Изменения

Приведенные в таблице данные позволяют проследить изменения рабочего процесса при повышении цилиндровой мощности с 147 до 162 и 220 кВт за счет газотурбинного наддува. Наддув увеличен с 0,132 соответственно до 0,172 и 0,221 МПа. Одновременно введено охлаждение воздуха до 60° С (вместо 69°С без охлаждения воздуха), увеличена цикловая подача топлива на 20 и 40%.

Приведенные в таблице данные позволяют проследить изменения рабочего процесса при повышении цилиндровой мощности с 147 до 162 и 220 кВт за счет газотурбинного наддува. Наддув увеличен с 0,132 соответственно до 0,172 и 0,221 МПа. Одновременно введено охлаждение воздуха до 60° С (вместо 69°С без охлаждения воздуха), увеличена цикловая подача топлива на 20 и 40%.

При этом коэффициент избытка воздуха а</sub>ц</sub> в цилиндре возрос с 1,85 до 2,05 и 2,0. Охлаждение воздуха перед поступлением в цилиндры дизеля и значительное увеличение а позволили практически сохранить, а на режиме 162 кВт да­ же снизить температуры газов на участке сгорания—расширения. Соответственно несколько снизились, как показали измерения, температуры поршней и цилиндровых втулок.

При этом коэффициент избытка воздуха а_ц в цилиндре возрос с 1,85 до 2,05 и 2,0. Охлаждение воздуха перед поступлением в цилиндры дизеля и значительное увеличение а позволили практически сохранить, а на режиме 162 кВт да­ же снизить температуры газов на участке сгорания—расширения. Соответственно несколько снизились, как показали измерения, температуры поршней и цилиндровых втулок.

Несмотря на уменьшение угла опережения подачи топлива с 16 до 10° угла поворота кривошипа, максимальное давление сгорания несколько повысилось — с 8,5 до 10,0 МПа. Однако жесткость процесса сгорания уменьшилась: степень повышения давления &lambda; с 1,76 до 1,44 и 1,2, а скорость нарастания давления &Delta;р/&Delta;&psy<р с 0,35 до 0,2 МПа. Индикаторный к. п. д. дизеля на мощ­ности 162 кВт сохраняется и незначительно уменьшается при форсировании до 220 кВт в цилиндре. Эффективный к. п.д. повышается за счет роста механи­ ческого к. п. д., а расход топлива достигает 228—224 г/(экВт-ч). Таким обра­зом, форсирование мощности в 1,5 раза произведено в дизелях типа Д100 без существенного увеличения как тепловой, так и механической напряженности, что имеет большое значение для сохранения моторесурса и надежности дизелей.

Несмотря на уменьшение угла опережения подачи топлива с 16 до 10° угла поворота кривошипа, максимальное давление сгорания несколько повысилось — с 8,5 до 10,0 МПа. Однако жесткость процесса сгорания уменьшилась: степень повышения давления &lambda; с 1,76 до 1,44 и 1,2, а скорость нарастания давления &Delta;р/&Delta;&psy;<р с 0,35 до 0,2 МПа. Индикаторный к. п. д. дизеля на мощ­ности 162 кВт сохраняется и незначительно уменьшается при форсировании до 220 кВт в цилиндре. Эффективный к. п.д. повышается за счет роста механи­ческого к. п. д., а расход топлива достигает 228—224 г/(экВт&middot;ч). Таким обра­зом, форсирование мощности в 1,5 раза произведено в дизелях типа Д100 без существенного увеличения как тепловой, так и механической напряженности, что имеет большое значение для сохранения моторесурса и надежности дизелей.

В табл. 24 даны характеристики рабочего процесса дизелей 2Д100, 2Д100М (модернизированного) и 10Д100, отражающие оптимальные соотношения между эффективностью индикаторного процесса и температурным состоянием деталей цилиндро-поршневой группы.

В условиях эксплуатации эти соотношения могут нарушаться. Внешними признаками нарушения протекания рабочего процесса является снижениемаксимального давления сгорания р2, повышение температуры выпускных газов по цилиндрам и перед турбокомпрессором, уменьшение перепада давлений р?’р т . Отношение р*!рч характеризует гидравлическое сопротивление дизеля. От расхода воздуха через дизель, который практически однозначно определяется этим отношением, зависит и скорость его движения в цилиндре, т. е. скорость вихря. Различие температур выпускных газов по цилиндрам свидетельствует о разнице нагрузок по цилиндрам и не должно выходить за установ­ ленный предел 55° С. Разность рг по цилиндрам не должна превышать 0,7 МПа, зависит от угла опережения впрыска топлива и состояния топливной аппаратуры.

