> Техника, страница 64 > Наддув

Наддув

Наддув, наполнение рабочего цилиндра двигателя внутреннего сгорания большим против нормальной подачи весовым количеством заряда смеси или воздуха при помощи нагнетателя, к-рый приводится в движение от нала двигателя, от постороннего источника энергии, или от особой установки, использующей например энергию выхлопных газов двигателя.

Назначение и система Н. Для двигателей, работающих на жидком топливе, увеличенный весовой заряд воздуха допускает впрыскивание соответственно большего количества горючего, чем увеличивает мощность двигателя без необходимости повышать температуру и давление в период сгорания и в период расширения (при соответствующем увеличении объёма камеры сжатия), т. к. соотношение между подаваемым топливом и воздухом м. б. оставлено тем же или даже снижено. Для наддува двигателей, работающих на газообразном топливе, в начале всасывающего хода двигатель заряжается переобогащенной рабочей смесыо, а к концу всасывающего хода нагнетается в рабочий цилиндр воздух в таком количестве, к-рое обеспечивает нормальный состав рабочей смеси, или, если это позволяет тепловая нагрузка двигателя, то и более обогащенную смесь. Для двигателей, которые работают на карбюрированном топливе (автомобильные и авиационные двигатели), нагнетатель подает в рабочий цилиндр готовую рабочую смесь с давлением выше атмосферного, осуществляя тем самым II. рабочего цилиндра. Не входя пока в рассмотрение рабочего процесса, можно установить, что если нагнетатель поднимет давление заряда против нормального на 50%, что соответствует давлению около 1,5 aim абс. (считая без гидравлич. потерь), то при всех прочих равных условиях индикаторная мощность двигателя м. б. поднята на 50%. Принимая однако во внимание, что работа трения двигателя N_r зависит лишь от размеров машины и остается почти одинаковой при малых и больших нагрузках, необходимо будет признать, что механич. кпд двигателя при работе с Н. повысится и тем самым даст увеличение полезной мощности N_e на валу двигателя больше чем на 50%. Так, для рассматриваемого случая при повышении индикаторной мощности на 50% механич. кпд ? может быть вычислен следующим образом:

N,— N_e=N_r, (1)

1,5 Ni-Ni=N_r; (2)

принимая N_r=Const, имеем:

N_e=0,5 Л^г,_: Λ,. (3)

Если механич. кпд для двигателя, работающего без Н., обозначим через »/*., то простым преобразованием получаем механич. кпд с 50%-ным Η. η_Μ

vM.	Ο.ό + ηΜ. 1,5	(4)
Для 30%-ного II.
Пм.	_ 0.3 4- ηΜ, “ 1,3	(δ)

Особый интерес представляет Н. для четырехтактных двигателей, в которых припри-менении частичной продувки Г-ные напряжения рабочих стенок м. б. даже снижены, несмотря на повышение мощности двигателя. Для двухтактных двигателей, в которых темп-рные напряжения значительно выше как из-за двухтактного процесса, так и из-за неполного очищения рабочего цилиндра от остаточных газов, надд в осуществляется продувочным насосом, давление которого не превосходит 1,2 aim абс. Для этого типа двигателей Н. уже неизбежен, потому что выхлопные щели отнимают до 23% и выше от полезного хода поршня, уменьшая тем среднее индикаторное давление. В крупных газовых двигателях II. производится или от поршневого насоса, приводимого в движение от штока главного двигателя (конструкция фабрики Эрхарт и Земер), или от турбовоздуходувки с самостоятельным приводом от электромотора (конструкция фабрики Тис-сен). В двигателях Дизеля он обычно осуществляется по методу Бюхи, заключающемуся в использовании энергии выхлопных газов в газовой турбине, сидящей на одном валу с турбонагнетателем, подающим воздух в рабочие цилиндры машины. В автомобильной технике наддув используется как в гоночных, так и в нормальных машинах, причем для первых — с целью повышения длительной мощности, а для вторых — с. целью обеспечения необходимых скоростей движения при дорожных подъемах. В качестве нагнетателей служат или коловратная воздуходувка типа Рута или импелер (центробежная воздуходувка), с приводом от главного вала двигателя. В авиационной технике применение Ы. диктуется падением мощности двигателя с увеличением высоты подъема аппарата; это падение восстанавливается Н. от нагнетателя, приводимого в движение от главного вала двигателя, или от газовой турбины, питаемой энергией выхлопных газов, по типу Рато.

Рабочий процесс при работе с И. Все вышеприведенные системы наддува представляется возможным объединить в две группы, рабочий процесс которых и рассмотрим отдельно. К первой группе отнесем систему нагнетания с использованием энергии выхлопных газов. Рабочий процесс двигателя Дизеля, работающего с Н. по этой системе, по существу не отличается от имеющего место в нормальном дизеле. Отличие состоит лишь в том,· что давление в процессе всасывания и выталкивания сгоревших газов выше атмосферного. Если предположим, что давления при всасывании и выталкивании одинаковы, то термодинамич. кпд иде альной машины при постоянных теплоемкостях м. б. выражен по общей ф-ле

У ⁽⁶>

где в—степень сжатия, ρ—степень предварительного расширения, к—показатель адиабаты. Подсчет r_lt при переменных теплоемкостях—см. Двигатели внутреннего сгорании. Так как повышение давления всасывания создано энергией выхлопных газов, которая в нормальных двигателях не используется, то кпд двигателя, работающего с наддувом (при одинаковых степенях сжатия), для всей установки останется такой же, как и без наддува т. к. противодавление нами принято равным давлению всасывания. На фигуре 1А и Б приведены теоретич. индикаторные диаграммы двигателя, работающего

без Н. и с И. Во втором случае давление всасывания и выхлопа подняты с давления р₀ до давления Н. и равного ему давления выхлопа р₈, степень сжатия однако уменьшена настолько, чтобы конечное давление сжатия р_с в обоих циклах получилось одинаковым. В компрессорных двигателях степень сжатия уменьшают на 10—15%, в бес-компрессорных же машинах ее оставляют без перемены, а максимальное давление ограничивают изменением момента начала подачи топлива. Для того чтобы обеспечить частичную продувку двигателя, применяемую для понижения темп-ры рабочего цикла и для охлаждения наиболее нагревающихся к концу выхлопа частей цилиндра и клапанов, необходимо, чтобы давление продувочного воздуха было больше давления выхлопных газов, используемых в газовой турбине. Такое повышение давления может быть рассматриваемо как дополнительная энергия, полученная двигателем извне, а потому увеличивающая его экономичность. Т. о. уменьшение кпд двигателя вследствие несколько пониженной степени сжатия может быть частью восстановлено за счет этого избытка давления.

