилиндре в момент открытия продувочных окон Pd/ P_s. По величине отношения P_d/P_s может быть определено - будет ли иметь место заброс газов в ресивер или нет.

Если P_d / P_s> 1, то это означает, что располагаемое время- сечение предварения выпуска A'i оказывается недостаточным для обеспечения свободного выпуска и для понижения давления в цилиндре до величины P_s, что может повлечь за собой заброс газов в ресивер.

Допускаемые значения Pdl P_s для мало- и среднеоборотных двигателей лежат в пределах 0,95-1,1.

При Pd < P_s свободный выпуск заканчивается в момент от­крытия продувочных окон, а «располагаемое время-сечение» свободного выпуска равно «располагаемому время-сечению» предварения выпуска: Aj= А'_г Такому случаю соответствует диа­грамма, приведенная на рис. 4.8. При Pd > P_s свободный выпуск заканчивается существенно позже момента открытия продувоч­ных окон и заброс газов гарантирован.

Особенности построения диаграммы «время-сечение»

выпускного клапана

Основой построения диаграммы «время-сечение» выпуск­ного клапана служит кинематика привода клапана. Однако в учебных целях для упрощения задания можно условно при­нять параболический закон открытия клапана.

Построение, показанное на рис. 4.9, выполняется сле­дующим образом.

На оси абсцисс откладывается отрезок ml в масштабе m_t> равный полному углу открытия клапана, так чтобы вершина кулака, располагаемая на середине отрезка в точке п, была смещена относительно НМТ в сторону предварения открытия клапана на угол асимметрии Д^> = 15-20° п.к.в. для импульс­ного наддува и А<р = 0-5° п.к.в. для наддува при постоянном

давлении. Из точки п проводится перпендикуляр пк, равный максимальному проходному сечению клапана

/кл^тах = fld^h^cosa^ в масштабе К, принятому для про­дувочных окон.

Геометрические параметры клапана а_кл, h_0f>, d_KJl приве­дены на рис. 4.10.

Если имеется цилиндрический участок на рабочем профи­ле кулачной шайбы, то его величина, обычно 30-50° п. к. в., от­кладывается симметрично относительно точки к (участок аЬ на рис. 4.9). Отрезок абсциссы тс делится на четное число равных

r max

частей и через точку с проводится перпендикуляр fiai , кото­рый делится на то же число частей. Кривую подъема клапана

строим по точкам пересечения лучей и перпендикуляров, как показано на рис. 4.9. Нисходящая ветвь кривой f_Kjl=f(<p) сим­метрична кривой подъема клапана. Обычно при й_кл~0,25 d_KJl площадь полного открытия клапана к_кл^тах равна сечению гор­ловины /_горл. Для увеличения «время-сечения» свободного выпуска f_Kn^max увеличивают до (0,28-0,30) (см. рис. 4.10).

Рис. 4.10. Диаграмма располагаемого «Время-сечения» прямоточно-клапанной схемы газообмена (двигатель VT2BF): I - предварение выпуска; II — принужденный выпуск; III - продувка-наполнение; IV — потеря заряда.

§ 4.3. Показатели качества газообмена

Качество газообмена определяют с помощью коэффициен­тов, значение которых поясняет анализ изменения содержания в цилиндре двигателя за период газообмена продуктов сгорания G„_e, массы поступающего через впускные органы воздуха G_us и массы остающегося в цилиндре воздуха G_w (рис. 4.2). Разница между G_us и G_w дает возможность в любой момент определить массу воздуха, затрачиваемую на продувку и представляющую собой ту часть воздуха, которая в период газообмена проходит через цилиндр в выпускной тракт. Из рассмотрения кривых еле- дует, что масса находящихся в цилиндре продуктов сгорания О_цг с момента открытия выпускных органов и до момента их закры­тия неуклонно снижается. Поступление в цилиндр свежего воз­духа начинается с запаздыванием примерно на 30° по отноше­нию к моменту открытия впускного клапана (точка 3), так как давление р_ц до точки 3 оставалось выше p_s.

Поступающий воздух С_Ц5 частично заполняет цилиндр - G_ve, часть воздуха, равная G_4S-G_4e, выходит с выпускными газа­ми - тратится на продувку. В точке г' выпускной клапан закры­вается, и продувка прекращается, масса воздуха, равная G_4S~G_m в дальнейшем остается неизменной. Наполнение цилиндра про­должается, кривая G_4e идет вверх. К моменту окончания газооб­мена (точка а) цилиндр оказывается заполненным воздухом массой G_B и оставшимися в нем продуктами сгорания G_r, Масса израсходованного воздуха на наполнение и продувку равна G_s. Эти данные могут быть использованы для оценки качества газо­обмена, однако в теории ДВС обычно прибегают к их относи­тельным значениям, представляющим собой коэффициенты продувки, остаточных газов и наполнения цилиндра.

