Турбокомпрессоры, КПД и дизельный двигатель

Турбокомпрессоры, КПД и дизельный двигатель

Турбокомпрессор оказывает решающее влияние на производительность дизельного двигателя, а его эффективность играет важную роль в взаимодействии дизельного двигателя и турбокомпрессора.

Чтобы лучше понять эти отношения, мы должны различать эффективность турбокомпрессора и эффективность системы турбокомпрессора, и установить, как они влияют на производительность дизельных двигателей с турбонаддувом.

Дизельный двигатель с турбонаддувом

На рис. 1 показаны различные компоненты установки дизельного двигателя. Воздух, поступающий в двигатель, сначала проходит через фильтр глушителя, что вызывает небольшое падение давления. Затем воздух сжимается от давления p1 до p21.
Скорость воздуха, выходящего из компрессора, снижается в так называемом диффузоре, прежде чем он попадет в воздухоохладитель. Этот процесс вызывает некоторую потерю давления. После этого воздух проходит через воздухоохладитель. Воздух выдерживает еще одно падение давления.

компоненты установки дизельного двигателя
компоненты установки дизельного двигателя
КПД системы ниже, чем КПД турбокомпрессора.
КПД системы ниже, чем КПД турбокомпрессора.

Символы представляют:
TC Общая эффективность турбокомпрессора T1 Температура на входе в компрессор R Постоянная газа
Соотношение удельных теплот воздуха
отношение давления компрессора
воздушный поток компрессора
Температура Т3 перед турбиной
g Коэффициент удельной теплоты для выхлопного газа πT Коэффициент давления над турбиной
мТ Турбинный газовый поток
pR Давление наддувочного воздуха
По барометрическому давлению
p3 Давление выхлопных газов перед турбинной системой КПД системы турбонаддува

КПД турбокомпрессора и мощность двигателя
На рис. 2 показано поперечное сечение турбокомпрессора ВТР с его основными компонентами:
— компрессор
— турбина
— Подшипники

Турбокомпрессоры, КПД и дизельный двигатель

Рис. 3 сравнивает карту компрессора VTR321 с одним
для VTR354, учитывая примерно тот же поток воздуха
и коэффициент давления. На рис. 4 сравниваются карты турбин. Рис. 5
показывает разницу в производительности 4-тактного двигателя [кг / PSh] при использовании более качественного зарядного устройства. 6
5
Диаграмма индикатора 4-тактного двигателя показана на рис. 6.
Из формулы (1) видно, что если TC имеет более высокое значение и
все остальные значения остаются более или менее постоянными, отношение давления турбины [-] будет иметь меньшее значение. Это означает, что
отношение давления над двигателем, pR / p3, увеличивается. Это позволяет увеличить площадь турбины на 3.

Турбокомпрессоры, КПД и дизельный двигатель

Турбокомпрессоры, КПД и дизельный двигатель

Турбокомпрессоры, КПД и дизельный двигатель

Более позитивная работа может быть достигнута в период газообмена. Это имеет в качестве награды сокращение потребления топлива. Это, конечно, предполагает, что время впускного и выпускного клапанов было правильно отрегулировано.
Эффективность системы турбонаддува
Типичный пример показан на рис. 7. Сравнивая две схемы с точки зрения условий потока воздуха и газа, мы быстро видим, что конфигурация с меньшим количеством изгибов в каналах обеспечивает наибольшую выгоду. Диффузор между выходом компрессора и входом охладителя значительно снижает потери давления, которые могут быть вызваны двумя изгибами 90 ° в воздуховоде.
Прямая труба, обеспечивающая высокоскоростной поток газа в турбину, позволяет избежать потери давления из-за изгиба на 90 °. Рис. 8 показывает увеличение различий в турбокомпрессоре и
эффективность системы при увеличении потерь давления на стороне воздуха.
Очевидно, что воздуховоды для воздушного потока должны иметь очень хорошую аэродинамическую конструкцию. Кроме того, необходимо поддерживать в чистоте фильтр для впуска воздуха и воздухоохладитель установки, чтобы сопротивление потока было низким. Высокие потери давления могут вызвать компрессор.
Повышение противодавления после турбины, например, из-за засорения вытяжного котла, приведет к падению давления наддува, рис. 9. Это может вызвать скачок компрессора.
Турбонаддувные системы
Сравнение различных систем с турбонаддувом будет дано в следующем выпуске журнала Turbo.

Турбокомпрессоры, КПД и дизельный двигатель