Попытки улучшить индикаторный к. п. д. дизеля Д100 путем изменений топливной аппаратуры, степени сжатия и т. п. не дали положительных ре­ зультатов. Наоборот, рядом работ доказано, что дизели типа Д100 имеют зна­ чительные резервы повышения экономичности за счет повышения механичес­кого к. п. д. при сохранении уровня индикаторного к.п.д. На дизелях 10Д100 повышение может быть достигнуто отключением нагнетателя II ступени на мощностях, близких к номинальным. Дизели типа Д100 имеют ряд конструк­ тивных особенностей и отвечают требованиям ГОСТ 10150—75.

 

В условиях эксплуатации эти соотношения могут нарушаться. Внешними признаками нарушения протекания рабочего процесса является снижение максимального давления сгорания р_z, повышение температуры выпускных газов по цилиндрам и перед турбокомпрессором, уменьшение перепада давлений р_s/р_т. Отношение р_s/р_т характеризует гидравлическое сопротивление дизеля. От расхода воздуха через дизель, который практически однозначно определяется этим отношением, зависит и скорость его движения в цилиндре, т. е. скорость вихря. Различие температур выпускных газов по цилиндрам свидетельствует о разнице нагрузок по цилиндрам и не должно выходить за установ­ ленный предел 55° С. Разность р_z по цилиндрам не должна превышать 0,7 МПа, зависит от угла опережения впрыска топлива и состояния топливной аппаратуры.

Попытки улучшить индикаторный к. п. д. дизеля Д100 путем изменений топливной аппаратуры, степени сжатия и т. п. не дали положительных результатов. Наоборот, рядом работ доказано, что дизели типа Д100 имеют зна­чительные резервы повышения экономичности за счет повышения механичес­кого к. п. д. при сохранении уровня индикаторного к.п.д. На дизелях 10Д100 повышение может быть достигнуто отключением нагнетателя II ступени на мощностях, близких к номинальным. Дизели типа Д100 имеют ряд конструк­тивных особенностей и отвечают требованиям ГОСТ 10150—75.

 

Остовом дизеля 10Д100 служит сварной блок-картер 2. Ниж­ний коленчатый вал опережает верхний на 12°, вследствие чего он передает примерно 70% всей мощности. От верхнего коленчатого вала приводятся в движение компрессор, кулачковые валы топливных насосов, а остальная мощность передается на нижний вал через вертикальную передачу. На нижнем коленчатом валу установлен маятниковый антивибратор для устранения рез­онансных крутильных колебаний на рабочих режимах. Для провертывания коленчатых валов имеется валоповоротный механизм.

Остовом дизеля 10Д100 служит сварной блок-картер 2. Ниж­ний коленчатый вал опережает верхний на 12°, вследствие чего он передает примерно 70% всей мощности. От верхнего коленчатого вала приводятся в движение компрессор, кулачковые валы топливных насосов, а остальная мощность передается на нижний вал через вертикальную передачу. На нижнем коленчатом валу установлен маятниковый антивибратор для устранения рез­онансных крутильных колебаний на рабочих режимах. Для провертывания коленчатых валов имеется валоповоротный механизм.

Топливная система состоит из отдельного топливоподкачивающего шесте­ренного насоса, 20 индивидуальных топливных насосов, 20 форсунок закрыто­го типа со щелевыми фильтрами и топливных фильтров. В дизелях 2Д100, 10Д100, несмотря на различные уровни форсирования, оказалось возможным использовать 85—90% серийных унифицированных деталей и узлов.

Топливная система состоит из отдельного топливоподкачивающего шесте­ренного насоса, 20 индивидуальных топливных насосов, 20 форсунок закрыто­го типа со щелевыми фильтрами и топливных фильтров. В дизелях 2Д100, 10Д100, несмотря на различные уровни форсирования, оказалось возможным использовать 85—90% серийных унифицированных деталей и узлов.

Регулирование частоты вращения осуществляется всережимным центро­бежным непрямого действия с гидравлическим серводвигателем и изодромной обратной связью регулятором, вынесенным на боковую сторону дизеля вместе с приводом. Частоту вращения изменяют дистанционно с помощью электропневматического или электрогидравлического устройства. На дизелях 10Д100 ус тановлен объединенный регулятор нагрузки и частоты вращения. Регулятор предельной частоты вращения центробежного типа смонтирован на одном из кулачковых валов и служит для остановки дизеля путем выключения подачи топлива в случае превышения 930—960 об/мин.

