Файл: Эксплуатация корабельных двигателей внутреннего сгорания лекции..pdf

как следствие, к уменьшению индикаторного к- п. д.

Рис. 5.4. Относительное изменение индикатор­ ного к. п. д. в зависимости от А при различных исходных значениях <х0 (по Д. А. Портнову)

Ткким образом:

2)уменьшение Л, также вызывает уменьшение инди­

каторного к. п. д.;

3)во многих случаях (при исследовании влияния

поршня и газа перед турбиной. Исключение представляет

случай увеличения относительной влажности при неизменной температуре воздуха t 0 . Причины этого явления будут

рассмотрены ниже.

В отдельных случаях может наблюдаться чрезмерный

169

рост р2 или увеличение числа оборотов свободного турбо­ компрессора и тк.

Длительное использование двигателя при повышенных тепловых или механических нагрузках приводит к прежде­ временному выходу из строя отдельных деталей и может явиться причиной поломок. Тепловые и механические пере­ грузки становятся возможными еще и по той причине, что отдельные показатели работы дизеля в корабельных условиях не измеряются. В связи с этими обстоятельствами понимание общих закономерностей изменения показателей двигателя и в особенности заградительных параметров в функции от внешних условий крайне важно для эксплуатационника.

3. Принципы корректировки ограничительных характеристик и оценки допустимых режимов эксплуатации при отклонении внешних условий от стандартных

Как отмечалось в пункте 2 настоящего параграфа при неблагоприятном изменении внешних условий и положении

а тепловая нагрузка на детали дизеля растет. В условиях эксплуатации о тепловой напряженности дизеля косвенно судят по величине температуры газа перед турбиной t г , которая увеличивается в сравнении с регулировочной t rper; установленной для нормальных атмосферных условий .

__ К сожалению, в действующих инструкциях по эксплуата­ ции ряда двигателей не делается различия между регули­

ровочной (для нормальных атмосферных условии; и максималь­ но допустимой температурой газа перед турбиной.

170

§2. Влияние повышенного противодавления на показатели двигателей с различными

конструктивными особенностями

Повышенное противодавление мохет вызываться различны­

ми причинами: сопротивление глушителей иди длинных отво­ дящих трубопроводов, выпуском отработавших газов под во­

ду, неисправностями выпускных трактов и т. д.

Обычно техническими условиями на поставку двигателей

оговаривается допустимая величина противодавления за тур­ биной (или за цилиндрами в двигателях без турбин), при

которой гарантируется получение требуемой мощности, эко­

номичности и сохранение заградительных параметров в реко­ мендуемых пределах.

В любом случае при &т= const увеличение противодав­ ления приводит к уменьшению коэффициента избытка воздуха, уменьшению индикаторного к. п. д. и индикаторной мощно­

сти, Увеличиваются механические потери. Уменьшается

эффективная мощность и возрастает удельный эффективный

расход топлива. Одновременно увеличивается один из основ­

ных заградительных параметров - температура газа за

цилиндрами (перед турбиной), что в ряде случаев вынуж­ дает уменьшать цикловую подачу топлива и приводит к до­

полнительному снижению мощности.

Следует подчеркнуть, что степень влияния изменяющего­

ся противодавления на индикаторные и эффективные показа­

тели зависит от тактности дизеля, схемы его наддува, угла перекрытия клапанов (в четырехтактном двигателе) и других конструктивных особенностей.

173

I. Двухтактные двигатели с механическим приводом объемного и центробежного компрессора

Дня наддува четырехтактных двигателей объемные (ротативный компрессоры не используются. Поэтому анализ влия­ ния противодавления на показатели рабочего процесса в зависимости от типа используемого компрессора (ротативного или центробежного) целесообразнее проанализировать на примере двухтактного дизеля с механическим наддувом.

На рис. 5.6 представлена схема цилиндра 3 двухтактного дизеля с присоединенными продувочным 2 и выпускным 4

трубопроводами. Воздух к цилиндру подается от ком­ прессора I, имеющего меха­ ническую связь с коленча­ тым валом. Компрессор может быть центробежным или ротативным. Изменение противо­ давления за цилиндром ими­ тируется с помощью дрос­ сельной заслонки 5.

На установившемся режиме давление перед цилиндром отличается от давления газа за цилиндром на величину

гидравлического сопротивления в цилиндре дизеля Д р ц

Величина Дрц,,строго говоря, является величиной пере­ менной. Любое местное сопротивление (гидравлические потери) в статическом потоке могут быть описаны уравнением Бернулли

Л

Д р = 4

где 4 - постоянный коэффициент сопротивления; W - скорость течения;

% - удельный вес газа.

174

Цилиндр представляет собой сложную конструкцию. Темпе­ ратуры и давления в цилиндре изменяются по углу поворота

вала и неодинаковы для различных сечений. И все же в пер­

для сечения на входе в продувочные окна. Более того, дня качественного анализа можно предположить Дрц величиной постоянной. Тогда станет очевидным, что изменение противо­

давления за цилиндром на величину Дрг вызовет примерно

такое же увеличение давления воздуха перед компрессором

АРк(ДРк~ Дрг)‘.

то легко заметить, что в случае увеличения противодавле­ ния, а следовательно, давления наддува на Дрк= Д р г

при ротативном компрессоре расход воздуха уменьшится на существенно меньшую величину, чем при центробежном ком­ прессоре, что объясняется различием в крутизне их харак­ теристик.

Очевидно (рис. 5.8), что в двигателе с центробежным компрессором (б) будет наблюдаться более заметное умень-

шение коэффициента продувки q>a } условия очистки цилинд­

ра от остаточных газов и наполнение будет хуже, а заряд

176

дуга, давление конца сжатия и максимальное давление сго­ рания р г .Поэтому в двухтактном дизеле с ротативным ком­

прессором реальна опасность механических перегрузок-

2. Четырехтактные двигатели со свободным и подключенным турбокомпрессорами

В механизме влияния повышенного противодавления за турбиной р г на показатели двигателей с ПТК и СТК имеется принципиальное различие.

Основной причиной уменьшения коэффициента избытка воздуха и индикаторного к. п. д. двигателя с ПТК является

ваются много медленнее вследствие значнтельной пологости характеристик центробежного компрессора. Возрастание

но из теории рабочих процессов ДВС, для двигателей с уве­

Рг в двигателях с СТК является уменьшение удельного веса воздуха 2ГКЦ?происходящее из-за уменьшения мощности турби­ ны, снижения числа оборотов свободного турбокомпрессора и уменьшения давления наддува (см. формулу 5.15).

Уменьшение , происходящее по тем же причинам, что и для двигателей с ПТК, приводит к дополнительному сниже­ нию циклового заряда воздуха (см. формулу 5.15).

Таким образом, более приспособленным для работы в условиях повышенного противодавления является двигатель с ПТК и с малым углом перекрытия клапанов, для которого

JfKUi не только не уменьшается, но даже несколько возраста­ ет с увеличением р2 .

177