Улучшение эксплуатационных характеристик судовых среднеоборотных дизелей регулированием турбонаддува

• Автор: Орехов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Содержание
Условные обозначения
Введение
Глава 1. Способы управления эксплуатационными характеристиками судовых дизелей с наддувам
1.1. Основные требования к характеристикам судовых дизелей
1.1.1. Скоростные характеристики
1.1.2. Нагрузочные характеристики
1.1.3. Требования к виду характеристики и ограничительные параметры
1.2. Улучшение расхода топлива при форсировании дизелей наддувом
Выводы к разделу
1.3. Способы управления характеристикой двигателя регулированием системы воздухоснабжения
1.3.1. Задачи и ограничения
1.3.2. Способы регулирования систем турбонаддува
1.3.3. Регулирование турбины и компрессора
1.3.4. Регулирование за счет изменения фаз газораспределения и
впрыска топлива
1.3.5. Использование посторонних источников энергии
1.3.6. Расширение зоны работы ДВС за счет подогрева воздуха
Выводы к разделу
Заключение к главе
Глава 2. Исследование и оптимизация винтовой и швартовной характеристик методом численного эксперимента
2.1. Расходные характеристики
2.2. Математическая модель рабочего цикла дизеля с наддувом и промежуточным охлаждением и математическая модель турбины
и компрессора

2.3. Оценки воздействия основных факторов на характеристику дизеля методом численного эксперимента
2.4. Выводы к главе
Глава 3. Оптимизация основных параметров дизеля при
ограничении максимального давления цикла с учетом их влияния на эксплуатационные характеристики
3.1. Оптимизация г, pint, cp0BT на эксплуатационных режимах
3.2. Математическая модель VIS и ее идентификация
3.2.1. Описание математической модели
3.2.2. Идентификация математической модели VIS
3.3. Оптимизация параметров двигателя на номинальном режиме
3.4. Численный эксперимент по исследованию влияния степени
сжатия на параметры двигателя на эксплуатационных режимах
Выводы к главе
Глава 4. Характеристики двигателя с подогревом воздуха на
частичном режиме в условиях холодного климата
4.1. Влияние температуры наддувочного воздуха на показатели двигателя
4.2. Натурный эксперимент с подогревом наддувочного воздуха при
низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя
4.2.1. Цель испытаний
4.2.2. Экспериментальная установка и объект испытаний
4.2.3. Объем и порядок проведения испытаний
4.3. Результаты испытаний
4.4. Выводы
Выводы
Список литературы

Условные обозначения
Pme - среднее эффективное давление;
Pim - давление наддува (в ресивере);
Тк, tK - температура наддува (за компрессором), К, °С соответственно; Tint, tint - температура наддува (в ресивере), К, °С соответственно; рк - давление наддува (за компрессором); qu - цикловая подача топлива;
Ртах - максимальное давление цикла; s - степень сжатия в цилиндре;
УОВТ, фовт - угол опережения впрыска топлива;
КВ - коленчатый вал двигателя; п - частота вращения КВ; пШах - максимальная п; пПот ~ номинальная п;
П-min - минимальная устойчивая п;
Ре - эффективная мощность двигателя;
Pc max - максимальная мощность двигателя;
Ре min- минимальная мощность двигателя;
Ре ном - номинальная мощность двигателя;
Рэкон - экономическая мощность двигателя;
ТНВД - топливный насос высокого давления;
Ttg - крутящий момент двигателя;
ВФШ - винт фиксированного шага;
ВРШ - винт регулируемого шага;
Tg - температура выпускных газов у цилиндров;
Tgi - температура выпускных газов перед турбиной; pg - давление выпускных газов перед турбиной;
СОД - средне оборотные двигатели;

При обратном переходе, с режима работы с двумя ТК на режим работы с одним ТК, в момент переключения заслонок работа отключаемого турбокомпрессора приближается к области неустойчивой работы компрессора, вследствие инерционности вращения ротора. С целью исключения этого явления в системе наддува предусматривается клапан перепуска воздуха из полости нагнетания компрессора на его вход, или на выпуск за турбиной.
Отключение одного ТК позволяет увеличить мощность двигателя в диапазоне частот вращения коленчатого вала п=500-700 мин'1. Как показали испытания дизель-генератора 12ЧН26/26 (заводская марка 1-26ДГФ), выполненные на ОАО «Коломенский завод», подтверждается возможность увеличения мощности двигателя на 70 - 100% в указанном диапазоне частот в случае применения регистровой системы воздухоснабжения. Кроме того, с целью оценки возможности расширения области работы, на минимальной частоте вращения п = 350 мин'1 получено рте=1,45 МПа [14]. На рис. 1.10 изображено изменение давления наддува при работе двигателя 1-26ДГФ по экономической характеристике [14]. Кривая 2 соответствует работе двигателя с двумя параллельно работающими ПС и наглядно показывает, что давление наддува резко снижается при работе двигателя на частичных режимах.
Использование параллельной работы турбокомпрессоров, которые последовательно вступают в действие и отключаются, для лучшего согласования с двигателем, реализовано целым рядом ведущих зарубежных ф. Pielstik, MTU и другими, выпускающих среднеоборотные судовые и тепловозные двигатели [1, 9, 10]. Несмотря на определенное усложнение, такие системы позволяют улучшить параметры на эксплуатационных режимах дизеля с рте >2,0 МПа.