автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Улучшение эксплуатационных характеристик судовых среднеоборотных дизелей регулированием турбонаддува

На правах рукописи

Орехов Сергей Николаевич

УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУДОВЫХ СРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ТУРБОНАДДУВА

05.04.02 — Тепловые двигатели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва-2011

005011693

Работа выполнена в ОАО ХК «Коломенский завод»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Ивин В. И.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Патрахальцев H.H. кандидат технических наук, доцент Козлов В.И.

Ведущая организация: ОАО «Всероссийский научно-исследовательский

конструкторско-технологический институт»

диссертационного совета Д 212. 141.09 в Московском государственном техническом университете имени Н. Э. Баумана по адресу:

105005, Москва, Рубцовская наб., 2/18, Учебно-лабораторный корпус, ауд. 947.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 105005 Москва, 2-ая Бауманская ул., д. 5, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ученому секретарю диссертационного совета Д212.141.09.

Ученый секретарь диссертационного совета: кандидат технических наук, доцент Тумашев Р.З.

Защита состоится

на заседании

Актуальность проблемы. Судовой дизель должен обеспечивать низкий расход топлива на эксплуатационных режимах и устойчивую работу при минимальных частотах вращения коленчатого вала. Нередко дизель в этих условиях работает продолжительное время. При малой частоте вращения осуществляются швартовка судна, буксировка, движение по стесненному форвато-ру, движение при плохой видимости (туман). Особенно тяжелые условия работы наблюдаются при реверсировании с полного хода вперед. Условия работы судовой дизельной установки вынуждают заказчика предъявлять требования обеспечения высокого крутящего момента при малых частотах вращения коленчатого вала.

Условия эксплуатации судна определяют и дополнительные требования к уменьшению времени переходных процессов, к возможности работать при различных климатических условиях.

Цель работы. Цель настоящей работы заключается в поиске решений, обеспечивающих расширение области режимов работы и снижения расхода топлива среднеоборотных судовых дизелей, особенно на режимах низкой частоты вращения, а также их проверка в ходе эксперимента.

Решение поставленной проблемы требует изучения совместной работы поршневой части двигателя, турбины и компрессора, с целью получения низкого расхода топлива на режиме длительной работы, при этом должны обеспечиваться такие параметры рабочего цикла двигателя, чтобы выполнить заданную характеристику в области низких частот вращения коленчатого вала двигателя. Для этого необходимо рассмотреть ряд научно-технических задач:

- оптимизация и обоснование выбора схемы системы воздухоснабжения и согласования ее характеристик с расходными характеристиками двигателя;

- выбор и оптимизация основных параметров рабочего цикла дизеля: давления наддува, степени сжатия, максимального давления цикла, угла опережения впрыска топлива с учетом их влияния на вид характеристик двигателя (винтовой и швартовной);

- исследование влияния степени сжатия б на параметры рабочего цикла двигателя на режимах эксплуатационных характеристик;

- исследование параметров рабочего цикла дизеля с подогревом воздуха на частичных режимах при температуре окружающей среды, характерной в условиях холодного климата.

Методы исследования. Комплексный подход к решению задач обусловил необходимость применения методов численного и натурного эксперимента, включающих использование средств вычислительной техники, измерительной техники и испытания на одноцилиндровом отсеке двигателя ЧН26/26.

Научная новизна Усовершенствована математическая модель рабочего цикла двигателя, реализованная в компьютерной программе VIS. В математическую модель внесены эмпирические уравнения и коэффициенты, осно-

ванные на результатах испытания двигателей семейства Д49 (ЧН26/26) и отдельных его агрегатов. Произведена идентификация математической модели с определением значений экспериментальных коэффициентов.

Методом численного моделирования показана возможность требуемого повышения мощности двигателя в области низких частот вращения коленчатого вала в варианте двигателя с регистровой системы над дува.

Получены оценки влияния максимального давления цикла и степени сжатия в цилиндре на показатели работы двигателя на эксплуатационных режимах. Проведена оптимизация параметров рабочего цикла двигателя на номинальном режиме с учетом показателей эффективности двигателя в области частичных режимов.

В ходе натурного эксперимента определено влияние температуры воздуха во впускном трубопроводе на параметры рабочего цикла на режиме низкой частоты вращения коленчатого вала двигателя. Повышение температуры воздуха в ресивере привело к сокращению периода задержки воспламенения топлива, уменьшению продолжительности сгорания и снижению расхода топлива и скорости нарастания давления в процессе сгорания.

Практическая ценность. Усовершенствованная математическая модель позволяет моделировать рабочий цикл двигателя с хорошей точностью, в том числе на режимах частичных нагрузок, и может быть рекомендована для исследования и оптимизации двигателей.