Регулирование частоты вращения осуществляется всережимным центро­бежным непрямого действия с гидравлическим серводвигателем и изодромной обратной связью регулятором, вынесенным на боковую сторону дизеля вместе с приводом. Частоту вращения изменяют дистанционно с помощью электропневматического или электрогидравлического устройства. На дизелях 10Д100 ус тановлен объединенный регулятор нагрузки и частоты вращения. Регулятор предельной частоты вращения центробежного типа смонтирован на одном из кулачковых валов и служит для остановки дизеля путем выключения подачи топлива в случае превышения 930—960 об/мин.

Система смазки циркуляционная под давлением 0,18—0,35 МПа на входе в дизель. В систему смазки включены регулирующие клапаны, манометры и термометры, а также реле, которые сбрасывают нагрузку при давлении масла в верхнем коллекторе дизеля ниже 0,1—0,11 МПа и останавливают его при падении давления ниже 0,05 МПа. Система охлаждения водяная принудитель­ ная замкнутого типа. Циркуляция воды в дизеле обеспечивается водяным на­ сосом центробежного типа, который подает ее на охлаждение выпускных кол­ лекторов и цилиндровых втулок. Из верхней, части водяных рубашек цилинд­ровых втулок вода поступает в водяной коллектор и далее в холодильник, установленный отдельно от дизеля. В систему охлаждения включено термореле, которое автоматически сбрасывает нагрузку при температуре воды на выходе из дизеля более 92°С. Пусковое устройство электрическое от аккумуляторной батареи с использованием генератора в качестве пускового электродвигателя.

Система смазки циркуляционная под давлением 0,18—0,35 МПа на входе в дизель. В систему смазки включены регулирующие клапаны, манометры и термометры, а также реле, которые сбрасывают нагрузку при давлении масла в верхнем коллекторе дизеля ниже 0,1—0,11 МПа и останавливают его при падении давления ниже 0,05 МПа. Система охлаждения водяная принудитель ная замкнутого типа. Циркуляция воды в дизеле обеспечивается водяным на­ сосом центробежного типа, который подает ее на охлаждение выпускных кол­ лекторов и цилиндровых втулок. Из верхней, части водяных рубашек цилинд­ровых втулок вода поступает в водяной коллектор и далее в холодильник, установленный отдельно от дизеля. В систему охлаждения включено термореле, которое автоматически сбрасывает нагрузку при температуре воды на выходе из дизеля более 92°С. Пусковое устройство электрическое от аккумуляторной батареи с использованием генератора в качестве пускового электродвигателя.

Можно отметить такие особенности и преимущества конструкции дизелей типа Д100 и подобных им, как: 1) отсутствие газового стыка, который может являться слабым местом в двигателе при высоком давлении вспышки; 2) возможность взаимного уравновешивания сил инерции и моментов поступательно дви­жущихся масс кривошипных механизмов (если не учитывать угол сдвига фаз верхнего и нижнего коленчатых валов); 3) использование эффекта большого хода поршня (без увеличения его средней скорости в результате противоположно движущихся двух поршней в цилиндре); 4) отсутствие усилий, которые обычно стремятся оторвать крышку цилиндра. Цилиндровая втулка здесь разгружена от осевых усилий. На базе дизеля 10Д100 может быть создан дизель мощностью 2650—3000 кВт в 12-цилиндровом исполнении.

Можно отметить такие особенности и преимущества конструкции дизелей типа Д100 и подобных им, как: 1) отсутствие газового стыка, который может являться слабым местом в двигателе при высоком давлении вспышки; 2) возможность взаимного уравновешивания сил инерции и моментов поступательно дви­жущихся масс кривошипных механизмов (если не учитывать угол сдвига фаз верхнего и нижнего коленчатых валов); 3) использование эффекта большого хода поршня (без увеличения его средней скорости в результате противоположно движущихся двух поршней в цилиндре); 4) отсутствие усилий, которые обычно стремятся оторвать крышку цилиндра. Цилиндровая втулка здесь разгружена от осевых усилий. На базе дизеля 10Д100 может быть создан дизель мощностью 2650—3000 кВт в 12-цилиндровом исполнении.

Недостатком конструкции дизелей с встречно движущимися поршнями является повышенная тепловая напряженность нижнего поршня. Этот пор­шень все время соприкасается с выпускным газом, вытекающим с большой скоростью из выпускных окон. Срок их службы в значительной степени зависит от качества рабочего процесса в эксплуатационных условиях. Наличие двух коленчатых валов усложняет и утяжеляет дизель, увеличивает число подшипников И Др.

Недостатком конструкции дизелей с встречно движущимися поршнями является повышенная тепловая напряженность нижнего поршня. Этот пор­шень все время соприкасается с выпускным газом, вытекающим с большой скоростью из выпускных окон. Срок их службы в значительной степени зависит от качества рабочего процесса в эксплуатационных условиях. Наличие двух коленчатых валов усложняет и утяжеляет дизель, увеличивает число подшипников И Др.