Дизели с компресор
Наддуването е метод за увеличаване на мощността на двигателя чрез подаване на въздух при налягане над атмосферното към работния цилиндър, за да се увеличи цикличното подаване на гориво (цикличното подаване на гориво е подаване на гориво в един цикъл). Допълнителното захранване с гориво е източник на допълнително подаване на топлина към работния флуид в цилиндъра, което осигурява увеличаване на специфичната ефективна работа на цикъла.
В сравнение със средното ефективно наляганеpeза дизелови двигатели с естествено пълнене, неговите стойности при компресор се увеличават при четиритактови двигатели с 2-4 пъти, при двутактови двигатели - с 1,5-2,7 пъти. Тъй катоpeе включено във формулата за мощност, увеличението на мощността при използване на усилване ще бъде тези стойности.
Наддуването, в зависимост от типа на двигателя, може да се извърши по различни начини - в зависимост от задвижването на компресора се разграничават механични, газови турбини и комбинирани компресори.
При механичното компресор, бутален, ротационен или центробежен компресор се задвижва директно от вала на двигателя. Този тип компресор не се използва в чиста форма в морските двигатели с вътрешно горене, но се използва при комбиниран компресор, когато енергията на отработените газове (газово турбинно компресиране) и работата на самия двигател се използват за повишаване на налягането на въздуха.
При компресор на газова турбина сгъстеният въздух се подава към цилиндрите на двигателя чрез специален допълнителен механизъм - турбокомпресор.
Турбокомпресорът е центробежен компресор и газова турбина, свързани в един корпус. Компресорът е свързан към двигателя само чрез тръбопровода за подаване на въздух към ресивера, а турбината е свързана към тръбопровода за подаване на отработени газове от двигателя към дюзовия апарат (виж глава 4).
На фиг. 29 показва диаграма на херметизиране на газова турбиначетиритактов двигател.
B
Работното колело на компресора, монтирано на общ вал с ротора на газовата турбина, се задвижва от газовата турбина1. Газовата турбина се задвижва от отработените газове в цилиндрите, които постъпват към нея от изпускателните клапани на двигателя8през изпускателните тръби и тръбопровод9и се изхвърлят през тръбопровод2.
Мощността, развита от газовите турбини на турбокомпресорите на корабните дизелови двигатели, е до 20% от мощността на двигателя, следователно дизеловият двигател с компресор с газова турбина се нарича комбиниран турбо бутален двигател. В газовата турбина се използва значителна част от остатъчната енергия на изпуснатите в цилиндъра газове, която при атмосферните двигатели се отвежда с газове в атмосферата.
При компресор на двутактови дизелови двигатели по правило се използва комбиниран компресор с двустепенна компресия на въздуха. Обикновено турбокомпресорът се използва като първи етап на компресия, а подбуталните кухини на цилиндрите или задвижващ бутален компресор се използват като втори етап. Пример за комбинирани опции за усилване е показан на фиг. тридесет.
От фигурата се вижда, че продуктите от горенето през изпускателния клапан влизат в газовата турбина на турбокомпресораTK. Газовата турбина има общ вал с компресор, чието работно колело засмуква въздух от машинното отделение. След това лопатките на компресора се ускоряватвъздухът навлиза по-нататък в разширяващия се канал с форма на охлюв, където поради намаляване на скоростта налягането на въздуха се увеличава (на фигураaсе вижда компресорната част на турбокомпресора). Тъй като температурата на въздуха се е повишила след компресията, за да се увеличи плътността на въздуха, той се охлажда в хладилникONV.
Освен това охладеният въздух постъпва във въздушния ресиверВР, който се свързва с цилиндъра на двигателя през продухващите прозорци. Когато буталото се движи към BDC, дъното му действа като бутална помпа, компресирайки въздуха в кухината под буталото и въздушния приемник. Налягането и прочистването на цилиндъра започва след като горният ръб на буталото отвори прозорците за продухване.
Трябва да се подчертае, че необходимостта от използване на комбинирано компресиране в двутактови дизелови двигатели възниква по две причини. Първо, тъй като отработените продукти от горенето се изтласкват от цилиндъра не от буталото (както при четиритактовите двигатели), а от въздуха, потреблението му ще бъде увеличено в сравнение с четиритактов двигател. Второ, тъй като отработените продукти от горенето се разреждат с въздух, мощността на газовата турбина е недостатъчна за подаване на необходимата маса въздух към цилиндрите при необходимото налягане.
В заключение трябва да се отбележи, че в зависимост от метода на подаване на газове към турбината и принципа на използване на енергията на газовете, системите за налягане на корабните дизелови двигатели се разделят на изобарни и импулсни.
Първите се използват главно в двутактови и среднооборотни четиритактови дизелови двигатели. В този случай газовете се подават към газовата турбина от изпускателен колектор с голям обем, където налягането варира малко по отношение на средното налягане.
При системите за импулсно усилване газовете се подават към турбината през къси изпускателни тръби.малка секция, което позволява допълнително използване на енергията на импулса на налягането на отработените газове. Тези системи за усилване се използват главно в четиритактови и някои двутактови дизелови двигатели.