Для того чтобы определить соотношение между давлением выхлопных газов и давлением воздуха после турбонагнетателя, необходимо сбалансировать располагаемую энергию выхлопных газов с энергией, необходимой для сжатия воздуха, с учетом всех потерь, вызванных рабочими процессами как в турбине, так и в нагнетателе. Опыт показал, что при 30%-ном Н. среднее давление перед турбиной м. б. приравнено среднему давлению за воздуходувкой. При увеличении Н. до 50%, давление после воздуходувки больше, чем давление перед турбиной, приблизительно на 7%; при уменьшении же II. имеет место обратное явление с пределами изменения 3-4-4%. Рассмотрим случай, когда конечное давление, получаемое от воздуходувки, равно давлению перед газовой турбиной. Обозначим: через С_ч. количество топлива в килограммах, израсходованного двигателем за 1 ч., L₀—теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 килограмм топлива, а—коэф. избытка воздуха, с_ри с_р— теплоемкость воздуха и продуктов сгорания при постоянном давлении, Ί и Т._г—абсолютные температуры воздуха перед нагнетателем и за ним при адиабатич. процессе, Г[ и Τ,—абсолютные теми-ры выхлопных газов перед турбиной и за ней при адиабатич. процессе, р₀ и р,—давления наддувае-мого воздуха перед нагнетателем и за ним, р_г и р₀—давления выхлопных газов перед турбиной и за ней, v_m._H.—полный кпд турбонагнетателя (то есть агрегата турбина-нагнетатель) при адиабатич. теплопадении рабочих газов в турбине. Если же в нагнетателе повышается теплосодержание сжимаемого воздуха на 1 Cal, то это м. б. достигнуто за счет падения теплосодержания выхлопных газов в газовой турбине на Г Cal, покрывающую как полезную работу, так и все потери установки

Г =

(?)

Произведем подстановку в это выражение значения теплосодержаний гиг при соответствующих 1° рабочих тел, участвующих в работе той и другой части агрегата:

i=с_р (Т[ — Τ) Cal кг, (8)

г=с_р (Т₃ — Τ_γ) Cal кг. (9)

Для количества газов и воздуха, приходящихся на С_ч топлива, соответствующие тепл осодержания будут:

Г - С_ч. (1 + aL„) CylT, - Ti) Cal час, (10) I C₄,aL_l)Cp(T₂ —Ту) Cal час. (11)

Подставляя в уравнение (7) значения I и Г, имеем:

С_ч.(1 + aL₀) Τ’*) =

- ’ С^аЬ₀с_р(Т_г-Ту). (12)

Vm.H.

Заменяя соответствующие темп-ры при помощи ур-ия адиабаты через давления, формуле (12) после сокращения придаем следующий вид для случая, когда темп-ру выхлопных газов перед турбиной хотим выразить в зависимости от Г окружающей среды и факторов давления:

(1 + aL_a)cpT’y [l-(p“) * ] =

k-J. k

п.н. ^aL° ^C‘^>Tl [(po) *]’

(13)

откуда t° выхлопных газов перед турбиной должен быть равна

Т

(Ь)

_1__{_} "Lo _# ^ср Ро

k-i

к

• т,. (14)

Формула (14) имеет общее значение и учитывает давление выхлопных газов перед турбиной и конечное давление нагнетателя, а также физич. свойства рабочих тел в турбине и в воздуходувке Если выразить температуру Ту через температуру Т_г конца адиабатич. сжатия в турбовоздуходувке, то, заменив Ί по ур-ию адиабаты

Ά - Γ,£)

А—I к и подставляя это выражение в основную ф-лу, получим:

Т[ =

^т.н.

1+oLo c

Ο

к -i к’

Г₂. (15)

-О

Если давление p_s, к-рое дает воздуходувка, будет равно давлению выхлопных газов перед турбиной р_г, то для идеального воздушного цикла, приняв с_р=с_рик=к и пренебрегая увеличением веса выхлопных газов но сравнению с засосанным воздухом, получим простую, зависимость между необходимой t° выхлопных газов перед турбиной и адиабатич. конечной (° сжатия в воздуходувке, независимо от давления Н.

Т[=/-*- · (16)

vm-H.

Это выражение дает возможность определить (° перед газовой турбиной, необходимую для осуществления Н. двигателя, соответствующего адиабатич. повышению темп-рывоз-духа до Т₂, при известном кпд турбовоздуходувки Vm.H. и при условии расширения газов в турбине до атмосферного. В последней формуле отсутствуют элементы давлений, и возникает вопрос, можно ли избытком теплосодержания сгоревших газов над теплосодержанием, соответствующим адиабатич. сжатью воздуха в воздуходувке, покрыть все тепловые потери процессов и механич. потери турбонагнетателя. Так как <° выхлопных газов растет с нагрузкой, вследствие большей подачи топлива в тот же весовой заряд воздуха, то возрастающая энергия выхлопных газов позволяет, с увеличением нагрузки двигателя, поднять давление надувочного воздуха и установить такой режим наддувочного агрегата, который будет соответствовать количеству подаваемого топлива (при нормальных коэф-тах избытка воздуха). Чем меньше нагрузка двигателя, тем ниже установится давление Н., а с обогащением рабочей смеси давление Н. автоматически будет расти. Т. о. при малых нагрузках двигателя подпор перед турбиной р,. будет выше давления наддува р„, что также можно вывести из ф-лы (15): заменяя

* Jl.

в ней р_г=а·"¹ р₀ и р,=β¹·"¹ р₀; пренебрегая разницей весов воздуха и выхлопных газов и приравнивая с_р= с_Р. получаем, что с приближением Т{ к Т, величина β стремится к предельному значению:

^ η + u(l - η) ^ ^Q ’

то есть для покрытия всех потерь необходимо будет поднять давление выхлопных газов, а"вместе и темп-ру Т{ перед турбиной до такой величины, которая уравновешивала бы работу нагнетателя. С повышением нагрузки должен наступить такой момент, когда давление перед турбиной будет равняться давлению после нагнетателя. На диаграмме (фигура 2) представлен такой рабочий процесс,

, с i в котором точка а со ответствует <° воздуха при выходе из нагнетателя (сопротивлением клапана пренебрегаем),

Фигура 2.

а состояние, соответствующее t° перед турбиной, представлено точкой /. Тогда на основании ур-ия Пуассона можно написать:

T_z

но — =

V,

Тг _ Tf

Т_с Т_а ‘ Т_сстепени предварительного расширения, куда

^Tf

П — ¹ ·

(17)

Для нашего же случая Т_f=Т[ и Т_а=У ₂; подставив значения Т{ и Т. полученные из ур-ия (17), в ур-ие (16), получаем:

Q~~ 08)

Ут.ч.

Эта формула говорит, что для теоретич. цикла имеется определенная нагрузка на двигатель (характеризуемая ρ), для которой при данном Ч_т._и. получится равенство давлений перед турбиной и после нагнетателя. Так например, при »;_т.„.=0,45 получим степень предварительного расширения равной ρ=^^х.=2,22,

что близко к нормальной нагрузке двигателя. При дальнейшем обогащении смеси (а при этом уменьшается), то есть при перегрузке машины, давление в конце нагнетания будет больше давления перед турбиной, причем отношение этих давлений будет вполне определенное для данной нагрузки двигателя при заданном р_т.

