Компаундный и турбокомпаундный двигатель

Views:
 
Category: Entertainment
     
 

Presentation Description

No description available.

Comments

Presentation Transcript

Спасибо за внимание!:

Компаундный и турбокомпаундный двигатель.

Спасибо за внимание!:

Компаунд-машина – паровая машина двойного расширения пара. Компаунд-машина имеет два (или более) рабочих цилиндра разного диаметра. Свежий пар из котла поступает в меньший цилиндр высокого давления. Если же речь идет о поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), то рабочее тело – продукты сгорания топлива – образуется непосредственно в цилиндре. Отработав там (первое расширение), рабочее тело переходит в больший цилиндр низкого давления, где совершает второе расширение. При такой схеме работы полнее используется энергия рабочего тела и, соответственно, повышается КПД двигателя. Упрощенная схема паровой компаунд-машины тройного расширения: Пар высокого давления (красный цвет) от котла проходит через двигатель, выходя в конденсатор при низком давлении (голубой цвет).

Спасибо за внимание!:

Существенным недостатком компаунд-машины является невозможность трогания паровоза при остановке в мертво точке поршня в цилиндре высокого давления. Для преодоления этого недостатка паровозы с компаунд-машиной оснащались сложными приборами трогания , кратковременно пускавшими свежий пар одновременно в оба цилиндра. Цилиндры высокого и низкого давления располагались параллельно один под другим снаружи рамы и работали на общий ползун. Такую схему имели паровозы американской постройки серий В и Х; Один из первых паровозов с паровой машиной нового типа – цилиндры высокого давления расположены над цилиндрами низкого давления. (Паровоз B , с паровой машиной системы Воклена – гл. инженер завода Балдвин ). В начале 1900 – х паровозы подвергли модернизации: на них установили пароперегреватели, а паровую машину компаунд заменили простой. Таким паровозам присвоили обозначение Х. Компаунды конструктивно имели несколько вариантов:

Спасибо за внимание!:

Цилиндры располагались последовательно на общем длинном штоке (тандем-машина). Подобную схему имели российские паровозы серий Р и П. Имел четырёхцилиндровую паровую тандем-компаунд (по два цилиндра, расположенных друг за другом, с каждой стороны), что было неудобно при ремонте. Паровоз Р ( Рыбинская ) – серия русских товарных паровозов. Имел четырёхцилиндровую паровую машину тандем-компаунд, то есть по два цилиндра (высокого и низкого давления). С каждой стороны, расположенные друг за другом. Из-за сложности паровой машины широкого распространения данные паровозы не получили. Паровоз П (пассажирский) – серия российских быстроходных пассажирских паровозов типа 2-2-0.

Спасибо за внимание!:

Система де Глена – дополнительные цилиндры располагались внутри рамы и работали на коленчатую ось. По такой схеме выпускались паровозы серии У, а также опытный чехословацкий паровоз 18-01. Паровая машина компаунд  имела четыре цилиндра. Цилиндры высокого давления располагались снаружи рамы и были связаны со средней движущей осью, а цилиндры низкого давления располагались внутри рамы и приводили в движение первую коленчатую ось (система де Глена ). Паровоз У (Уральский) – пассажирский паровоз. Отличительной особенностью паровоза было наличие трёхцилиндровой машины компаунд  — впервые на советских железных дорогах . Паровоз 18-01 (паровоз «Друг»).

Спасибо за внимание!:

Компаундный двигатель внутреннего сгорания. Компаундный пятитактный двигатель внутреннего сгорания « Ilmor Engineering »

Спасибо за внимание!:

Однако возможность использования компаундного двигателя не ограничивается только паровозами. Так выставке « Engine EXPO 2009 » британская фирма « Ilmor Engineering » показала публике образец пятитактного ДВС, который можно применить на автомобиле. Герхард Шмитц , авто идеи, использовал в одном моторе четырех- и двухтактную схему. Три цилиндра 5-тактного двигателя внутреннего сгорания имеют разный внутренний диаметр. Меньшие (высокого давления) – первый и третий – работают по обычному четырехтактному циклу. Средний (низкого давления) использует остаточное расширение отработавших газов из меньших цилиндров в двухтактном режиме. Как работает компаундный ДВС: в течение первых трех тактов смесь, как в обычном четырехтактном ДВС, всасывается, сжимается и совершает рабочий ход в малых цилиндрах. Во время 4-го такта отработавшие газы перемещаются из малых цилиндров в больший и сжимаются. Остаточное расширение газов в большем цилиндре обусловливает пятый, рабочий такт.

Спасибо за внимание!:

Преимущества и недостатки: Плюсы: п овышение КПД мотора за счет более полного использования энергии, содержащейся в рабочем теле (паре или газах); Уменьшение температуры и давления отработавшего рабочего тела. Что позволяет уменьшить конденсатор на поровой машине или упростить глушитель на ДВС, а, следовательно, сделать эти элементы конструкции дешевле. Минусы: существенное усложнение конструкции; Возможное уменьшение удельной мощности (зависит от конкретной конструкции) из-за внедрения дополнительны цилиндров в равнении с двигателем однократного расширения.

Спасибо за внимание!:

Турбокомпаундный двигатель (ТКД) Двигатель внутреннего сгорания. В котором работа газов происходит не только в цилиндро-поршневой группе, но и в силовой турбине, связанной с коленчатым валом.

