Разработка системы наддува турбокомпаундного поршневого двигателя

Требования к современным двигателям непрерывно ужесточаются с точки зрения обеспечения экономических и экологических параметров. Термодинамический анализ показывает, что приблизительно 30-40% энергии топлива выбрасывается в окружающую среду выхлопными газами. По этой причине, получение дополнительной энергии от отработавших газов является перспективным способом существенно улучшить термический КПД двигателя. К способам получения дополнительной энергии от отработавших газов относятся: турбонаддув, турбокомпаунд, цикл Брайтона, цикл Ренкина и термоэлектрические генераторы. Эти методы показали увеличение термического КПД двигателя, которые варьируются от 2 до 20%, в зависимости от конструкции системы, качества рекуперации энергии, эффективности компонентов. В данной работе будет раскрываться тема одного из перспективных вариантов энергосбережения в поршневых двигателях. К сожалению, тема турбокомпаунда ДВС в России слабо изучена, отсутствуют методики по разработке данных систем, рекомендации по подбору агрегатов. Целью данной работы является создание турбокомпаундной системы наддува двигателя авиационного назначения. В соответствии с поставленной целью сформулированы и решены следующие задачи: изучен отечественный и международный опыт создания систем наддува турбокомпаундных поршневых двигателей; разработана методика создания систем турбокомпаундного наддува для двигателей внутреннего сгорания; разработаны рекомендации по согласованию совместной работы турбокомпрессора и силовой турбины, а также системы турбокомпаунда с двигателем; разработаны рекомендации по выбору способа регулирования турбокомпаундных систем наддува. Разработанная методика позволила спроектировать турбокомпаундную систему наддува для дизельного авиационного поршневого двигателя АПД - 500 мощностью 368 кВт. Были определены требуемые характеристики лопаточных машин и выбраны требуемые типоразмеры. Выбор ТКР производился наложением расходной характеристики двигателя АПД-500 на характеристику компрессорной ступени ТКР. Произведен расчет параметров силовой турбины, определено необходимое передаточное число редуктора силовой турбины.

турбокомпаунд, система турбонаддува, силовая турбина, методика расчета, поршневой двигатель