В практич. цикле t° выхлопа ниже, чем в теоретическом, и равенство давлений перед турбиной и после нагнетателя наступит при более обогащенных смесях. Принимая однако во внимание, что при работе двигателя с наддувом приходится по указанным выше причинам уменьшать степень сжатия е, вследствие чего Г конца процесса расширения, а тем самым и Г выхлопа, увеличиваются, обогащение смеси, необходимое для осуществления равенства давлений, будет сравнительно незначительным. Выведенные уравнения (16),(17) и (18) указывают, что чем выше кпд турбонагнетателя >;_{т и}, тем при более низкой 1° выхлопа наступает момент, когда повышение мощности (при равенстве давлений) за счет наддува оказывается более выгодным, т. к. пониженные 1° процесса уменьшают тепловые напряжения как рабочих поверхностей, так и рабочих органов машины. Изложенные соображения дают возможность произвести расчет двигателя, работающего с Н., если известен кпд турбины и нагнетателя

(для разных чисел об/мин.) для случая, когда давление выхлопных газов перед турбиной будет равно давлению воздуха после нагнетателя. Пусть это давление будет р₈ и И сжатого воздуха Т₈, а соответствующая адиабатпч. процессу сжатия, Т_г при начальной темп-ре воздуха Т₁. Если нагнетатель не имеет специальных устройств для охлаждения сжимаемого воздуха, то тогда вся затраченная работа, за исключением работы адиабатического сжатия, обращается в тепло и идет на подогрев воздуха, то есть

(19)

откуда

⁵·-^τ·(¹-έ) ^{+ Ι}>έ· <²⁰>

Выражая Т₂, через Ί, при помощи ур-ия адиабаты

А-1

и подставляя в ур-ие (20), получаем:

к-1

Т. к. индикаторная мощность двигателя при постоянном коэф-те избытка воздуха пропорциональна плотности воздуха перед всасывающим клапаном, то повышенная мощность двигателя с II. равна

Nt=N ,·

Τι P_s. I 8 Po ’

(22)

подставляя сюда выражение для Т₈, получаем:

Λ^τί=Ν_{ ^р* —

Po

(23)

¹ + (^РП *

n_H. Po 4«.

Задаваясь индикаторной мощностью с наддувом Ni, определяем давление р₈ сжатого воздуха из ф-лы (23):

Vs

.v;

Ni

Пн.

Po

(21)

Выведенное ур-ие (24) удобно решать двойной подстановкой, принимая за первое приближение пропорциональность индикаторных мощностей давлениям р, и р₀ и пренебрегая вначале изменением темп-p Т, и У,. Определив так. обр. давление перед всасывающим клапаном, возможно будет вычислить темп-ру Т_г конца адиабатич. процесса сжатия воздуха. Принимая далее равенство давлений перед турбиной и после нагнетателя, т. e. p_t=р₈, определяем по формуле (15) 1° начала процесса в турбине Т[. I? этой формуле для предварительного расчета можно принять:

с;=0,255 Cal кг; с_р=0,24 Са1/кг; =0,955; к =1,4; к- 1,36;

1 Г «Ьо тогда

/р, 0В»₈.

Г=^{0,90 2} 1 Ря

¹ η {ро 0.Ζ00 >

m.n. i I -- I Ря обозначая через А степень II., то есть

А =

Р о Р»

(25)

получаем окончательно для значения температуры Т[ выражение при принятых выше величинах

Ί,ΜΙ · Г, 1

I *

В этом ур-ии все члены известны, а потому темп-pa выхлопных газов Т[ перед турбиной м. б. определеЬа. Наконец по темп-ре определяем степень предварительного расширения q, которая характеризует нагрузку двигателя

При увеличении ρ скорость вращения турбонагнетателя будет увеличиваться, а при уменьшении—падать. Т. о. с увеличением нагрузки двигателя за счет большей подачи топлива количество вдуваемого воздуха будет быстро нарастать, двигатель способен будет тогда развить значительные перегрузки при нормальном составе рабочей смеси (при « i 2) и нормальных t° сгорания, вследствие чего отпадает опасность перегрева поршня и выхлопного клапана, что наблюдается при перегрузке дизелей, работающих без Н. Принимая но внимание также возможность осуществления частичной продувки пространства сгорания, которая снижает темп-ру рабочих частей, следует признать, что опасность перегрева у двигателя Дизеля с Н. значительно меньшая, чем без последнего. Частичный процесс продувки введен в больших четырехтактных газовых машинах с целью снижения t° рабочих частей, причем фаза продувки в этих двигателях занимает почти весь процесс выхлопа, тогда как в дизелях процесс продувки осуществляется одновременным открытием всасывающего и выхлопного клапанов к концу выхлопа.

Приведенный выше подсчет для определения основных параметров, то есть давлений и t°, как газового процесса в турбине, так и воздушного в воздуходувке, при заданном увеличении индикаторной мощности против нормальной (без II.) дан без учета изменяющихся коэф-тов подачи г с Н. и »/, без Н. Коэфициент подачи двигателя в условиях засасывания из атмосферы представляет отношение действительного количества рабочего тела, занимающего рабочий объём, к тому количеству заряда, к-рый займет тот же рабочий объём при давлении и <° окружающей среды, то есть атмосферы. Если это понятие коэф-та подачи распространить на случай засасывания из среды с повышенным давлением, как это имеет место при Н., то коэфициент подачи j;ί равен отношению действительного количества, заполнившего рабочий объём, к количеству, которое займет тот же объём при давлении и Г сжатой рабочей среды. Поэтому при определении индикаторной мощности Ν,· с Н. по индикаторной мощности без .V,· II. следует воспользоваться ур-ием:

где

	Nj =	N г Ря	Та ’il
		Но	ls V
^,	1	Т*._ i	f Τη _	Pr
%	~ £-1	Ги ΛΙ	U	Vs)
%	1	% 0	(P« E	Pr
	~ £-1 *	Т0 + М	V ρ. ε	Pol

(26)

(27)

(28)

принимая в формуле (27)р_а=ар„ р,.= Ьр_г и в формуле (28) р_а *= ар₀ и р_г=Ьр₀, преобразуем эти формулы:

*-*·«· т,тй- С * - й) С-

где

^к=^ъ-Ь-т~Ы·’

%=Ь-^-_т(^-1)=г(“.в-1),(30) где

К=—--ϊ«_.

£-1 T₀ + At

Тогда формула (26) окончательно будет иметь вид:

дт _ ДТ Рб ‘ "

* ****· л(“_е-1)

(31)

Значения а и Ь м. б. определены из процессов всасывания и выхлопа, по индикаторной диаграмме, снятой со слабой пружиной. Эти значения для упрощения могут быть в формулах, определяющих % и ч_г, приняты одинаковыми. Степень сжатия ε должен быть принята разной в тех случаях, когда при переходе двигателя на работу с Н. сжатие изменяется, как это имеет место в двигателях с Н. по системе Бюхи, описанных ниже. Отношение

^,/г в формуле (26) близко к единице, и поэто-

Vv

му в следующих формулах это отношение не введено. К группе Н. с использованием энергии выхлопных газов необходимо также отнести систему Н., обыкновенно применяемого для авиационных двигателей, в целях сохранения мощности при поднятии аэроплана на высоту.