Расчетно-экспериментальными методами показана возможность улучшения эксплуатационных характеристик судовых двигателей путем оптимизации параметров двигателя на номинальном режиме, а также за счет регулирования температуры наддувочного воздуха на режимах малых нагрузок и холостого хода.

Внедрение и реализация в промышленности. Результаты теоретических исследований используются в ОАО «Коломенский завод» при создании двигателя новой размерности и совершенствовании серийных двигателей. Также на ОАО «Коломенский завод» проводятся работы по определению влияния максимального давления цикла на показатели рабочего процесса, и мероприятия, направленные на повышение предельного максимального давления.

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на заседании кафедры ДВС МГТУ им. Н. Э. Баумана в 200В и 2009 гг., на научнотехническом собрании специалистов управления главного конструктора по машиностроению ОАО «Коломенский завод» в 2010 г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в трех печатных работах.

Объем работы. Диссертация изложена на 169 страницах основного текста, содержит введение, четыре главы, заключение, список литературы из 95 наименований и 49 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, отмечено, что для уменьшения эксплуатационного расхода топлива и расширения диапазона работы двигателя требуется оптимизация параметров рабочего цикла двигателя и применение регулирующих устройств в системе наддува.

В первой главе произведен обзор литературных источников, проведен анализ состояния исследуемого вопроса и определены задачи исследования.

Из анализа тенденций современного судового двигателестроения определено, что ДВС способны работать в широком диапазоне изменения мощности (крутящего момента) и частоты вращения КВ с высокими техникоэкономическими и экологическими параметрами. Судовые условия эксплуатации накладывают определенные требования к характеристике двигателя. Экономичная работа ДВС должна быть реализована при различных климатических условиях (от арктических морей до жаркого влажного климата тропиков).

Научная задача заключается в поиске оптимальной организации рабочего цикла, разработка оптимальной схемы системы наддува двигателя с целью выполнения требований к эксплуатационным характеристикам среднеоборотных судовых дизелей, особенно на режимах низкой частоты вращения.

Глава 2 посвящена исследованию и оптимизации винтовой и швартовной характеристик методом численного эксперимента. В главе рассмотрены основные характеристики судового двигателя, требования к ним, а также исследованы расходные характеристики агрегатов наддува и выбор их расчетного режима. Описана, используемая в работе математическая модель дизеля с газотурбинным наддувом и охладителем наддувочного воздуха. Проведен численный эксперимент по выбору параметров системы воздухоснабжения, исследованы особенности работы двигателя с регистровой системой наддува и с регулирование давления наддува выпуском части газов, минуя турбину.

Характеристика двигателя определяет основные требования к компрессору. Компрессор должен обеспечить необходимым количеством воздуха на всех режимах работы двигателя. При этом работа компрессора должна осуществляться в зоне его высоких КПД так чтобы кривая изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от нагрузки и оборотов была довольно пологая.

В технических требованиях к винтовой и швартовной характеристикам заказчик, как правило, четко определяет предельно допустимые величины некоторых параметров, таких как расход топлива, температура газов перед турбиной, величина вредных выбросов. Для выполнения этих требований необходимы определенные значения величины коэффициента избытка воздуха, коэффициента продувки.

Зная мощность двигателя Ре, частоту вращения КВ п с учетом необходимого коэффициента избытка воздуха а, коэффициента продувки т}у и удель-

ного эффективного расхода топлива b, расчетным путем можно однозначно определить необходимое давление наддува pmt-

Массовый расход воздуха через двигатель определяется из условия получения мощности при заданном удельном эффективном расходе топлива. Таким образом для выбранного значение а определяется точка на расходной характеристике двигателя. Для ряда промежуточных режимов работы двигателя определяются соответствующие значения л«, Gair i и другие параметры. Полученная таким образом зависимость степени повышения давления в компрессоре от расхода воздуа як= f(Gair) представляет кривую, теоретически необходимую для режимов работы двигателя по заданной характеристике для заданного значения а, b и других параметров.

Для расчета характеристик комбинированного двигателя и характеристик системы воздухоснабжения применяется разработанная в ОАО «Коломенский завод» универсальная математическая модель расчета характеристик КДВС с различными системами турбонаддува.

При создании математической модели выполнены следующие условия:

- модель рассчитывает поле характеристик КДВС в заданном диапазоне частот вращения коленчатого вала с различными системами турбонаддува, а также изменение характеристик при варьировании конструктивными параметрами;

в каждый из модулей вводятся параметры идентификации с опытными данными, что позволяет предварительно проверить достоверность результатов на ограниченном количестве режимов работы, а также использовать модель для оптимизации системы наддува в период доводки.

В модели имеется возможность моделирования рабочего цикла для двигателя с одним или двумя параллельно работающими турбокомпрессорами. В каждой из схем возможно регулирование перепуском части воздуха из компрессора на вход в турбину или во входной патрубок компрессора, а также перепуском части газа мимо турбины.