Спасибо за внимание!:

Большое распространение получили турбокомпаундные двигатели большой размерности. Сначала корабельные, а затем и авиационные моторы (например, на самолетах « Boeing B-29 » и « Douglas DC-7 »). Однако турбокомпаундный силовой агрегат дает экономию топлива, а также имеет лучшие показатели надежности и долговечности в сравнении с классическим поршневым двигателем. Если КПД бензинового двигателя составляет около 30 - 35 %, а дизеля с турбонаддувом – 40 %, то КПД турбокомпаундного мотора может достигать 46 %. Экономичность, надежность и долговечность играют важную роль для коммерческого автотранспорта, поэтому с начала 90-х годов XX века начались попытки внедрения силовой турбины в дизельный двигатель на грузовиках.

Спасибо за внимание!:

Устройство и принцип работы Турбокомпаунд преобразует энергию, которая в противном случае и ушла бы в атмосферу, в работу за счет силовой турбины, приводимой в действие выхлопными газами. Это типичный пример утилизации остаточной энергии отработавших газов . Устройство турбокомпаундного двигателя « Scania »

Спасибо за внимание!:

Турбокомпаундный двигатель – это частный случай компаундного двигателя. В последнем дополнительная работа извлекается при расширении отработавших газов в цилиндре низкого давления. Как правило, современный дизель включает две турбины. Это газовая и компрессорная (по сути, центробежный компрессор) турбины турбонаддува посаженные на один вал. При компаундировании двигателя добавляется третья – силовая турбина (компаунда). Она также вращается отработавшими газами со скоростью до 55000 об / мин. Чтобы передать такое быстрое вращательное движение на коленчатый вал, создавав тем самым полезную прибавку крутящего момента, необходимо уменьшить скорость вращения до примерно 2000 об / мин за счет шестерней и гидромуфты. Гидравлическая муфта не увеличивает передаваемый момент, но ее пробуксовка позволяет плавно согласовать различные частоты вращения (при их резком изменении) маховика и силовой турбины.

Спасибо за внимание!:

Схема работы турбокомпаундного двигателя

Спасибо за внимание!:

Рассмотрим, как работает турбокомпаундный двигатель: Выхлопные газы с температурой 600 – 700 ° C поступают в газовую турбину наддува, раскручивая её до 55000 – 100000 об / мин. Газовая турбина через вал передает вращение на центробежный компрессор турбонаддува , который нагнетает воздух во впускной трубопровод для приготовления горючей смеси. Выхлопные газы покидают турбонаддув , потеряв там около 100 ° C . Отработавшие газы, сохраняя высокую температуру, поступают в силовую турбину турбокомпаунда , раскручивая её примерно до 55000 об / мин. Вращение силовой турбины передается через понижающую передачу и гидравлическую муфту на коленчатый вал и маховик двигателя. Температура газов на выходе из турбокомпаунда также снижается примерно на 100 ° C . Выхлопные газы отводятся через выпускную систему.

Спасибо за внимание!:

Турбокомпаундный дизель На автомобилях турбокомпаунд появился в 1991 году, когда фирма « Scania » представила автомобильный шестицилиндровый дизель « DTC11 », оснащенный силовой турбиной. Данный двигатель имел рабочий объем 11 литров и развивал мощность 400 л.с. Также он был на пару сотен килограммов легче 14-литровой «восьмерки» аналогичный мощности без турбокомпаунда . Инженеры « Scania » предвещали этому мотору прекрасное будущее, но как оказалось двигатель « DTC11 » работал слишком «жестко». Кроме того, он показал недостаточную топливную экономичность. В результате спрос на данный двигатель был недостаточным (выпущено всего 1500 шт.), поэтому его производство было свернуто. Это неудача привела к тому, что появления нового шведского шестицилиндрового турбокомпаундного двигателя « Scania DT 12 02 » затянулось. Чтобы не потерять провал, « Scania » в 1998 году запустила в опутную эксплуатацию 25 грузовиков с турбокомпаундом . Отзывы водителей – самые хорошие. Новый мотор работает очень тихо, а также экономичность на высоком уровне.

Спасибо за внимание!:

Максимальная мощность « Scania DT 12 02 » достигает 470 л. с . при рабочем объеме 12 л, что на 50 сил больше, чем у аналога без турбокомпаунда . Но силовая турбина – только одна особенность нового мотора. Второе новшество – это необычные насос - форсунки HPI (High Pressure Injection) , созданные в сотрудничеству с фирмой « Cummins ». В насос – форсунках HPI управление впрыском осуществляется гидравлически, с помощью самого топлива. Чем больше дизельного топлива под давлением 18 атмосфер поступит в насос – форсунку по управляющему каналу, тем раньше начнется впрыск (его давление – 1500 атмосфер, а в будущем – до 2400). Также « Scania » разработала новый электронный блок управления двигателем.

Спасибо за внимание!:

Преимущества и недостатки Плюсы: р ост эффективного КПД двигателя, а, следовательно, низкий удельный расход топлива; вращение коленчатого вала дополняется постоянного передачей усилия от силовой турбины, что сглаживает пульсацию нагрузки, вызванную периодическими тактами сгорания в цилиндрах; р азгрузка поршневой части двигателя приводит к улучшению показателей надежности и долговечности. Минусы: у сложнение конструкции; у сложнение обслуживания; к ак следствие, увеличение стоимости.

Спасибо за внимание!:

Спасибо за внимание!

authorStream Live Help