Второй тип Н., то есть с нагнетателем, приводимым η движение непосредственно от двигателя или от постороннего источника энергии, обнимает все виды приводных нагнетателей, независимо от метода привода. Отличительным свойством их рабочего процесса является то обстоятельство, что противодавление выхлопа остается постоянным вне зависимости от степени Н. и что мощность, затрачиваемая на вращение нагнетателя, получается за счет снижения полезной .мощности основного двигателя. Для этого типа Н. мы можем также принять, что термич. кпд двигателя не изменяется с Н. Рабочий процесс такого двигателя протекает след, образом: нагнетатель подает сжатый воздух во всасывающий трубопровод двигателя: за счет этого среднее индикаторное давление двигателя повышается на величину Др₂, которая равна разности давлений воздуха после и до нагнетателя (давление до нагнетателя равно атмосфере р₀):

ЬРг=Рг - Ро-

Это выражение справедливо, если пренебречь сопротивлениями во всасывающей и нагнетательной системах. С учетом же этих сопротивлений

ΔΡί=Ρ«-Ρ.·> (32)

где р_а и р_г—давления в цилиндре за процесс всасывания и выталкивания согласно диаграмме фигура 3. Па этой диаграмме заштрихованная площадь представляет положи-

о

1 -J. w. XIV.

тельную раооту, введенную в индикаторную диаграмму двигателя нагнетателем. На приведение в действие нагнетателя двигатель затрачивает часть своей мощности, равной

7δ4β. ’

здесь G_s количество воздуха в килограммах, подаваемое нагнетателем в ск., а

Л-1

N.=-

(33)

L„d. —

Ш * -]

Ж-Ni

-N,.-N_r. (3δ)

(34)

работа адиабатического сжатия 1 килограмм воздуха ii ?/,. — кпд нагнетателя. Если считать, что индикаторная мощность двигателя, равная при отсутствии H.Ni, растет пропорционально плотности воздуха перед всасывающим клапаном, то повышенная эффективная мощность при Н. м. б. выражена след.’обр.:

Р“. ^Γ° _{+ Ν}.ή?Λ.

Ро T_s ¹ Pi

Эта формула показывает, что увеличение эффективной мощности равно увеличению индикаторной мощности, как за счет изменения весового количества заряда (первый член), так и за счет повышения среднего индикаторного давления (второй член) на величину Δρ₂ за вычетом работы Ж.< затраченной на сжатие воздуха, и работы трения двигателя N_r. включающей механические потери нагнетателя. Четвертый член этого ур-ия, то есть мощность, затрачиваемая на суммар ное трение N_r, остается почти постоянной и не зависит от степени Н. Более точное выражение закона возрастания индикаторной, а тем самым и эффективной мощности при наддуве, возможно при учете коэфици-ентов подачи. Если двигатель засасывает из среды с повышенным давлением p_s _ то коэфициент подачи ηί₀ будет равен

= Ь о

При засасывании из среды с более повышенным давлением р, коэфициент подачи будет:

Фигура 3.

1 Ж	1а
«-Ϊ Τ^+ΔΪ	(и-
	Pi
= к0[п. е -	0 ·
° ь	Р*о

:=ъ-

ε-^Vr)=*K(^ahE-^Vr)· [ b pJ b p_s)

1. T_s

s-1 T_srM b - р₈ 6 p_s

Тогда формула, определяющая эффективную мощность при повышении давления JI. с учетом изменяющихся коэф-тов подачи, будет иметь следующий вид:

Ж=Ni ^Vs · -° + Ni ^Δ7>2°- Ν„ - N_r. (36)

Если же двигатель, работая в нормальных условиях, то есть засасывая воздух пли рабочую смесь из атмосферы (давление р₀), переходит на работу с II., то формула (36) будет иметь вид:

Ps. Т₀.

Ро Т о Ьг

Итак, задаваясь первоначальной эффективной мощностью Ж, механическим кпд

Ν^Νί

• Nf · — — Ж

* Pi ^{* 1}

N_r. (37)

η_Μ_, расходом горючего на эффективный си-лочас д_е и коэфициентом избытка воздуха а, можно подсчитать последовательным подбором при определенном увеличении начальной мощности -Y_f до заданной N_e все параметры воздушного процесса, то есть р„ Т₃и T_s, необходимые для получения заданной мощности (при том же коэф-те избытка воздуха). Для облегчения первоначального подсчета в качестве первого приближения можно принять закон пропорциональности индикаторных мощностей давлениям. Для определения мощности, затраченной на нагнетатель, необходимо знать η_β—кпд нагнетателя, к-рый можем получить из опытных данных. и секундное количество воздуха (j_t в килограммах, которое определяется по ф-ле:

г, Яг vaL«^Ni

^Gs “ 3 two ^W3;C,C’

(38)

где g_e—расход топлива в килограммах на 1 эфф. сило-час, η_Μ—механич. кпд при II., а—коэфициент избытка воздуха, L„—теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 килограмм топлива, Ж—индикаторная мощность, полученная при II. Значение в ротационном компрессоре зависит от степени использования кинетич. энергии воздуха, выходящего из колеса, то есть от размеров и конструкции диффузора, от величины потерь на трение колеса, от скорости протекания воздуха в каналах. Значение остается постоянным при постоянной скорости вращения колеса. В поршневых компрессорах значение зависит от скорости протекания воздуха в каналах и от потерь в клапанах, причем значение η_β_ в поршневых нагнетателях гораздо выше, чем в ротационных, и поэтому, где позволяет конструкция двигателя и условия работы, следует применять поршневой тип нагнетателя.

Н. газовых двигателей. Наддув применяется в крупных четырехтактных горизонтальных газовых двигателях двойного действия, выполняемых заводами Тиссен, М. А. II. и Эрхарт и Земер. Процесс Н. в указанных двигателях производится по второму типу, то есть нагнетатель приводится в движение от постороннего источника энергии— электромотора или паровой турбины (Тиссен), или же нагнетатель выполняется в виде продувочного компрессора, получающего свое движение от поршневого штока двигателя (Эрхарт и Земер). Стремление повысить удельную мощность рабочего цилиндра без повышения тепловых напряжений рабочих органов, которые не допускают повышения среднего индикаторного давления свыше 4.б кг/ем², тогда как условия сгорания позволяют повысить его до 5,0—5,2 килограмма/см-ири более богатых смесях, привели к введению процессов продувки в период выхлопа и и а д д у в а после процесса всасывания более богатой смеси. Процесс продувки сжатым холодным воздухом имеет назначение: с одной стороны, удалить остаточные газы из камеры сгорания, охладить ее и тем самым повысить весовой заряд смеси за счет большого объёма и более низких 1° заряда при смешении, и с другой стороны-не допускать повышения тепловых напряжений в рабочих органах двигателя.