G

Коэффициент продувки (р_а = —-, где G_s - масса воздуха,

^GB

поданного в цилиндр за цикл (прошедшего через продувочные окна); G_B ~ масса заряда воздуха, оставшегося в цилиндре к моменту окончания газообмена - началу сжатия, характеризует затрату воздуха на продувку и наполнение цилиндра. Чем он выше, тем, следовательно, больше расход воздуха на газооб­мен и затрата энергии на привод наддувочного агрегата. В двух­тактном двигателе без наддува <р_а = 1,15-1,25. В двигателе с наддувом увеличение давления воздуха p_s приводит к росту по­терь на продувку и (р_а = 1,6-1,65. В определенной степени это благоприятно сказывается на снижении теплонапряженности ЦПГ, так как чем больше воздуха продувается через ци­линдр, тем больше он отбирает от нагретых поверхностей теп­лоты. В четырехтактном двигателе <р_й = 1-1,2.

Непосредственно о затратах воздуха на продувку и напол­нение цилиндров двигателя можно судить по удельному рас­ходу воздуха g =^-, где G_s - расход воздуха на весь двига-

^Ne

тель, кг/(кВт-ч). Для двухтактного МОД g_s = 8,8-10,8 кг/(кВт-ч), для четырехтактного СОД

g_s = 6,8-8,2 кг/(кВт-ч).

Критерием количественной оценки совершенства процес­сов очистки цилиндра от отработавших газов и наполнения его зарядом служат коэффициенты остаточных газов и наполнения цилиндра.

Коэффициент остаточных газов у_г = , где G_r -

^G,

количество оставшихся в цилиндре к концу газообмена га­зов, м³; Gb - заряд свежего воздуха, м³.

Чем меньше у_г, тем меньше остается газов в цилиндре и тем качественнее очищается цилиндр от продуктов сгорания и тем больший его объем освобождается для заполнения воздухом.

Согласно опытным данным, у_г имеет следующие значения. Для двигателей:

Четырехтактные: у_г

без наддува......... 0,06-0,04

с наддувом.......... 0,04-0,02

Двухтактные с продувкой: прямоточной.......... 04-0,08

петлевой ф. МАН ... 0,08-4),09, то же ф. «Зульцер» 0,09-0,12. Загрязнение выпускного тракта и связанное с ним увели­чение противодавления выпуску р_Т, закоксовывание проду­вочных и выпускных окон, падение давления продувочного воздуха вызывают увеличение коэффициента у_г

Q

Коэффициент наполнения rj_H = —5- ,

^GVS

где Gb - действительное количество воздуха, заполнившего ци­линдр в процессе наполнения; G_vs - количество воздуха, которое могло бы поместиться в его рабочем объеме V_s при параметрах, характеризующих состояние воздуха на впуске (р₀, Т₀ для двига­телей без наддува,/?* T_s для двигателей с наддувом).

Коэффициент ц_н характеризуется степенью использования объема цилиндра в процессе наполнения. Чем выше rj_H, тем эффективнее используется рабочий объем, тем больший заряд свежего воздуха G_e в нем размещается к концу газообмена. Знание массы воздуха G_s, поступившего в цилиндр за цикл, дает также возможность определить суммарный коэффициент из­бытка воздуха:

а

и-сум •

ёц о

В малооборотных двухтактных двигателях а_сум = 2,8-3,6.

Предпосылкой высокого качества процесса газообмена яв­ляется наличие достаточных проходных сечений продувочных и выпускных окон или клапанов, обеспечивающих минимальные сопротивления воздуху и газам. Расположение, конфигурация и размеры окон должны создать такие направления и скорости потоков внутри цилиндра, при которых будут происходить вы­теснение воздухом газов и минимальное их перемешивание. Не- продутые и застойные зоны, образующиеся над поршнем, у сте­нок цилиндра, под клапанами, должны быть незначительными. Существенное влияние на качество газообмена оказывают также параметры состояния воздуха и газов в ресивере, цилиндре, вы­пускной системе, перед турбиной и другие факторы.

Глава 5

НАДДУВ

В основе работы дизеля лежит преобразование энергии сжигаемого топлива в механическую работу, поэтому, чем больше сожжено топлива, тем большую работу сможет развить двигатель. Но количество топлива, которое может эффективно сгореть в цилиндрах заданного размера, лимитируется массой размещаемого в них заряда воздуха Gb = V_srjHPs•

Для увеличения массы заряда воздуха нужно увеличить его плотность. В свою очередь плотность воздуха p_s= P_s / RT_S может быть увеличена, если поднять давление воздуха p_s и по­низить его температуру T_s. Такое техническое решение, кото­рое позволяет повысить агрегатную мощность двигателя за счет увеличения цикловой подачи топлива и заряда воздуха при практически неизменном коэффициенте избытка воздуха, называется наддувом.

Степень увеличения мощности двигателя посредством наддува принято оценивать коэффициентом, получившим на­именование степень наддува A_w= N_eH/ N_e, где N_eH мощ­ность двигателя, форсированного наддувом.

Поскольку цилиндровая мощность Ы_ец = Ср_еп, то, прини­мая во внимание, что при наддуве геометрические размеры ци­линдра, характеризуемые постоянной С, и частота вращения не изменяются, после подстановки и сокращения получим:

2 - ^СРен^П _ Рен

^Лн~ “

Ср_еп р_е

>

где р_ен - среднее эффективное давление, достигнутое благодаря наддуву; р_е - среднее эффективное давление, которое имели двигатели без наддува. Т.о. степень наддува представляет со­бой отношение среднего эффективного давления при наддуве к его величине без наддува.

