Наддув дизелей. Маркировка судовых двигателей внутреннего сгорания по ГОСТ 4392-82

В чем заключается физический смысл наддува?

Если в цилиндры двигателя подать большее по массе количество воздуха, то, не увеличивая объема цилиндров, в них можно сжечь больше топлива и, следовательно, получить большую мощность. В этом и заключается сущность наддува. В настоящее время наддув является основным средством увеличения мощности двигателей внутреннего сгорания. Принудительная подача в цилиндры увеличенного заряда воздуха способствует улучшению процесса сгорания топлива, повышению p_mi, литровой мощности и уменьшению удельной массы дизеля без существенного изменения его габаритных размеров. Наддув является общепризнанным и наиболее рациональным направлением в развитии и создании новых дизелей с высокими технико-экономическими параметрами. Наддув может осуществляться механическим, газотурбинным и комбинированным способами.

Рост р_т1 при наддуве ограничен механической и тепловой напряженностью двигателя. Поддержание тепловой напряженности двигателя с наддувом на определенном уровне достигается главным образом за счет увеличения коэффициента избытка воздуха, т. е. за счет понижения средней температуры цикла. Этой цели служат также усиленная по сравнению с обычными двигателями продувка камеры сгорания и охлаждение воздуха, поступающего в цилиндры двигателя из воздушного нагнетателя (компрессора).

Повышение мощности при наддуве оценивается степенью наддува %_н, т. е. отношением среднего эффективного давления дизеля с наддувом к среднему эффективному давлению у такого же дизеля без наддува. Наибольшие значения Я,_н у четырехтактного дизеля не превышают 4, у двухтактного — 2,5. Максимальное значение степени наддува % _н ограничивается тепловой и механической напряженностью дизеля. С ростом давления наддува увеличивается количество теплоты, выделяющейся за цикл в цилиндре дизеля, что приводит к возрастанию количества теплоты, передаваемой от газов к деталям цилиндропоршневой группы. Понижение тепловой нагрузки достигается не только охлаждением наддувочного воздуха, но и путем осуществления конструктивных мероприятий по интенсификации охлаждения поршня, втулки, крышки цилиндра и корпусов выпускных клапанов. У современных судовых дизелей температура охлажденного наддувочного воздуха перед цилиндром составляет 310—320 К. Тепловая напряженность увеличивается с ростом размеров цилиндра. Поэтому допустимая степень наддува у мощных судовых дизелей ниже, чем у двигателей с малыми размерами цилиндров. Механическая напряженность двигателя определяется скоростью нарастания давления при сгорании топлива и значением величины р_тах- Повышение давления наддувочного воздуха приводит к росту давления р_тах, что связано с увеличением давления и температуры воздуха в конце сжатия. Сохранение механической напряженности дизелей с наддувом на допустимом уровне достигают путем понижения степени сжатия е_с, уменьшения угла опережения впрыска топлива, охлаждения наддувочного воздуха и мер, обеспечивающих подачу уменьшенной доли цикловой порции топлива за период задержки самовоспламенения. Иногда е_с уменьшают до 11,0— 12,5. Это позволяет с увеличением давления наддува ограничить р_тах. Дальнейшее же снижение е₀ ведет к ухудшению пусковых качеств двигателя, поэтому уменьшают угол опережения подачи топлива. Однако чрезмерное его уменьшение недопустимо из-за увеличения длительности догорания топлива в такте расширения, что снижает экономичность рабочего цикла дизеля. Поэтому высокая надежность дизелей с наддувом обеспечивается преимущественно путем улучшения конструкции основных деталей цилиндропоршневой группы. Механический наддув осуществляется центробежным или роторным компрессором (нагнетателем), приводимым в движение от коленчатого вала дизеля посредством цепной или зубчатой передачи. На привод компрессора затрачивается часть мощности дизеля, что приводит при давлении воздуха свыше 0,16— 0,17 МПа к снижению механического КПД и увеличению эффективного расхода топлива, поэтому этот способ применяют при давлении наддува не более 0,15— 0,25 МПа. После сжатия воздух охлаждается в воздухоохладителе. При больших давлениях механический наддув применяют главным образом в качестве первой или второй ступени комбинированного наддува.

ГОСТ 4393—82 предусматривает единые обозначения судовых, тепловозных и промышленных дизелей. В марках дизелей буквы означают: Д — двухтактный, Ч — четырехтактный, Р — реверсивный, С — судовой с реверсивной муфтой, П — с редукторной передачей; К — крейцкопфный, Н — с наддувом.

Первая цифра перед буквами указывает число цилиндров, цифра в числителе за буквами — диаметр цилиндра, в знаменателе — ход поршня; цифра после дроби — номер модификации данного типа дизеля.

Например, марка дизеля 5ДКРН 50/110-2 означает: дизель пятицилиндровый, двухтактный, крейцкопфный, реверсивный, с наддувом, диаметр цилиндра 50 см, ход поршня НО см, модификация вторая. Если предусматривается автоматизация дизеля, то перед дробью вводится обозначение 1А, 2А, ЗА или 4А (в зависимости от степени автоматизации).