Завод Тиссен в своих газовых двигателях выполняет процесс продувки в период конца выхлопа и начала всасывания воздухом, сжатым до 1,2 atm абс., как это указано на фигуре 4, где дана диаграмма выхлопа и всасывания. Процесс же Н. осуществляется в конце процесса всасывания тем же продувочным воздухом, который доводит обогащенную рабочую смесь, введенную в рабочий цилиндр, в процессе всасывания до нормального значения коэф-та избытка воздуха. На фигуре 5 дан разрез по всасывающему клапану двигателя завода Тиссен. По каналу а подводится сжатый воздух, канал б соединен с атмосферой, канал в—с газоподводящей трубой. Шпиндель клапана О несет цилиндрический золотник г, перекрывающий при определенных положениях клапана окна соответствующих каналов. При закрытом всасывающем клапане открыт только канал сжатого воздуха, в то время как при подъеме его золотник закрывает этот канал и открывает каналы в и б. Т. о. в начале подъема клапана и в конце его посадки в цилиндр может поступать только сжатый воздух, производя в первом случае продувку, а во втором—Н.; при полностью открытом клапане происходит нормальное всасывание переобогащенной смеси. Всасывающий клапан газового двигателя фирмы М. А. Н. с продувкой и Н. представлен на фигуре 6. Принцип осуществления этих двух процессов тот же, что и у двигателей Тиссен; но в виду того что эти двигатели работают с регулированием, основанным на изменении подъема всасывающего клапана, моменты прекращения продувки и начала Н. изменяются регулятором путем смещения но высоте положения седла а клапана, который управляет поступлением сжатого

клапана и свободных сечений каналов при двух нагрузках представлены на фигуре 7. Указанные заводы доводят благодаря Н. и продувке среднее индикаторное давление до ’>,6—5,8 aim, то есть повышают мощность на 22 -29% при тех же размерах машин.

Завод Эрхарт и Земер осуществляет Н. в своем новом типе на той же части процесса, как и з-ды М. А. Н. и Тиссен, но благодаря продувке, распространенной навесь ход всасывания, добивается более высокой удельной мощности и доводит среднее индикаторное давление до 6,25 килограмм/см²·, то есть дает увеличение мощности на~40%. Па фигура 8 показан процесс всасывания и выхлопа в двигателях этого завода, где ясно видны фазы процесса Н. и продувки. Фирма Эрхарт и Земер строит свои двигатели, работающие с продувкой и Н. с двумя каналами, отказываясь от засасывания воздуха из атмосферы и подавая весь воздух под давлением, дросселируя его на части всасывающего хода до разрежения, обеспечивающего правильное поступление газа. Этим упрощается

конструкция органов всасывания, зато увеличивается работа сжатия воздуха, причем часть ее теряется во время дросселирования. Диаграмма свободных сечений органов всасывания дана на фигуре 9, а фигура 10 изображает разрез по всасывающему клапану; верхний канал о служит для подвода газа, а нижний б для подвода сжатого воздуха через окна в К начальный момент подъема всасывающего клапана г воздушный канал открыт полностью, газовый же закрыт клапаном 0. При опускании клапана г сечение окон для подвода воздуха уменьшается золотником е, усиливая дросселирование, а доступу газа препятствуют реборды з клапана д. Доступ газу открывается лишь при таком положении золотника е, когда сужение им воздушных окон вызовет столь сильное дросселирование воздуха, что в полости под клапаном 0 образуется разрежение,^достаточное для сжатия пружины ж и обеспечивающее поступление газа и воздуха в пропорции, дающей несколько обогащенную смесь. Последняя доводится до нормального

aim.абс

Фигура 4.

состава во время Н. дополнительно поступающим во время закрывания клапана г через окна в воздухом. Привод нагнетателя, выполняемого в двигателях завода Эрхарт и Земер в виде продувочного поршневого компрессора двойного действия, осуществляется непосредственно от штока двигателя. На фигуре 11 изображен разрез по продувочному компрессору и рабочему цилиндру. Для осмотра и для ремонта сальника рабочего цилиндра двигателя, цилиндр компрессора м. б. отодвинут влево по особым салазкам. Клапаны компрессора расположены в нижней части корпуса цилиндра и легко доступны. Преимуществом такого рода ком

прессора является его высокий кпд по сравнению с лопаточными нагнетателями, а также достаточно тонкое реагирование его на изменения режима работыУдвигателя.

И. д в у х т а к т н ы х д в и г а т о?лe и Дизеля. Двухтактный двигатель является машиной, работающей по процессу с II., так как воздух не всасывается, а вводится в цилиндр с небольшим избытком давления,

доходящим до давления продувочного воздуха (при отсутствии сообщения окон с наружной атмосферой). В двухтактных двигателях с нормальной продувкой без специ

ального наддува увеличение мощности, вызванное за счет повышенного давления начала сжатия, к-рое изменяется от 1,01 до 1,05 atm абс., будет являться результатом Н. рабочего цилиндра двигателя продувочным воздухом. Давление начала процесса сжатия зависит от давления продувки и от размеров выхлопных трубопроводов. Процесс II. продувочным воздухом производится по системе наддува, относящегося ко второй группе, то есть от приводных нагнетателей, выполняемых в виде поршневых продувочных насосов, получающих свое движение непосредственно от двигателя (от коленчатого вала или балансиров), и в виде воздуходувок, приводимых в движение от электромоторов. Первая система привода выгоднее как в отношении затраты мощности, так и в отношении регулирования.

Специаль н ы и "процесс II. в двухтактных двигателях применяется з-дом Зульцер, для чего наряду с нормальными предусмотрены дополнительные продувочные окна, управляемые автоматическими клапанами, которые остаются открытыми некоторое время после того, как закрываются выхлопные окна,так что давление внутри цилиндра в начале про- фигура i о. цесса сжатия равно будет давлению продувки в ресивере. Давление II. доходит до 1,15 atm абс., причем дополнительные наддувочные окна занимают 9% хода двигателя (смотрите Двигатели судовые). Дальнейший наддув в таком же типе двигателя можно было бы ввести при непадающей экономике, путем создания специального трубопровода с повышенным давлением наддувочного воздуха, присоединенного через управляемые клапаны (чтобы не ухудшать процесса наддува) к указанным выше окнам. В двухтактных двигателях Юнкерса также применяется II. путем дросселирования выхлопа; этим методом удалось поднять среднее индикаторное давление до 8 килограмм/см² и выше.

II. четырехтактных двигателей Д и з е л я. Наддув как средство повышения удельной мощности применяется гл. обр. в крупных четырехтактных двигателях Дизеля. Четырехтактные двигатели, обладая рядом преимуществ над двухтактными двигателями (повышенное число оборотов,

пониженные тепловые напряжения), уступают однако двухтактным двигателям в литровой мощности, равной лишь 60% при тех же размерах цилиндра и числах оборотов; следовательно при равных мощностях эти двигатели будут тяжелее. Другой недостаток нормальных четырехтактных двига-

Фнг. 11.

телей Дизеля—малая эластичность, тогда как в условиях работы этих двигателей в тепловозах, а также в качестве судовых машин п главных двигателей на центральных силовых станциях со значительными и длительными колебаниями нагрузок желательна наоборот большая эластичность. Сказанные недостатки м. б. исправлены путем применения Н. Для этих двигателей II. осуществляется нагнетателем, приводимым в движение самим двигателем, от постороннего источника энергии, или же от турбины, работающей на выхлопных газах. Вначале получила распространение первая система наддува, при которой нагнетатель приводится в движение от электромотора или паровой турбины путем непосредственного соединения или же через редуктор. Передача дви

жения центробежной воздуходувке от вала двигателя м. б. осуществлена через редуктор или же при помощи ременной передачи; при нормальном числе оборотов воздуходувок 3 000—4 000 об/м. н двигателя 150—250 об/м. передача получается неэкономичной. Поэтому этот тип почти не приме няется. Па фигура 12 изображен разрез одноступенчатой воздуходувки, соединенной непосредственно с валом электромотора. Давление, даваемое такой воздуходувкой,равно 000—700 миллиметров вод. ст. п п=3 ООО-т-4000 об/м.; воздуходувка снабжена диффузором с лопатками. Как видно из чертежа, корпус для уменьшения вибраций выполнен из чугуна, крепится при помощи болтов к плите электромотора и может быть повернут на любой угол. На фигуре 13 изображен разрез двухступенчатой воздуходувки, приводимой в движение также непосредственно от вала электромотора. Этот тип воздуходувки применяется для повышенных давлений наддува, доходящих до 1,3 atm абс. и выше. На фигуре 14 представлена последняя воздуходувка со снятой верхней крышкой. Привод нагнетателя м. б. осуществлен также и от паровой турбины при наличии пара. Паровые турбины для целей привода компрессора берут обычно типа Кертиса с одной или двумя ступенями давлений; нормальное число оборотов выбирают в пределах от 2 700 до 3 700, в зависимости от воздуходувки.

