Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Методы повышения мощности и топливной экономичности двигателей

30.09.2014

Для оценки степени форсирования и совершенства двигателя применяется показатель его технического уровня — литровая мощность, представляющий отношение номинальной (расчетной) эффективной мощности Nен к рабочему объему (литражу) двигателя:
Методы повышения мощности и топливной экономичности двигателей

Выражение (5.9) можно записать для среднего эффективного давления, умножив его правую часть ηм, тогда:
Методы повышения мощности и топливной экономичности двигателей

Подставив в формулу (5.20) зависимость (5.21), получим:
Методы повышения мощности и топливной экономичности двигателей

Выражение (5.22) позволяет анализировать влияние на литровую мощность теплотворной способности заряда hu/l0, степени зарядки цилиндра качества протекания рабочих процессов ηi/α, механического КПД ηм, частоты вращения коленчатого вала η и тактности двигателя т.
На лесотранспортных машинах в основном применяются дизельные двигатели, для которых основными методами повышения литровой мощности можно признать следующие: повышение эффективного КПД путем совершенствования организации рабочих процессов и уменьшения отвода тепла. Ведущие фирмы мирового двигателестроения ведут интенсивные НИР и OKP по созданию двигателей с «утепленной» камерой сгорания и даже адиабатных двигателей. Работы сдерживаются отсутствием необходимых керамических материалов и высокотемпературных моторных масел. Создание дизеля с «утепленной» камерой сгорания позволит повысить эффективный КПД на 15...20% и довести минимальный удельный эффективный расход топлива до 170 г/кВт*ч.
Увеличение заполнения цилиндра ηvγ0 возможно повышением давления рк, поступающего в цилиндр воздуха или смеси. Такой прием повышения коэффициента наполнения цилиндра называется наддувом.
Качество наполнения отдельных цилиндров зависит от конструктивных и газодинамических показателей впускного тракта, включающего воздушный фильтр с воздухозаборным патрубком, общего трубопровода или индивидуальных патрубков для отдельных цилиндров, объединенных на входе ресивером, впускного канала с клапанами. Значительного повышения коэффициента наполнения и увеличения равномерности наполнения заряда по цилиндрам можно добиться за счет снижения гидравлических потерь, выбора рациональной длины трубопроводов и использования волновых явлений в системе впуска. У быстроходных двигателей в процессе впуска и выпуска движение газов носит колебательный характер. Можно так настроить впускную систему, что в конце процесса впуска в трубопроводе у впускного отверстия давление будет выше атмосферного, т. е. возникает волна давления. Такое явление называют динамический наддув.
Второй способ повышения массы заряда — нагнетание компрессором воздуха или смеси, привод которого может быть механическим, но чаще от газовой турбины 1 (см. рис. 5.5). В газовой турбине используется часть «бросовой» энергии отработанных газов, обладающих давлением 0,2...0,4 кПа и температурой 900...1400 К. Применение газовой турбины для привода компрессора называется турбонаддувом. Лопаточно-центробежный компрессор 1 (рис. 5.5) устанавливается на одном валу с газовой турбиной и представляет собой малогабаритный моноблок, размещенный на впускной системе двигателя. Для оценки форсирования двигателя наддувом применяются несколько параметров, один из которых — степень повышения давления πк:
Методы повышения мощности и топливной экономичности двигателей

где рк и р0 — давления наддува и окружающей среды соответственно.
При значительном форсировании двигателя наддувом, когда πк > 2,0, между впускной системой двигателя и компрессором устанавливается холодильник (воздушный радиатор) для понижения температуры заряда. Использование промежуточного охлаждения
Методы повышения мощности и топливной экономичности двигателей

значительно снижает температуру воздуха или смеси, а следовательно, тепловую напряженность деталей двигателя и повышает зарядку цилиндров. Применение турбонаддува в двигателях, устанавливаемых на лесотранспортных машинах, сопровождается повышением литровой мощности на 50-75%. Кроме этого, увеличение зарядки цилиндров и особенно утилизация энергии отработанных газов в газовой турбине турбокомпрессора приводит к снижению удельного эффективного расхода топлива, т. е. повышению топливной экономичности двигателя.