а.
Двигун демонструє відмінну пристосовність до різних режимів роботи. Обертання колінчастого валу доповнюється постійної передачею зусилля від турбокомпаунда, що сприяє згладжування пульсації навантаження, викликаного періодичними тактами згоряння в циліндрах. Завдяки цьому двигун працює м'якше.
Рис. 1. Схема роботи турбокомпаунда
. Вихлопні гази надходять з випускного колектора двигуна при температурі, близькій до 700 ° С.
. Вихлопні гази використовуються для приводу традиційного турбокомпресора, в якому енергія використовується для підвищення ефективності згоряння палива і, як наслідок, потужності й крутного моменту двигуна. Потім вихлопні гази, замість того, щоб даремно піти в атмосферу, направляються в блок турбокомпаунда.
. На вході в блок турбокомпаунда вихлопні гази зберігають високу температуру (близько 600 ° С); їх енергія використовується для розгону другого турбіни приблизно до 55000 об/хв. На виході з цієї турбіни температура газів знижується приблизно до 500 ° С, після чого вони відводяться через звичайну систему випуску і глушник.
. Обертальний ресувні турбіни передається через кілька понижуючих передавальних пристроїв - механічні передачі і гідравлічну муфту. Гідравлічна муфта погоджує різні частоти обертання маховика і турбіни турбокомпаунда.
. До моменту передачі обертального руху на маховик, частота обертання знижується приблизно до 1900 об/хв.
. Обертальний момент на маховику збільшується, і обертання маховика стає більш стійким і плавним.
Глобальна завдання, що стоїть перед людством - раціональне використання сировинних і енергетичних ресурсів. Про важливість розв'язання даної задачі писали сотні авторів, у запропонованій статті представлений один з перспективних варіантів енергозбереження в поршневих двигунах.
Одним з показників ефективності заходів по енергозбереженню є повнота використання енергетичного потенціалу палива. На практиці показником якості топливоиспользования в енергетичних установках є їх ефективний
де Ne - ефективна потужність установки, кВт;
Вч - годинна витрата палива, кг/год; н - нижча теплота згоряння палива, МДж/кг.
Традиційним способом підвищення ефективного ККД двигунів внутрішнього згоряння є вдосконалення робочого циклу двигуна, спрямоване на збільшення його термічного ККД. З цією метою модернізуються системи паливоподачі, підвищується енергетика вприскування палива, оптимізуються процеси газообміну, пропонуються нові конструкції камер згоряння і способи сумішоутворення. Проте вдосконалення робочого циклу обмежена максимально допустимими тиском і температурою. Перше визначає механічні навантаження на деталі двигуна, а друга - термічні навантаження, умови змазування і емісію токсичних речовин з відпрацьованими газами. В останні роки у зв'язку з посиленням екологічних нормативів саме токсичність відпрацьованих газів є головним чинником, що обмежує максимальну температуру циклу і, як наслідок, термічний ККД циклу.
Розвиток екологічних нормативів і стандартів для транспортних двигунів йде шляхом посилювання викидів нормованих токсичних компонентів. Для виконання цих норм виробники двигунів вводять ряд заходів, наприклад таких як підвищення енергоємності топливоподающей апаратури, збільшення ступеня стиснення і відносного діаметра горловини камери згоряння при значному зменшенні ступеня підвищення тиску при згорянні, в основному за рахунок зменшення кута випередження впорскування нижче значення, що відповідає мінімальному витраті палива. При цьому суттєво погіршується паливна економічність і збільшується кількість СО2 у відпрацьованих газах.
двигун валогенератор турбокомпаундний енергоресурс
Рис. 2. Принципова схема турбокомпаунда
Засобом поліпшення паливної економічності може бути більш повне використання енергії відпрацьованих газів. Традиційним і добре розробленим способом утилізації відпрацьованих газів є їх використання в системах газотурбінного наддуву. Зараз практично всі вироблені і проектовані дизелі оснащуються такими системами. Термін «комбіновані двигуни», що припускає поєднання поршневий частини і газотурбінної установки, міцно ввійшов у теорію і практику двигунобудування. Існує кілька типів добре зарекомендували себе систем газотурбінного наддуву: ізобарний, імпульсний, регістровий, двоступінчастий, з охолодженням надувочного повітря, гіпербарії та ін.
Одним з перспективних шляхів використання відпрацьованих газів є застосування систем типу турбокомпаунд.
У перекладі з англійської слово compound означає «складний», «складовою». Турбокомпаунд - це система, яка використовує енергію відпрацьованих газів і служить для підвищення ККД двигуна. При її реалізації у випускному тракті двигуна за турбіною турбокомпресора розташована ще одна турбіна, звана силовий. Відпрацьовані гази...