Переходим теперь к разбору экономичности двигателя, работающего с увеличенным зарядом, в зависимости от давления II. Из ф-лы (36) видно, что эффективная мощность двигателя с II. уменьшается на величину

работы нагнетателя и работы трения всего механизма двигателя. Подсчет показывает, что при неизменяемой степени сжатия ε повышению наддува сверх определенного давления соответствует резкое повышение мощности, затрачиваемой на сжатие необходимого воздуха, чем и объясняется понижение экономического кпд двигателя. В этом случае ухудшение экономики идет за счет снижения механического кпд агрегата в целом. При неизменяемой степени сжатия повышение давления начала сжатия р_а дает резкое повышение давления конца сжатия р_с, что ставит предел увеличению мощности двигателя благодаря наддуву. Проделанные подсчеты для двигателя Дизеля при степени сжатия ε=13, темп-ре начала сжатия Ί=325 и конца расширения Т₄= 1 000 и индикаторном кпд »7,· =0,41 показывают, что повышение мощности двигателя с увеличением Н. и экономического кпд имеет границу при Pi es 1,1 atm абс. (смотрите ниже табл. 1). Экономический кпд начинает снижаться при величине давления наддува р,= 1,1 atm абс.

Таблица 1. — И з м е н е н п е мощности двигателя в з а в и с и м о с т и о т :Д а и л о и и я Н.

О с К С5 о> . вдь	= К - « я «* ® 6 £ о it RXoRrt	(ip едя. индикаторное давление pi кг 1см“	1C О s -ϊ *Θ·ο К •0· О « о В г; 5с О г- ti А	« V «1	В Ч 1 н- О О Э* д. о ё § V
0,95	34	6.9 ~	5,2	0,75	0,31
1,1	40	8,2 ·	6.1	0.75	0,31
1,2	43	9,0	6,5	0,73	0,30
1,3	47	10,0	6,9	0,69	0,28 ·

Конечное давление сжатия {при р,= i ,i atm абс. достигает допускаемых пределов в нор-

Фигура 14.

мальных двигателях, то есть 45 atm, и потому это давление Н. в данном случае нужно считать максимальным. Дальнейшее повышение мощности двигателя· с применением Н. может быть получено за счет снижения степени сжатия ε при постоянном максимальном конечном давлении сжатия р_с и одновременном увеличении давления наддувочного воздуха. Таблица 2 дает соответствующие значения давлений и кпд при переменном ε и при следующих начальных условиях Т₂=850(температура конца сжатия), Т₃=> 1 ТОО (температура конца сгорания), р_г= 4 5 atm (давлениефсонца .сжатия).

Таблица 2.—И а м е пе н п е мощности двигателя при переменном ε.

1 ! *	Т,	Т,		Pi	Pi Ре		V	Чэ.
13	1 оэо	325	0,41	1,30	10.0	6,9	и, ι»υ	0,28
12	1 050	330	0,39	1,45	10,45	7,15	0,69	0,27
11	1 075	340	0,37	1,65	11,6	7,6	0,69	0,26
I10	1 100	360	0,36	1,85	12,0	8,3	0,69	0,25

Повышение мощности против нормальной без Н. в этом случае равно:

Ре-Ра JQQ _ 8,3-5.2

Ре

5,2

= 59%.

Повышение мощности при применении этой системы Н. получается за счет снижения экономики дви гателя: в некоторых типах двигателя однако этим часто пренебрегают ради увеличения мощности. Применение второй системы Н. с приводом нагнетателя от газовой турбины дает экономии, кпд, увеличивающийся или остающийся при увеличении Н. постоянным, и поэтому первая система м. б. с выгодой применена только до извест ного предела давления наддуваемого воз духа. Заводом Броун-Бовери произведен подсчет с целью сравнения экономики двигателя при различных системах Н. в зависимости от давления наддуваемого воздуха для четырехтактного двигателя мощностью 1 300 № с размерами цилиндра D=030 миллиметров и И=950 миллиметров при постоянном коэфициен-те избытка воздуха α= 2 и при температуре засасывания воздуха 50° во всех подсчитанных случаях. При нормальной работе без Н. давление всасывания было принято p_t1 aim абс., расход топлива sr_c=lS5 з/РР^-ч. На фигуре 15 приведена диаграмма с кривыми изменения расхода топлива указанного двигателя в зависимости от давления II. Кривая 1 относится к случаю привода нагнетателя от двигателя через зубчатую или ременную передачу, или от вспомогательного двигателя внутреннего сгорания; кривая 2—то же от электромотора. Кривая 3 относится к приводу компрессора от паровой турбины, причем пар для нее получается из котла, обогреваемого отходящими газами; при недостаче последнего (при более высоких давлениях Н.) пополнение идет за счет дополнительного сжигания топлива в котле, вследствие чего резко понижается экономика двигателя, как указывает протекание кривой. Кривая 4, совпадающая вначале с кривой 3, соответствует работе нагнетателя от паровой турбины, питаемой паром из котла, обогреваемого отходящими газами, при дальнейшем повышении давления Н. нагнетатель приводится одновременно как от паровой турбины, так и от электромотора, который пополняет недостаю

щую мощность первой. Кривая 5 дает расход топлива при нагнетателе, приводимом в движение газовой турбиной, работающей на выхлопных газах. Эти кривые показывают, что при давлении Н. до 1,3 atm выгодно иметь привод от паровой турбины, пар для которой получаем из котла, работающего на выхлопных газах. При дальнейшем увеличении давления Н. выгоднее система привода нагнетателя от газовой турбины, работающей на выхлопных газах.

