teplotekhnika (852911), страница 88
Текст из файла (страница 88)
15.77, а) воздушный нагнетатель Іимеет привод от коленчатого вала двигателя.Основным недостатком такой схемы является снижение экономических показателей двигателя, особенно при его работе на долевых режи-мах. Объясняется это тем, что механический нагнетатель при любых режи мах двигателя подает одно и то же количество воздуха, а следовательно, потребляет одну и ту же мощность от него, что приводит к резкомуаГазыбГазы2ВоздухВоздух,(1`ІІІ11ІІІІҐДіі_.>ч-г-І>І-'п-г-І»Рис. 15.77. Схемы механического (а) и газотурбинного (б) наддувов двига-телей459снижению механического КПД при работе на долевых режимах. По указанным причинам механический наддув не получил широкого распространения.При газотурбинном наддуве свежий заряд в цилиндр подается воздушным центробежным нагнетателем І, приводимым во вращение газовой турбиной 2, работающей на отработавших газах двигателя(рис.
15.77, б). Воздушный нагнетатель засасывает воздух из атмосферыи нагнетает его через впускные клапаны в цилиндры.К преимуществам этой схемы наддува относятся использование отработавших газов для привода газовой турбины и саморегулируемость наддувочного агрегата. Последнее объясняется тем, что с понижением мощности двигателя уменьшаются давление и температура отработавших газов; это приводит к снижению частоты вращения и мощности, развиваемой газовой турбиной и потребляемой нагнетателем, а следовательно, куменьшению количества и давления подаваемого воздуха.При наддуве индикаторные показатели работы двигателя практически остаются без изменений. Однако повышается его эффективныйКПД за счет возрастания механического КПД. Как следует из (15.109),механические потери, приходящиеся на І кВт, с ростом мощности М,уменьшаются, поскольку механические потери Мтр при газотурбинномнаддуве и без него одинаковы.Газотурбинным наддувом оборудуются двигатели мощностью более75 кВт.
При меньших мощностях количество газов, проходящих черезтурбину, невелико и ее размеры получаются весьма малыми и трудно выполнимыми.С повышением степени сжатия и понижением температуры отработавших газов стало возможным применение газотурбинного наддува и вкарбюраторных двигателях. Этому также способствовало создание компактных малогабаритных турбонагнетателей. Понижение температурыотработавших газов в двигателях позволяет обеспечивать продолжительную и надежную работу газовой турбины.В карбюраторных двигателях воздушный нагнетатель можно устанавливать за карбюратором или перед ним.
При размещении нагнетателя закарбюратором через него проходит топливно-воздушная смесь. Повышение температуры воздуха в нагнетателе улучшает условия испарениятоплива, однако капельки неиспарившегося топлива могут быть отброшены на стенки воздухосборника, что может обеднить рабочую смесь.При расположении нагнетателя перед карбюратором его надо выполнятьгерметичным.При инерционном наддуве давление на входе в цилиндры повышаетсяв конце впуска за время запаздывания закрытия впускного клапана. Достигается это за счет использования кинетической энергии потока воздуха, движущегося во впускном тракте двигателя.
Давление на входе в460цилиндр в конце впуска зависит от массы и скорости воздуха во впускном воздуховоде. Для повышения давления на впуске применяют длинные впускные трубопроводы, специально профилированные кулачковыешайбы впускных клапанов и т.д.В целях улучшения очистки цилиндров и более полного их заполнениясвежим зарядом используют эжекционный эффект выпускного тракта.Инерционный наддув позволяет получить невысокие степени наддува.
Его применяют в основном в карбюраторных двигателях.Двухтактные двигатели снабжают продувочным насосом с механическим приводом, с помощью которого Цилиндр продувают и наполняютсвежим зарядом при давлении 0,1 15-0,І25 МПа. Таким образом, двухтактные двигатели можно считать двигателями с механическим наддувом. Наряду с механическим наддувом двухтактные двигатели в качествевторой ступени могут иметь газотурбинный наддув. Однако не следуетзабывать, что в двухтактных двигателях температура отработавших газовменьше (270350 °С), чем в четырехтактных (350500 °С), а следовательно, меньше и запас энергии этих газов.
Это может оказаться недостаточным для осуществления газотурбинного наддува с требуемой степеньюповышения давления, особенно на долевых режимах работы двигателя.Скоростные характеристики двигателей. Двигатели внутреннего сгорания могут работать с различными мощностью и частотой вращения.Действительные значения мощности, среднего эффективного давления,Удельного расхода топлива и других показателей, характеризующих работу двигателя на различных режимах, определяют при испытаниях. Результаты их изображают в виде графических зависимостей одних параметров от других.