Максимум Р_е, которое было достигнуто в 4-х тактных дви­гателях без наддува составляло 5,2-6,5 бар, в 2-х тактных двига­телях 4,5-5,5 бар. До недавнего времени степень наддува двига­телей 2-х тактных не превышала 1,5 и 4-х тактных 2,5. В сов­ременных конструкциях двигателей степень наддува достигла

3,5- 3,8 (2-х тактные) и 4,5-4,9 (4-х тактные).

§ 5.1. Виды наддува дизелей

В зависимости от типа привода нагнетателей воздуха над­дув судовых двигателей принято подразделять на механический, газотурбинный и комбинированный.

Механический наддув - сжатие воздуха от атмосферного давления до давления наддува p_s осуществляется в наддувоч­ном агрегате (компрессоре) центробежного или объемного типа, приводимом в действие через зубчатую или цепную передачу от вала двигателя.

Оценка эффективности механического наддува может быть осуществлена путем анализа механического кпд двигателя с ме­ханическим наддувом, который может быть представлен сле­дующим образом:

1 — (N_Mex + N_npM)/Ni. Механический кпд собственно дви­гателя rj^f_M = 1 - N_Mex/Ni, а относительная доля потерь мощности на привод нагнетателя д = N_npM !N\. С повышением давления над­дува мощность, отбираемая на привод нагнетателя, увеличива­ется, но одновременно растут механический кпд двигателя г\'_м и относительная потеря на привод механического нагнетателя д. При низких значениях давления наддува (ориентировочно до P_s = 1,4 бар) рост Tj *_м превышает увеличение д. При больших зна­чениях P_s рост д начинает превалировать и это отрицательно сказывается на экономичности двигателя. Поэтому применение механического наддува ограничивалось умеренными значе­ниями p_s =1,5-1,6 бар. К преимуществам механического наддува относятся конструктивная простота, относительно невысокая стоимость дополнительного оборудования и надежность; при­меняли его в основном в двигателях малой мощности или в мощных 2-х тактных двигателях в комбинации с системой газо­турбинного наддува.

Газотурбинный наддув - сжатие воздуха от атмосферного давления до давления наддува р_к осуществляется в наддувочном агрегате, представляющем собой центробежный компрессор, объединенный с газовой турбиной. В турбине, установленной в выпускном тракте двигателя, используется значительная часть энергии выпускных газов, которая в двигателях без наддува обычно теряется в атмосферу. Поскольку привод компрессора осуществляется турбиной, отпадает необходимость в отборе мощности от двигателя. Важно также иметь в виду, что при га­зотурбинном наддуве с ростом давления р_к мощность механиче­ских потерь не меняется, а индикаторная мощность увели­чивается. В результате механический кпд двигателя растет, а удельный эффективный расход топлива соответственно сни­жается. В этом заключается существенное преимущество газо­турбинного наддува, выгодно отличающее его от механического.

Комбинированный наддув - сжатие воздуха - осуществля­ется в турбонаддувочном агрегате и в приводном нагнетателе, в качестве которого в двухтактном двигателе обычно используют подпоршневые полости цилиндров.

В зависимости от способа включения в систему воздухо- снабжения агрегатов наддувочного воздуха в 2-х тактных дви­гателях применяли следующие виды комбинированного надду­ва: последовательный (сжатие в ГТК, затем в навешенном ком­прессоре или подпоршневой полости), параллельный (сжатие в ГТК и в подпоршневой полости осуществляется параллельно).

Поскольку при комбинированном наддуве не вся энергия, необходимая для сжатия воздуха до давления наддува, отби­рается от вала двигателя, а лишь ее часть, определяемая затра­той мощности на сжатие в приводном нагнетателе, то при про­чих равных условиях механический кпд двигателя с комби­нированным наддувом больше механического кпд двигателя с механическим наддувом и меньше механического кпд двигателя с газотурбинным наддувом.

Таким образом, из сопоставления систем механического, газотурбинного и комбинированного наддува видно, что наибо­лее перспективен газотурбинный наддув, чем и определяется его преимущественное применение в судовых двигателях. К комби­нированному наддуву прибегали в тех случаях, когда энергии газов было недостаточно для реализации газотурбинного над­дува (ранние конструкции 2-х тактных двигателей МАН, Зуль­цер), при котором обязательным условием является обеспечение баланса мощностей газовых турбин и приводимых ими комп­рессоров: Nr ~ N_K.

§ 5.2. Конструкция газотурбокомпрессоров

Системы газообмена и наддува судовых дизелей включают в себя турбокомпрессоры, дополнительные приводные компрессо­ры, охладители наддувочного воздуха, автоматические продувоч­ные клапаны, управляемые вращающиеся заслонки на выпускных патрубках, коллекторы и трубопроводы газовоздушного тракта.

В качестве наддувочных агрегатов используются газотурбо- компрессоры (ГТК), состоящие из центробежного компрессора и газовой турбины, установленных на одном валу.