Этот второй метод предложен был Б ю х и и начинает применяться в настоящее время в большинстве двигателей Дизеля, работающих с Н. Нагнетатель выполняется в виде двухступенчатой воздуходувки, сидящей на одном валу с газовой турбиной, работающей на выхлопных газах. На фигуре 16 изображен разрез воздуходувки и турбины

конструкции завода Броун-Бовери, устанавливаемых в настоящее время почти на всех двигателях Дизеля, работающих с Н. Экономически установка такого агрегата оправдывается только на двигателях мощностью в 500 НК и выше. Одновременно с Н., Бюхи применяет продувку камеры сгорания для удаления заключающихся в ней продуктов сгорания, а также для охлаждения днища поршня, крышки и клапанов с целью уменьшения тепловых напряжений в этих деталях. Благодаря применению продувки при Н. двигатель развивает большую мощность не только за счет увеличения весового заряда воздуха, но ташке и за счет увеличивающегося коэфициента подачи. Начальная t° сжатия, влияющая на все последующее течение <° рабочего процесса в двигателях, работающих с продувкой, по Бюхи, ниже, чем в двигателях, работающих без Н., или равна им,что подтверждается опытами проф. < тодолы и других экспериментаторов. Продувка достигается путем перекрытия открытий клапанов всасывающего и выхлопного к момент, соответствующий началу всасывания и концу выхлопа, то есть когда давление в трубопроводе наддувочного воздуха больше, чем в выхлопном. За этот период времени, как это показали опыты, проходит объём воздуха, равный 20—30% объёма цилиндра. В многоцилиндровых двигателях необходимо выхлопные клапаны открывать в те периоды, когда расширяющиеся продукты сгорания не могут иметь обратного действия на продувку вдруг, цилиндрах, т. о. чтобы волны давления выхлопов в ряде соединенных коллектором цилиндров не могли интерферировать между собой. Поэтому например в шестицилиндровых четырехтактных машинах соединяют в отдельный трубопровод такие цилиндры, выхлопы которых разнятся друг от друга на 240°. Колебания давления выхлопных газов перед турбиной, вызванные периодичностью выхлопов в ряде цилиндров, представлены ниже в виде диаграммы но времени на фигуре 17. Кпд газовой турбины, полученный в условиях переменного давления перед турби ной, ниже, чем при работе ее под постоянным давлением, и поэтому в двигателях с большим числом цилиндров, кпд наддувочного агрегата в целом будет выше. Как было указано, при работе двигателя с Н. приходится уменьшать степень сжатия т. о., чтобы максимальное давление сжатия при переменном режиме Н. не превосходило ок. 45 atm. Это снижение ухудшает термический кпд, который м. б. частично восстановлен введением предварительного процесса сгорания по V— Const.

Из опытов проф. С. J. Hawkes цилиндровым четырехтактным

! сек

Фпг. 11

над шести-двигателем завода Вальзенд С размерами D=620 миллиметров и II — 1 300 миллиметров, построенным специально для работы с II., степень сжатия была принята равной е= 12,4. На фигуре 18 дана индикаторная диаграмма, снятая с рабочего цилиндра для Pi=9,85 килограмм/см², что соответствует увеличению мощности против нормальной без наддува на 40—42%. На этой Hie фигура представлен (в виде диаграммы давление-время) процесс конца сжатия и начала сгорания; на этой последней диаграмме видно повышение давления сгорания по сравнению с давлением сжатия. Изменение общего экономического кпд двигателя, работающего с Н. по первой системе, по опытам проф. Сто-дола и проф. Hawkes, приведено в табл.З и 4. Опыты проф. Стодола производились над ше-стицилипдровым четырехтактным двигателем Дизеля Швейцарского паровозо-машиностроительного завода, развивающим в нормальных условиях без Н. N_e=850 IP при размерах рабочего цилиндра 13=560 миллиметров, II=640 миллиметров и п =167

Фигура 18.

об/м.: W—мощность ной без наддува. в % против нормаль-

Таблица 3.—II вменение э к оном и ч. к п д с у величением мощности (по Стодола).

W в %.	40 77	ИЗ 150	182	194
Vм. · ·	- - 51,7 67,0	76,1 80,2	82,2	83,9
ч,	26,11 33,02	34,75 35,13	34,59	33,88

Опыты проф. С. J. Hawkes дают следующие значения кпд η_Μ. и η₃.

Таблица 4.—II вменение эн он омич, кпд с у η е л н ч е н и е м мощное т и (по С. J. Hawkes).

W в %.	100	125	158	1S0
Vm.	69,2	74,8	78,8	81
Чэ.	32.0	32,0	32,9	32,3

Значение η_Μ., приведенное в этих данных, изменяется в пределах 70—80%. Это повышение объясняется тем, что при постоянной работе трения эффективная мощность растет быстрее, чем индикаторная, повышающаяся при прочих равных условиях пропорционально давлению. Как было указано выше, при перегрузке за воздуходувкой устанав-

Фигура 19.

ливается большее давление, чем перед газовой турбиной, и поэтому среднее индикаторное давление повышается дополнительно за счет получающейся разницы р, - р_г. Незначительное снижение экономия, кпд при наддуве, дающем увеличение мощности на 100%, объясняется ухудшенным процессом сгорания при меньших коэф-тах избытка воздуха. Полученные опытные данные подтверждают выводы фирмы Броун-Бовери о выгодности наддува, производимого нагнетателем, приводимым в движение газовой турбиной. При этих опытах были получены величины, характеризующие газовый и воздушный процессы турбины и нагнетателя, которые необходимы для проведения указанных выше подсчетов. Таблица 5 и G дают зна-

Т а б л. 5. — Опытные данные т у р б о п а-

г н е т а т е л я (но Стодола).

W в %.	113	150	182	194
п об/м.	3 822	4 793	5 814	6 178
р8 atm абс.	1,139	1,128	1,410	1,4776
рг atm абс.	1,149	1,226	1,336	1,389
н. в %.	43,8	44,5	44,6	46,6

чение давлений перед турбиной и за воздуходувкой, причем это отношение давлений становится более выгодным при большей степени II. В этих же таблицах даны числа оборотов и кпд турбонагнетателя при адиабатических перепадах, изменяющихся от 44 до 50% в обоих опытах (W -мощность в % против нормальной без II.).

Приведенные выше результаты относятся к опытам, проведенным в областях повышенных нагрузок, главн. обр. с целью изучения

Т а б л. 6.—О п ы т н ы о д а н н ы е турбо к а-г н е т а те л я (по С. J. Hawkes).

W в %.	100	125	158	180
η об/м.	3 800	4 800	6 000	6 800
Ps aim абс.	1,140	1,20	1,29	1,365
pr aim абс.	1,135	1,175	1,23	1,28
17 П 0 τ/ηΐ·Η·~.“ .о.	46,4	49,4	50,0	59,5

пригодности II. для увеличения мощности и экономичности двигателей при повышенных нагрузках. Интересным дополнением являются опыты Бюхи с наддувом в области частичной нагрузки двигателя. Как видно-из фигура 19 расход топлива в г на 1 IP^-час при малых мощностях (кривая а) значительно уменьшается по сравнению с мотором без наддува (кривая б); так наир., при нагрузке в ¹4 нормальной экономия топлива составляет ~ 18%; отсюда видно, что И. выгоден не только при увеличенной, но также и при сильно пониженной мощности двигателя. На фигуре 20 приведены диаграммы режима трубонагнетателя, наглядно подтверждающие сделанные выше теоретич. выводы; на диаграмме обозначено: а—продувка

Фигура 20.

