Улучшение эксплуатационных характеристик судовых среднеоборотных дизелей регулированием турбонаддува

Жесткие условия конкурентоспособности современного рынка постоянно ставят перед всеми производителями среднеоборотных двигателей требования по повышению эффективности поставляемой продукции. При этом предпочтение получают производители, продукция которых обладает более привлекательными эксплуатационными свойствами. Это обстоятельство вынуждает всех изготовителей двигателей постоянно проводить научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по улучшению технико-экономических и экологических параметров двигателей при условии сохранения ресурсных показателей в различных условиях эксплуатации.

Современные двигатели обладают высоким уровнем форсировки до значений рте =29 бар. Форсирование дизелей обеспечивается за счет повышения давления наддува рш1 и цикловых подач топлива Повышение давления наддува сопровождается ростом давления конца сжатия и максимального давления сгорания ртах. Необходимость ограничения ртах особенно проявляется при уровнях рте > 20 бар, при этом наблюдается увеличение расхода топлива, если ртах ниже оптимальной величины. Ряд зарубежных фирм повышают максимальное давления сгорания до ртах=180. 200 бар.

Использование турбокомпрессоров для наддува двигателей позволяют значительно увеличить удельную и агрегатную мощности двигателя и снизить удельный расход топлива. Современные форсированные двигатели имеют давление наддува 0,35 — 0,5 МПа. Однако в этом случае наиболее остро встает проблема обеспечения работы двигателя на пониженных частотах вращения коленчатого вала двигателя, так как с ростом давления наддува на режиме полной мощности недостатки двигателя с высоким наддувом проявляются резче. Ухудшение протекания эксплуатационных характеристик двигателя связано с тем, что с ростом рте приходится применять турбины с увеличенным сечением соплового аппарата. Это обстоятельство предопределяет изменение крутизны характеристики турбины, что при снижении нагрузки обуславливает уменьшение коэффициента избытка воздуха при сгорании, увеличение температуры газов перед турбиной, и, как следствие, ограничивает повышение мощности двигателя с наддувом на пониженных частотах вращения.

Несмотря на сложности, возникающие при создании современных высокофорсированных дизелей, заказчики диктуют свои требования к характеры-стикам двигателя. Так кроме требовании к высокой топливнои экономичности и экологическим показателям, заказчики требуют обеспечение двигателем определенной области работы. При этом зачастую в области низких частот вращения коленчатого вала, двигатель должен выдавать высокую мощность (крутящий момент).

Конструктор при создании современного конкурентоспособного двигателя должен учесть все требования и выполнить все ограничения. Для этого необходимо рассмотрение ряда научно-технических вопросов:

— правильный выбор системы воздухоснабжения и согласования ее характеристик с режимами работы двигателя;

— выбор и оптимизация таких параметров как: давление наддува, степень сжатия 8, ртах5 УОВТ с учетом влияния на эксплуатационные режимы;

— выбор и применение регулирующих устройств, позволяющих точно согласовывать параметры двигателя и его систем.