Расчет характеристик турбомашин проводится в приведенных параметрах (пк, 7tr, G* V7b /Ра, Tg/Ta), что позволяет получить универсальные характеристики турбины и компрессора. При расчете рабочего цикла двигателя и параметров системы охлаждения воздуха в модулях связи осуществляется переход к требуемым атмосферным условиям. Функционирование созданной компьютерной программы применительно к различным схемам турбонад дува обеспечивается за счет модулей связи.

Для расчета характеристик турбин в работе используется методика, изложенная в работе.

Модуль «расчет параметров компрессора» построен на одномерной теории с использованием эмпирических зависимостей для коэффициентов потерь в рабочем колесе и диффузоре, полученных на основе обобщения результатов экспериментальных исследований серии компрессоров с D2=300 -

500 мм, разработанных в ОАО «Коломенский завод» для двигателей с я* = 2,5-3,5.

Модуль «охладитель наддувочного воздуха» составлен на основе методики поверочного расчета ЦНИДИ. При расчете характеристик можно варьировать степенью охлаждения, и тем самым выбирать ее оптимальной с точки зрения параметров и массогабаритных показателей охладителя.

Модуль «рабочий процесс в цилиндре» включает использование ряда эмпирических данных по однотипным двигателям.

Расчет процесса «сгорание—расширение» основан на численном решении дифференциального уравнения первого закона термодинамики-.

где дифференциал выделившейся в результате сгорания топлива теплоты:

Доля выделившейся в процессе «сгорание-расширение» теплоты описывается уравнением И.И. Вибе:

т - параметр формы кривой тепловыделения;

<рг - продолжительность сгорания, °п.к.в.

При помощи компьютерной программы, основанной на описанной выше математической модели, произведен численный эксперимент. Цель эксперимента заключается в выборе системы воздухоснабжения и её параметров, для выполнения заданных винтовой и швартовной характеристик.

Первоначально проведен численный эксперимент по влиянию площади соплового аппарата турбины на параметры двигателя. Расчетным путем показано, уменьшение площади соплового аппарата на 15% приводит к увеличению давления наддува на 1 - 11%, к.п.д. турбокомпрессора на 1,1 -6,5% и снижению удельного эффективного расхода топлива на 0,5 - 3,5 г/кВтч при работе двигателя по винтовой характеристике. Однако, максимальное давление цикла на номинальном режиме превысило предельную величину.

Далее был проведен численный эксперимент с выпуском части выпускных газов из полости перед турбиной в атмосферу. Методом численного эксперимента показано, что при выпуске 10 % выпускных газов в атмосферу на номинальном режиме, максимальное давление цикла снизилось на 0,7 МПа и не превысило ртах=15,3 МПа. При этом давление наддува снизилось на 10 %,

где: Х\ ~ Доля выделившейся теплоты, соответствующая углу ф;;

Хмах-1 >

удельный эффективный расход топлива увеличился на 1,5г/кВтч, по сравнению с вариантом без выпуска.

Математическое моделирование работы двигателя по швартовной характеристике выявило необходимость использования регистровой системы наддува, которая позволила значительно улучшить параметры двигателя в области низких частот вращения и выполнить требования к виду швартовной характеристики. Применение регистрового наддува привело к увеличению давления наддува и к.п.д. неотюночаемого ТК в исследованной области.

Проведенный анализ показал, что для выполнения и улучшения заданных характеристик необходимо повышать максимальное давление цикла, либо применять регулирование системы воздухоснабжения.

В третьей главе проведено исследование характеристик дизеля методом численного эксперимента В главе приводится описание используемой математической модели VIS (автор Ивин В. И.), а также результаты идентификации математической модели. Проведена оптимизация степени сжатия в цилиндре, давления наддува и угла опережения впрыска топлива при различных значениях максимального давления цикла на номинальном режиме с учетом их влияния на эксплуатационные режимы. А также проведен численный эксперимент по исследованию влияния степени сжатия на параметры двигателя на эксплуатационных режимах.

Термодинамическая оптимизация параметров двигателя и системы наддува осуществляется с помощью программы VIS. Программа выполняет моделирование действительных термодинамических процессов в цилиндре ДВС. В результате моделирования определяются индикаторный КПД, индикаторная работа и работа насосных ходов, расход газов во впускных и выпускных клапанах, в турбине и компрессоре, эффективная мощность, расход топлива, КПД и другие показатели эффективности двигателя. Программа позволяет определить ненаблюдаемые параметры процессов, например температуру газов в цилиндре, скорость газов в клапанах.

