книги из ГПНТБ / Махалдиани, В. В. Двигатели внутреннего сгорания с автоматическим регулированием степени сжатия

оимальінаго давления сгорания эффективный ік. п. д. турботюршнѳаого двигателя не достигает максимума. Есліи же ог­ раничить максимальное давление сгорания, то эффективный к. п. д. тур'бопоршнѳвого двигателя я самого дизеля дости­ гают максимума лишь при определенной степени сжатия, называемой неивыгоднейшей. Последняя может быть опре­ делена с помощью машинного метода расчета параметров турбапоршневопо двигателя на ЭВЦМ «Минок-22». Пара­ метры турбопоршневого двигателя расчитывались для двух заданных значений среднего эффективного давления

ре = 12 — 15 кГ/см2

при средней скорости поршня

Ст = 12,5 м/сек.

В качестве прототипа был выбран быстроходный транс­ портный дизель со струйным смесеобразованием. Для всех случаев расчета исходные данные имели неизменное значе­ ние при ограниченном максимальном давлении сгорания

pz — ПО кГ/см2.

Расчет параметров турбопоршневого двигателя прово­ дился для двух схем наддува. Первая, так называемая комібинированная схема наддува, состояла из свободного тур­ бокомпрессора — первая ступень сжатия и приводного ком­ прессора, связанного с коленчатым валом двигателя с по­ мощью механической передачи — вторая ступень сжатия.

Вторая схема наддува имела лишь свободный турбо­ компрессор. Во всех случаях предполагалось наличие во­ довоздушного радиатора для охлаждения нагнетаемого /воз­ духа с коэффициентам эффективности

Ер = 0,5.

В работе С. И. Погодина [13] указывается, что задан­ ную величину среднего эффективного давления или эффек­ тивной мощности двигателя можно получить при различ­ ной комбинации параметров, определяющих рабочий про­ цесс дизеля с наддувом. Поэтому определялись наивыгодиейшие параметры наддува при различных степенях сжа-

190

тия. С этой целью для заданных ре при ограниченном рг и «еокольких е намечался ряд значений Рк, при этом верхний предел определялся по формуле

а иижний — по (Приближенному уравнению

где рк — давление Еоздуха во впускюм ресивере в кГ/смг;

crÄ — коэффициент потерь давления Еоздуха в трубопрово­ де за первой ступенью наддува;

аАа — коэффициент потерь давления воздуха в трубопрово­

ра — давление в цилиндре в начале сжатия в кГ/см3.

Для каждой величины ph рассчитывались несколько значе­ ний распределения с^м? аркой работы сжатия между турбокомп­

Результаты расчета основных параметров турбопоршневого двигателя на номинальном режиме представлены в виде графи­ ков, где в зависимости от давления наддува pk и данной степе­ ни сжатия приводятся

191

1.Расход воздуха двигателем 10~2 GBкг/л сек.

2.Отношение рк/рт,

3.Коэффициент избытка воздуха а,

4. Давление газа перед турбиной рт кГ/сма,

5.Температура газа перед турбиной Т°г К,

6.Суммарные относительные потери тепла фЕ,

7.Степень повышения давления при сгорании X,

8.Индикаторный к. п. д. r\h

9.Удельный расход топлива ge г/л. с. ч.

Рис. 97. Наивыгоднейшие показатели турбопоршневого двигателе

192

Выбор этих параметров из числа выдаваемых машиной обусловлен влиянием их на ре, г\е и тепловую напряженность двигателя с изменении ph и е.

Рис. 98. Наивыгоднейшие показатели турбопоршневого двигателя в зависимости от р ь для р е= 12 к Г / см2, е= 1 0

Так например, степень повышения давления X характери­ зует динамику цикла; коэффициент избытка воздуха а влияет как на эффективность, так и на теплонапряженность двигателя; расход воздуха GBвлияет на теплонапряженность деталей дви-

гателя; температура газа перед турбиной Тт характеризует ус­ ловия работы лопаток турбокомпрессора; суммамная относитель­

ная потеря тепла фа показывает количество тепла уходящего в- воду и масло.

Рис. 99. Наивыгоднейшие показатели турбопоршневого двигателя в

— 13,5 — 16,0, дающие наименьшие удельные расходы топлива в зависимости от ph.

194

тазов перед турбиной Тт уменьшается, давление газов перед турбиной рт не имеет определенной закономерности, суммарные потери тепла фц увеличиваются незначительно, степень повы­ шения давления Xh уменьшается также незначительно.

(

Рис. 101. Параметры турбопоршневого двигателя в зависимости от е

для ре= 1 2 к Г / с м 2.

Для определения наивыгоднейшей степени сжатия дизеля при заданной нагрузке ре = 12 кГ/см2, представлен график (рис. 101) дающий зависимость основных показателей турбопор-

196

шневсго двигателя от степени сжатия при наивыгоднейших ус­ ловиях ведения процесса, т. е. наименьших удельных расходах

показывая этим прет ущество наивыгоднейшей степени сжатия дизеля. Последняя дает не только улучшение топливной эконо­

и 16. Исходные данные для расчета этих режимов были выданы для машинного счета, однако при работе ЭВЦМ происходил ос­ танов из-за а < 1 или X < 1. Последнее объясняется тем обстоятельством, что для сравнительно высоких степеней сжа­ тия — порядка в—13,5 — 16, чтобы получить нагрузку ре= 15 кГ/см2 гри ограниченном! рг= 110 кГ/см2 невозможно осущест­ вить нормальное протекание рабочего процесса дизеля при наме­ ченных значениях.

Результаты расчета представлены на графиках (рис. 102, 103) зависимостей оптимальных параметров турбопоршневого

Рт

чивается.

Наивыгоднейшая степень сжатия, полученная по наимень­ шему удельному расходу топлива, может быть выявлена по графику на рис. 104. Последний показывает, что в данном слу­ чае уже наивыгоднейшая степень сжатия равна величине е = 8,6.

197

Все это свидетельствует о преимуществах в наличии наиівыгоднейшей степени сжатия для всех заданных нагру­

зках по ре при работе на номинальном режиме.

Рис. 102. Наивыгоднейшие показатели турбопоршневого двигателя в зависимости от р ь для р е = - 15 к Г / с м 1 , е=8,5

Возникает вопрос, какие получаются параметры тур- (бопоршневопо двигателя с устройством, осуществляющим переменную степень сжатия при работе на режимах, отлич­ ных от номинального?

198

Для двигателя, снабженного поршнями с автоматиче­ ски регулируемой степенью сжатия, расчет параметров по скоростной характеристике .не является характерным. Сте-

Рис. 103. Наивыгоднейшие показатели турбопоршневого двигателя

пень сжатия двигателя устанавливается автоматически по максимальному давлению сгорания, которая зависит глав­ ным образом от нагрузки (среднего эффективного давления

199