в %, б—давление газов перед турбиной в aim, в—давление воздуха за нагнетателем в atm, г—число об/м. турбины, г) и е температура газов за выхлопным клапаном и перед турбиной. При применении II. получаем снижение тепловых нагрузок; в опытах проф. Стодола значение теплоотдач в охлаждающую воду, отнесенных к I 1Р,^. равно 445 Cal IPff час; соответственная тепловая нагрузка того же двигателя, при нормальной мощности и работе без наддува равна G52 Cal/HP_f^ · час. Это значение тепловых нагрузок дано при увеличении мощности на 50% от нормальной без П. По опытам Ilottinger’a для двигателя с приблизительно таким же числом оборотов, при неохлаждаемом поршне это значение равнялось 536 Cal/IP_f/y- ч.; таким образом имеем резкое снижение тепловых нагрузок гл. обр. за счет влияния продувки. Положительные стороны применения Н. сказываются не только на тепловом рабочем процессе двигателя, но и на резком понижении веса двигателя, приходящегося на 1 yP_eff-

В самое последнее время хорошие результаты Н. для дизелей больших мощностей были получены применением специального вида всасывающей трубы (фигура 21). При этой системе наддув осуществляется за счет кинетической энергии потока всасываемого воздуха, движущегося по трубе. Количество воздуха, засасываемое в цилиндр, определяется по ур-ию

G

FPa

ink к 1

где F сечение трубопровода. р„ и р_ь—соответствующие давления в [мундштуке а и у всасывающего клапана Ь: к—отношение теплоемкостей, R— газовая постоянная, р_А—давление наружи, воздуха.

Фиг.22 дает результаты испытания дизеля при 800 об/м.

(диаметр цилиндра равен 209 .hjk, ход поршня=311 миллиметров), всасывающая труба 1-2 (фигура 21) которого была длиною!),91 .и и имела диаметр, равный 63,5 миллиметров. На верхней диаграмме пунктирная кривая изображает давление в цилиндре, полученное подсчетом, сплошная кривая дает давления, полученные из опыта. Как видно из диаграммы Н. достигал 1,2 atm. Нижняя диаграмма дает влияние всасывающих труб на конечное давление сжатия: кривая 1— для всасывающей трубы длиною I i .21 метров п 0 03.5 миллиметров^-, 2—для I 0.91 метров и 0 50,8 миллиметров^-,

3—для I п.76 .ч и .0=50,8 миллиметров: 4—дает конечное давление сжатия без всасывают, трубы.

Н. а в т о м о б и л ь н ы х и а в и а-ц ионных двигателей. В легких двигателях, работающих на карбюрированном топливе, Н. осуществляется при помощи импеллера или же коловратного компрессора, получающих движение непосредственно от вала двигателя или от турбины, которая работает на выхлопных газах. Обе схемы представлены на фигуре 23 и 24. Работа с Н. на карбюрированном топливе усложняется еше и потому, что в ци

линдр должна подаваться уже готовая рабочая смесь; в виду этого различают две основные схемы наддува. По первой схеме повышение давления осуществляется до карбюратора (схема Мерседес), а по второй—за карбюратором. Обе схемы имеют применение на практике, но в случае работы по первой схеме приходится предвидеть также дополнительные мероприятия, которые обеспечивают надлежащее распиливание топлива в воздухе, имеющем повышенное давле-

ШЫЛЛОЯ

обидный малая

ние. Для этой цели приходится ставить поплавковую камеру под давление нагнетаемого воздуха и предвидеть необходимость повышенного давления в топливном баке. В случае работы по второй схеме наддувочный аппарат включается во всасывающую систему за карбюратором, что влечет за собой работу последнего в нормальных условиях и устраняет необходимость более сложной его регулировки. На фигуре 25 и 26 схематически показано изменение давления во всасывающих системах как без II., так равно и с Н. по двум вышеупомянутым схемам. В случае отсутствия II. (фигура 25) давление во всасывающей системе идет ниже атмосферной линии с соответствующими местными лагерями напора и преобразованием кинетической энергии в потенциальную (в корсете карбюратора, в дроссельной заслонке и клапане).

Фигура 25.

В случае II., осуществляемого нагнетателем, расположенным до карбюратора (фигура 26, схема А), в корсете карбюратора давление выше атмосферного, что вызывает необходимость указанных выше мероприятия.

Одновременно с этим следует отметить, что регулировка состава рабочей смеси при разных рабочих режимах двигателя в этих случаях является более затруднительной л часто не соответствует схемам работы обычной карбюрации. На фигуре 27 показано практическое осуществление Н. по этой схеме, с

применениемв качестве нагнетателя коловратного компрессора, выполненное фирмой Мерседес. Воздух засасывается коловратным компрессором а, работающим от вала

двигателя через дисковое сцепление, дающее возможность работать как с нагнетателем, так и без него. Сжатый воздух по трубе б подается в карбюратор для образования смеси. Топливо в карбюратор подается под давлением при помощи насосика. В схеме предусмотрено засасывание воздуха по трубе в помимо коловратного насоса; выключение нагнетателя, а также открытие заслонки г на трубе в делается одновременно при помощи тяги д. В случае второй схемы Н. при расположении нагнетателя за карбюратором (фигура 26, схема Б) давление во всасывающей системе до нагнетателя держится ниже атмосферного и работа карбюратора становится нормальной и не требует дополнительных мероприятий. Не-обходимоотметить.что последняя схема обеспечивает ее дополнительное перемешива

Фигура 28.

ние, а повышение f ее при сжатии вызывает дополнительный подогрев, а следовательно и доиспарение тяжелых фракций жидкого карбюрированного топлива.

На фигуре 28 показано выполнение И. по этой схеме, причем нагнетателем является коловратный компрессор а; б представляет собой предохранительный клапан t,на случай распространения волны ав нагнетательный трубопровод). Клапан в, стоящий на обводном трубопроводе г, служит для регулирования давления подачи. ТЬш фигура 29 представлен нагнетатель Cozette, с вращающимися поршнями, которые выполнены в форме пластин а, вставленных в вырезы вращающегося барабана б. Для уменьшения трения и износа пластин и для сохранения плотности на стыках пластин, последние вращаются синхронно с пустотелым тонкостенным барабаном в, снабженным окнами г для прохода воздуха и приводимым во вращение от эксцентричного барабана б через специальную зубчатую передачу с. внутренним зацеплением, осуществляемую диском д с роликами е, зацепляющимися с зубцами муфты ою специального очертания. Основной целью Н. в авиационных двигателях (смотрите) является необходимость поддержания постоянной мощности (но не исключена также возможность повышения мощности против нормальной) на высоте, что м. б. достигнуто всеми вышеприведенными мето-

Фигура 29.

дамп. Нагнетатели для авиационных моторов имеют число об/мин. 10 000-4-20 000.

Лит.: St odo la D. Л., Leistungs-Versuche ап einern Dieselmotor unit BUcliischer Aufladung, «Z. d. VDI», 1928, p. »21; В 0 с 1» i A., Die I.eistungsstet-gerung von Dieselmotoren nach dem BUchl-Verfahren, «De Ingenieur», La Haye, 1929, 36; S e i l i к e r H. Die Hochleistungs-Dieselmotoren, B., 1926; H a w-k e s C. .1., Report on Shop Trials of a Six-Cylinder Dlesel-Kngine, «Shipbuilder». L., 1930, March; A New Diesel-Engine Development, «Motor-Ship», London, 1927, p. 389; The Application of Superchargers to Four-stroke Engines, «Motor-Ship», I,., 1925, p. 410, 426; В u о h i A., Abgaslurbinen-Aufladung bei Dieselmotoren, «Die Wiirme», B., 1930, p. 878.