Главная | Карта сайта | ДВС | Статьи

Повышение мощности двигателей

Из рассмотрения формул видно, что литровая мощность (мощность, приходящаяся на 1 л рабочего объема цилиндра) зависит от среднего индикаторного давления и числа оборотов п. На эффективную литровую мощность, помимо указанных факторов, влияет также.
Таким образом, при данных основных размерах двигателя (диаметре цилиндра и ходе поршня) с повышением мощность двигателя возрастает.
Для повышения механического к. п. д. т}л стремятся улучшить сорта смазочных материалов и способы смазки, использовать роликовые и игольчатые подшипники, по возможности разгрузить двигатель от вспомогательных механизмов, улучшить обработку и сборку деталей и узлов. Однако эти меры не могут существенно повысить литровую мощность, так как уже имеет весьма значительную величину.
Число оборотов двигателя выбирается в зависимости от его назначения, условий работы, а также срока службы. С увеличением возрастает износ и уменьшается срок службы двигателя. Увеличение чисел оборотов повышает тепловую нагрузку цилиндра вследствие возрастания количества тепла, выделяемого в цилиндре в единицу времени. Кроме того, увеличение п ведет к возрастанию инерционных нагрузок в механизмах двигателя. Поэтому в последнее время для повышения литровой мощности широко применяется увеличение среднего индикаторного давления. Увеличение среднего индикаторного давления в небольших пределах достигается путем усовершенствования топливной аппаратуры и способов смесеобразования, повышения в допустимых пределах степени сжатия. Наилучшим методом, ведущим к увеличению среднего индикаторного давления, а следовательно, и к увеличению мощности двигателя, является применение наддува, т. е. увеличения веса свежего заряда. Среднее индикаторное давление находится в прямой зависимости от количества сжигаемого за каждый цикл топлива, а количество топлива, которое может сгореть, зависит от количества воздуха, подаваемого в цилиндр. Введением наддува увеличивается плотность, а следовательно, и вес заряда, поступающего в цилиндр.
Применяются следующие способы наддува;
а)            дозарядка — увеличение веса свежего заряда без использования воздуха повышенного давления. При дозарядке не требуется наддувочный нагнетатель. В четырехтактных двигателях дозарядка может быть осуществлена, например, продувкой камеры сгорания за счет всасывающего действия инерции отработавших газов. Это достигается одновременным открытием всасывающих и выпускных клапанов (у в. м. т.).
В двухтактных двигателях дозарядка может быть осуществлена путем закрытия продувочных органов позднее выпускных. Это достигается при клапанной поперечной продувке с высотой продувочных окон больше, чем у выпускных, и при прямоточной бесклапанной продувке. Дозарядка может быть достигнута в двигателях с клапанно-щелевой продувкой, если выпускные клапаны закрывать несколько раньше, чем закроются продувочные окна.
б)           Частичный наддув, который происходит путем подачи на части хода поршня добавочного воздуха повышенного давления (р. = 1,2 ч-1,6 кг/см) помимо воздуха, засасываемого из окружающей среды.
Частичный наддув в основном выполняется при помощи наддувочного нагнетателя, навешенного на двигатель. Однако иногда в четырехтактных двигателях обходятся без него, прибегая к так называемому инерционному наддуву. В двигателе с инерционным наддувом всасывающая труба имеет значительную длину (до 8 м). Впускной клапан в первой части всасывающего хода поршня открывается на незначительную величину, в результате чего в цилиндре образуется разрежение 0,3—0,4 кг/см. Затем около середины хода поршня клапан быстро открывается и воздух с большой скоростью (до 200 м/сек) устремляется в цилиндр. Вследствие удлиненного всасывающего трубопровода и значительной кинематической энергии движущегося воздуха давление в цилиндре в конце наполнения повышается до 1,1—1 кг/см.
Частичный наддув в двухтактных двигателях, имеющих два ряда продувочных окон, осуществляется посредством ввода наддувочного воздуха повышенного давления (р. = 1,5 -г- 1,6am) через второй ряд окон, тогда как продувочный воздух нормального давления (1,1—1,3am) поступает через нижний ряд окон.
Вследствие добавочной затраты мощности на наддувочный насос эффект от такого рода наддува получается небольшой; поэтому в двухтактных двигателях частичный наддув не нашел значительного распространения.
в)            Полный наддув — весь процесс зарядки производится полностью воздухом повышенного давления (к = 1,3-=- 2,5 кг/см2).
г)            Высокий наддув — к = 2ч-4 кг/см2 (и выше). Между воздуходувкой и рабочим цилиндром помещается воздушный холодильник для понижения температуры воздуха.
В двигателях с наддувом используются преимущественно центробежные нагнетатели (воздуходувки). Они могут приводиться в движение от вала двигателя с помощью зубчатых передач. Однако такой привод пригоден до давления наддува не свыше к < 1,6-1,7 кг/см2, так как при больших мощность на привод продувочного насоса становится слишком велика, вызывая высокий удельный расход топлива.
Наиболее экономичными являются воздуходувки, приводимые в движение от газовых турбин, работающих на выпускных газах двигателей. Эти воздуходувки выполняются в одном общем корпусе с турбиной и называются газотурбовоздуходувками. замер мощности
Газотурбинный наддув осуществляется следующим образом: отработавшие в цилиндре 1 двигателя (фиг. 77) газы поступают по выпускной трубе 2 в газовую турбину 3 и приводят ее во вращение; она, в свою очередь, приводит в движение нагнетатель 4. Воздух, засасываемый из окружающей среды, сжимается в нагнетателе до давления наддува и поступает по впускному воздухопроводу 5 к впускным клапанам. Давление наддува изменяется автоматически в зависимости от нагрузки двигателя.
Такое использование энергии выхлопных газов не отражается на величине механического к. п. д. По сравнению с двигателями, имеющими наддув от нагнетателя с механическим приводом, двигатели с газотурбинным наддувом имеют на 4—6% выше.
За счет использования отходящих газов и повышения механического к. п.- д. установки эффективный к. п. д. двигателя с газотурбинным наддувом повышается на величину до 10% и выше.
При повышенных давлениях наддува прибегают к нагнетателям с двумя ступенями давления. При комбинированном наддуве используется одновременно и механический и газотурбинный привод нагнетателей. Например, сжатие воздуха производится сначала в газотурбовоздуходувке (первая ступень наддува), а затем в воздуходувке с механическим приводом (вторая ступень).