Файл: Взоров, Б. А. Форсирование тракторных двигателей.pdf

фнциенты избытка воздуха. В то же время известно, что умень­ шением наружного диаметра ротора турбины, а следовательно, и момента его инерции можно существенно сократить время его разгона. Расчеты показывают, что при правильно подобранном турбокомпрессоре время его разгона может быть таким же (при­

Рис. 24. Время разгона трактора па различ­ ных передачах:

а — без нагрузки; б — нагрузка Р К1)=1000 кгс (О — дизель с наддувом: • — дизель без наддува)

Испытания проводились на двух тракторах Т-74, одни из ко. торых имел дизель СМД-14А мощностью 90 л. с. с турбоком­

шая разница в мощности дизелей не могла сказаться на резуль­ татах опытов, так как дизели загружались не более чем на 80%. На рис. 24 приведены результаты замера времени разгона на IV—IX передачах в обоих сравниваемых случаях как без на­ грузки, так и с нагрузкой на крюке 1000—1100 кгс. Приведен­ ные данные показывают одинаковую приемистость сравнивае­ мых тракторов. Наиболее близкими к условиям рядовой эк­ сплуатации являются опыты по вспашке плугом ПН-4-35С с тя­ говым сопротивлением 3000 кгс. При этом коэффициент сниже­

Таким образом, на VI передаче у дизеля с турбонаддувом была получена даже более высокая приемистость, чем у дизеля без него. Эти и другие опыты, проведенные в HATH, показали,

47

что при плавном нагружении дизеля с турбонаддувом в течение 2—3 с от холостого хода до полной нагрузки отставания роста

давления наддува от роста частоты вращения и нагрузки ire на­ блюдается.

4. ВЛИЯНИЕ ТУРБОНАДДУВА НА ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ

Особенности рабочего процесса четырехтактного дизеля с турбонаддувом иллюстрируются теоретической индикаторной диаграммой, представленной па рис. 25. На этой диаграмме со­

рей теплоты, составляющей в общем тепловом балансе дизеля примерно 28%. Применение турбонаддува позволяет исполь­ зовать часть теплоты, обычно теряемой с отработавшими газами. Так, процесс истечения и расширения отработавших газов происходит в выпускных клапанах, трубопроводах и в направляющем аппарате турбины, что определяется линией bb'e; расширение газов на рабочих лопатках турбины опреде­ ляется линией ее'. Смещение на диаграмме линии ее' влево от линии bb' объясняется «температурным скачком» — некоторым увеличением температуры газов перед колесом турбины, поэто­ му площадь b'ee'b'' характеризует прирост мощности в резуль­ тате «температурного скачка». Вся же работа газа в турбине характеризуется площадью ее'т'т.

Одновременно происходит компрессорный цикл в нагнета­ теле, подающем сжатый воздух в цилиндры дизеля. Состояние воздуха перед сжатием в компрессоре изображается па диа­ грамме точкой а'. По линии а'а происходит сжатие воздуха в нагнетателе. Таким образом, работа, затрачиваемая на сжатие воздуха в нагнетателе, характеризуется площадью k'a'ak", ai точка а определяет состояние воздуха после компрессора.

48

По давлению наддува ри условно различают три вида над­ дува: умеренный наддув при рк^1>5 кгс/см2, повышенный над­ дув при рк= 1,5-=-2 кгс/см2 и высокий наддув при рк> 2 кгс/см2. На тракторных дизелях, находящихся на производстве и форси­ руемых турбонаддувом, наиболее широко применяют умерен­ ный наддув, так как тепловые и механические нагрузки при этом возрастают незначительно.

Повышенный наддув имеют отдельные модели дизелей, при­

Приведенная формула дает зависимость давления наддуваРи от основных параметров, характеризующих рабочий процесс дизеля. При постоянном значении р,, г),-, -щ-, гщ относительное изменение давления ри зависит от относительного изменения значений Тк и а:

Рк = Т ка,

и от принятого относительного изменения степеней сжатия е'п- повышения давления Я и максимального давления сгорания р~

При постоянном значении е и Я максимальное давление сго­ рания pz зависит только от относительных значений Тк и а:

чается от значений р2в дизелях без наддува.

Как видно из последней формулы, охлаждение воздуха после компрессора перед входом в цилиндры, а также снижение ко­ эффициента избытка воздуха а путем улучшения смесеобразо-

49-

вапия приводит к снижению потребного давления ри и давле­ ния pz. Поэтому при степени повышения давления наддувоч­ ного воздуха более 1,7 (повышенный наддув) целесообразно применять промежуточное охлаждение воздуха после компрес­ сора.

Повышение мощности дизеля при наддуве при условии со­ хранения коэффициента избытка воздуха пропорционально мас­ се воздуха, поступающего в цилиндры дизеля. При умеренном наддуве плотность воздуха увеличивается примерно на 30%. Если же учесть повышение действительного коэффициента на­ полнения дизеля при наддуве на 8—10% (без учета продувки надпоршневого пространства при перекрытии клапанов), то уве­

бытка воздуха а, чтобы сохранить теплонапряженность деталей цилиндро-поршневой группы в необходимых пределах. Поэтому расход топлива увеличивается в меньшей мере, чем расход воз­ духа, и прирост мощности при умеренном наддуве составляет примерно 25—30% от мощности без наддува. Этому повышению соответствует увеличение среднего эффективного давления ре до 8—9 кгс/см2. На высокофорсированных тракторных дизелях за счет высокого наддува (рк~2,5 кгс/см2) с промежуточным охлаждением увеличение мощности может быть равным 80—■ 90% от мощности без наддува, а эффективное давление дости­ гает 11 —12 кгс/см2.

Одновременно с увеличением массы заряда воздуха при тур­ бонаддуве происходит и увеличение противодавления на выпу­ ске рп создаваемого турбиной. Значительное увеличение рг мо­ жет ухудшить очистку камеры сгорания (увеличивается коэф­ фициент остаточных газов), а следовательно, и индикаторные показатели дизеля. Поэтому необходимо увеличивать отношение Рк/Рг, что достигается улучшением проточной части турбины и компрессора и повышением их к. п. д. По данным НАТИ, па четырехцплиидровых тракторных дизелях на режиме номиналь­ ной мощности удавалось получить ри/рг= 1,05-н 1,08, что обеспе­ чивало хорошую продувку камеры сгорания, низкие механиче­ ские потери и повышение коэффициента наполнения.

Одним из важных 'показателей рабочего процесса дизеля с наддувом является его топливная экономичность. Экономичность характеризуется значениями тц- и т)м, по с повышением давления

50