Системы наддува и газообмена

В дизелях МАН применяются различные системы турбо наддува, которые в основном отличаются газо-выпускными и впускными трубопроводами.

Газо-выпускная система может быть выполнена в двух вариантах: постоянного давления и импульсная. В системе постоян­ного давления выпускные газы направляются в турбину по коллектору большого размера, в котором поддерживается постоянное давление, в импульсной системе — по отдельным патрубкам небольшого диаметра, в результате чего используется кинетическая энергия газов.

Системы наддува выполняются трех видов: последовательная, параллельная и комбинированная (последовательно-параллельная). В последовательной системе нагнетатели подают надувочный воздух в под поршневые полости, где он дополнительно сжимается, а оттуда проходит в ресивер продувочного воздуха, а из последнего — в цилиндры. В параллельной системе нагнетатели подают надувочный воздух прямо в цилиндры и параллельно, воздух для продувки поступает в цилиндры из некоторых подпоршневых полостей. Комбинация этих систем дает возможность использовать их преимущества.

На судах отечественного флота распространен дизель K9Z70/120As, который имеет импульсно-параллельную схему комбинированного наддува. На режиме полного хода основная масса воздуха (80% от общего расхода) направляется в ресивер от турбокомпрессора. При порядке вспышек 1-6-7-2-5-8-3-4-9 в каждую турбину газы поступают от трех цилиндров с чередова­нием импульсов через 120° поворота коленчатого вала. Параллельно с турбокомпрессорами воздух в общий ресивер нагнетается под поршневыми насосами первого, второго, третьего цилиндров. Под поршневые насосы оборудованы всасывающими и нагнетательными клапанами и на режиме полного хода обеспечивают около 20% общего расхода воздуха на дизель. С уменьшением нагрузки дизеля производительность турбокомпрессоров падает, что при использовании одной трети подпоршневых насосов от числа цилиндров приводит к снижению избытка продувочного воздуха и ухудшению газообмена. Поэтому при частоте вращения ниже 0, 7 номинальной предусматривается подключение дополнительной воздуходувки с электроприводом мощностью 37 кВт. Воздуходувка также используется при пусках и переменных ходах. Работа дизеля на этих режимах возможна и без воздуходувки, но сопровождается сильным дымлением вследствие неудовлетворительного протекания газообмена и неполного сгорания топлива.

Импульсный наддув оказался нехарактерным для дизелей МАН типа KZ. Такой наддув не дает преимуществ по сравнению с наддувом при постоянном давлении. Кроме того, эксплуатация дизелей МАН с импульсным наддувом усложняется из-за заброса газов. Устранение заброса газов следует считать наиболее эффективным мероприятием, которое должно исключить образование отложений, пожары и обеспечить стабильные условия протекания газообмена в течение длительного периода эксплуатации дизелей.

В качестве радикальной меры, устраняющей заброс газов, накопление отложений и пожары, при существующих фазах газораспределения в турбонаддувочных агрегатах целесообразно осуществлять газообмен с повышенным давлением воздуха перед продувочными окнами в начальный период их открытия путем использования байпасируемого подпоршиевого насоса по типу дизелей Зульцер. При этом одновременно повышается эффективность работы турбокомпрессоров, исключаются помпажные явления и дизель обеспечивается воздухом при пуске и малых ходах без дополнительного электроприводного нагнетателя.

В соответствии с таким решением, на судах с дизелями K9Z70/120A5 было произведено переоборудование ресивера и подпоршневых пространств системы наддува. Замкнутые объемы, включающие часть ресивера и под поршневые пространства цилиндров, использовались в качестве рабочей полости байпасируемых подпоршневых насосов, подключаемых для последовательной и па-