Такие зависимости называются характеристиками двигателя (скоростными, нагрузочными и регулировочными).Скоростные характеристики показывают зависимость основных показателей (мощности, крутящего момента, удельного расхода топлива)от частоты вращения коленчатого вала при постоянном положении топливорегулирующего органа (дроссельной заслонки, рейки топливногонасоса). В зависимости от положения топливорегулирующего органаразличают внешнюю и частичные скоростные характеристики. Внешнююскоростную характеристику снимают при полностью открытой заслонкеили при полной подаче топлива насосом.В дизелях топливные насосы устанавливают с запасом по производительности, поэтому в зависимости от положений рейки топливного насоса в них различают три внешние скоростные характеристики:нормальную эксплуатационную, соответствующую мощностям, развиваемым в эксплуатации без ограничения времени;наибольшую эксплуатационную, обеспечивающую наибольшую эксплуатационную мощность в течение ограниченного времени (І-З ч);максимальную, соответствующую максимальной мощности на всем461диапазоне частоты вращения (рейка топливных насосов поставлена намаксимально возможную подачу); эксплуатация дизелей на этой характеристике не допускается.Характеристики, полученные при неполном открытии дроссельнойзаслонки или частичной подаче топлива насосом, называются частичными скоростными характеристиками.Эффективная мощность, развиваемая двигателем~е=Среп,(15.125)где С- постоянный коэффициент двигателя.С:Игкі60'(15.126)Подставляя значение Не в формулу для крутящего момента, получаеммем, _=9,557-9,55Сре.(15.127)Из (15.125) видно, что эффективную мощность двигателя можно изменить двумя способами: изменением частоты вращения п и изменением давления ре за счет цикловой подачи топлива.
Во втором случае будетизменяться и крутящий момент Ме. Теоретически каждому положениютопливорегулирующего органа при различных п должно соответствоватьпостоянное ре.В действительности в зависимости от частоты вращения п будут изменяться коэффициент наполнения цилиндра, количество подаваемого топлива, условия смесеобразования и др.
Все эти факторы обусловливаютзависимость ре от п при данном положении дроссельной заслонки илиреики топливного насоса.Внешняя скоростная характеристика двигателя изображена нарис. 15.78. Как видно, вначале эффективная мощность двигателя увеличивается до Метах почти пропорционально частоте вращения, в дальнейшем ее рост замедляется. Максимальная мощность, при которой двигатель может работать длительное время, называется номинальной Не".Этой мощности соответствует номинальная частота вращения пн. Причастоте вращения выше пн эффективная мощность двигателя снижается.Наиболее экономичный режим работы двигателя детіп не совпадает с номинальным, поскольку с увеличением п возрастают механические потери, коэффициент остаточных газов и т.д.Из приведенных кривых на рис.
15.78 видно, что режим, соответствующий максимальному крутящему моменту МЄП'ЮХ также не совпадает сНОМИНЗЛЬНЫМ. ОТНОШЄНИЄ МаКСИМаЛЫ-ІОГО КРУТЯЩЄГО МОМЄНТЗ А/Іепшх К462Рис. 15.78. Внешние скоростныехарактеристики двигателя`\геміп ЁпНкрутящему моменту, соответствующему номинальной частоте вращения,называется коэффициентом приспособляемости:к = метах/мен.(15.128)Он характеризует способность двигателя преодолевать кратковременные перегрузки в результате возрастания крутящего момента Ме приснижении частоты вращения вала двигателя от номинальнои пн до п соответствующей Метах.Для карбюраторных двигателей Іс = 1,25 + 1,45.
У дизелей кривая крутящего момента проходит более полого, и они имеют более низкое значение Іс = 1,05 + 1,15.Частичные скоростные характеристики снимают при работе двигателя на долевых режимах. Число их может быть бесконечно большое, поскольку существует бесконечное множество промежуточных положенийтопливорегулирующих органов. Работа двигателя по таким характеристикам всегда менее экономична из-за уменьшения механического КПДвследствие снижения индикаторной мощности.Взаимное расположение внешних (кривые 1) и частичных (кривые2) характеристик карбюраторного двигателя показано на рис. 15.79, а.абпцгц7пРис. 1 5.79. Взаимное расположение внешних и частичных характеристик укарбюраторных (а) и дизельных (б) двигателей463У этих двигателей мощность (сплошные линии) и крутящий момент(пунктирные линии) зависят в основном от коэффициента наполненияЦилиндров горючей смесью пн, который падает с увеличением п.
Чембольше прикрытие дроссельной заслонки, тем значительнее с увеличением п снижается и пн, а следовательно, мощность и крутящий моментна валу двигателя. При этом максимум мощности смещается в сторонуменьшей частоты вращения.Несколько иные частичные характеристики у дизелей (рис. 15.79, б).Объясняется это тем, что в них уменьшение подачи топлива за цикл приперемещении рейки не меняет характера зависимости подачи от частотывращения, в связи с чем частичные характеристики (кривые 2) имеютприблизительно тот же характер протекания, что и внешние (кривые І).Внешние и частичные характеристики, снятые при работе двигателяс регулятором частоты вращения, называются регуляторными. Они ограничивают диапазон возможных режимов работы двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
