2.3.2. Циклы двс с наддувом и импульсной турбиной

При соответствующем выборе фаз газораспределения размеры выпускного коллектора и входного сечения газовой турбины должны быть такими, чтобы давление в выпускном коллекторе после открытия выпускных органов было бы выше давления надувочного воздуха во впускном коллекторе ДВС, а при продувки цилиндра становилось меньше давления надувочного воздуха.

Таким образом, система с импульсной турбиной предпочтительна для ДВС, работающих на неустановившихся режимах, например автомобильных ДВС.

Примеры целесообразного группирования цилиндров с выпускными коллекторами для четырехтактных ДВС с импульсной турбиной показаны на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Примеры группировки выпускных коллекторов цилиндров

в четырехцилиндровом и шестицилиндровом ДВС с импульсной турбиной

На рис. 2.15 показан цикл дизеля с наддувом и импульсной турбиной, работающей на энергии отработавших в цилиндре газов. Цикл осуществляется в поршневой части комбинированного ДВС.

Сжатие заряда от давления в точке до давления в точке а происходит в компрессоре, имеющего цикл ( ) и степень сжатия . Для осуществления работы компрессора используется газовая турбина, в которой реализуется цикл ( ).

Таким образом, часть от теплоты q₂ после совершения работы в турбине выходит в атмосферу в виде теплоты .

Рис. 2.15. Цикл дизеля с импульсной газовой турбиной

В обратимом термодинамическом цикле дизеля с импульсной турбиной термический КПД определяют по формуле:

, (2.40)

где - общая степень сжатия в цилиндре и компрессоре.

Комбинированный ДВС с импульсной турбиной и сгоранием при p = const. (рис. 2.16).

Рис. 2.16. Схема комбинированного ДВС с силовой

турбиной и турбокомпрессором:

1 – ДВС; 2 – передача; 3 – силовая турбина; 4 – турбина

турбокомпрессора; 5 – компрессор; 6 – линия подвода

отработавших газов на турбину; 7 – подвод воздуха в ДВС

Цикл комбинированного ДВС с импульсной турбиной и сгоранием при p = const. показан на рис. 2.17.

Рис. 2.17. Цикл комбинированного ДВС с импульсной турбиной и

сгоранием при p = const.

Цикл осуществляется в поршневой части ДВС, сжатие заряда от давления в точке до давления в точке а происходит в одном или нескольких компрессорах, цикл которых Работу для этого компрессор получает от одной или нескольких газовых турбин, в которых реализуется цикл

Таким образом, энергия отработавших газов поршневой части ДВС, эквивалентная по теплоте q₂, совершает работу в турбине, а оставшаяся ее часть выходит в атмосферу.

Цикл комбинированного ДВС с импульсной турбиной и сгоранием при постоянном давлении характеризуется увеличенной степенью сжатия в компрессоре и, следовательно, возрастанием давления р_с в конце сжатия. Это приводит к большой скорости нарастания давления и увеличению максимального давления р_z при сгорании. Стремясь ограничить максимальное давление в цилиндре, впрыскивание топлива в цилиндр растягивают и сгорание происходит в процессе с – z при расширении, поэтому в обратимом цикле можно принять степень повышения давления . Подставив λ = 1 в формулу (2.40), получим выражение для расчета термического КПД данного цикла:

. (2.41)

Цикл комбинированного ДВС со сгоранием при постоянном объеме используется в ДВС с искровым зажиганием и импульсной системой наддува (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Цикл комбинированного ДВС со сгоранием

при V = const. и импульсной турбиной

Термический КПД цикла получим по формуле (2.29), принимая степень предварительного расширения :

. (2.42)