Термодинамическая система в программе представляет собой пространство, объем которого равен объему цилиндра, а границы системы образуют поверхности его деталей. Термодинамические процессы во впускных и выпускных трубопроводах не рассматриваются, в связи с чем принято допущение о том, что давление в граничных сечениях каналов у цилиндра в течение цикла не изменяется, т.е. репк. -const ярр = const. Работу, мощность, расход воздуха для многоцилиндрового двигателя получают умножением результатов моделирования для одного цилиндра на число цилиндров.

Программа VIS предназначена для моделирования рабочего цикла ДВС. В состав математической модели входят не только основные уравнения термодинамики, алгебраические уравнения граничных условий, но и эмпирические уравнения и коэффициенты. Многие из этих коэффициентов индивидуальны не только для двигателей определенной размерности, но и для отдельных двигателей. Чтобы математическая модель адекватно описывала про-

цессы, происходящие в цилиндре двигателя, необходима идентификация модели.

Для повышения точности моделирования взамен расчетной используется экспериментальная диаграмма эффективных проходных сечений клапанов ц/. Диаграмма получена в результате статических продувок крышек цилиндров с клапанами совместно с воздухоподводящим ресивером двигателя на специализированном газодинамическом стенде.

В программе VIS среднее давление механических потерь определяется средней скоростью поршня. Сила трения в кривошипно-шатунном механизме двигателя зависит не только от скорости движения пар трения, но и от давления между трущимися поверхностями. Давление между трущимися поверхностями пропорционально давлению в цилиндре двигателя, которое определяется давлением в конце такта сжатия рс. Данная величина удобна тем, что учитывает влияние как давления наддува, так и степень сжатия в цилиндре. В математической модели предлагается использовать эмпирическое уравнение, учитывающее кроме скорости поршня давление в конце такта сжатия:

рт= 174796+1845 Ст(рс/р0Г.

Эмпирические коэффициенты данного уравнения получены обработкой экспериментальных данных для двигателя 16ЧН26/26.

В программе VIS имеется возможность определения потерь давления во впускном устройстве компрессора. Эти потери включают в себя потери в воздушном фильтре, глушителе шума и в воздушных трубопроводах, если таковые имеются. Для расчета потерь предложено применять уравнение (уравнение получено расчетно-аналитическим методом и подтверждено экспериментальными данными):

bPP=àpH-

JB.P

G,

в.н у

Программа VIS позволяет рассчитывать параметры системы воздухо-снабжения, в том числе потери давления в охладителе наддувочного воздуха. Потери давления в ОНВ складываются из потерь в воздухоподводящем патрубке, соединяющем горловину улитки компрессора и трубный пучок, и потерь давления в охлаждающей секции с трубным пучком. Для расчета потерь предложено уравнение: —

ДР,=ДРн

£е

Pi

Qa

а

АР„

Л,

\ zZairu J

Qairi

\Qaim

кг кн

где: ДР, Рк, Тк, Qair - величина потерь давления, давление и температура за компрессором, расход воздуха соответственно. Коэффициент «н» -для номинального и «i» - для заданного расчетного режима.

При расчете процесса сгорания в программе VIS используется уравнение Вибе:

JC = l-exp

’ ( \ Ю„ +1 "

C-U)

1

(1)

Уравнение содержит постоянную С. Значения коэффициента mv и продолжительность сгорания <рг определяют обработкой индикаторных диаграмм и результатов стендовых испытаний двигателей. Постоянную С находят из уравнения С = 1п(1-лг), которое получается из (1), если tp=cpz, тогда х=х2. Условное окончание сгорания определяется заданным значением доли выделившейся теплоты хг. Хорошее совпадение с опытными данными получается, если постоянную С и продолжительность сгорания срг определить, принимая условно, что выделение теплоты заканчивается в точке *¿=0,95. В этом случае С = ln(l - 0,95) = -2,996.

Для нахождения коэффициентов шт и <рг проведен анализ индикаторной диаграммы, полученной в результате индицирования рабочего цикла двигателя 16ЧН26/26. Условное окончание сгорания принято при значением доли выделившейся теплоты *7=0,95. Продолжительность сгорания составила çz=\ 10°п.к.в., величина показателя качества сгорания имеет значение mv=0,7.

Для расчета коэффициентов <pz и mv на любом режиме в программе VIS используются зависимости:

9, =<Р»

fa, Л

а

У

\р

пл

V. «Лея У

<Р:

Т

П,

'дв У

PintH, ссн - параметры двигателя на известном

где: TintH, <pZH, mVH, пд режиме работы;

Тшь 9z> mv, ПдВ, pint, а - параметры на рассчитываемом режиме. Анализом индикаторных диаграмм двигателя 16ЧН26/26 на различных режимах получены следующие коэффициенты; х = -0,71; у =1,04;

р =-0,754; q =-0,815.

Окончательно уравнения имеют вид:

<Р, = <Рг,

'а. '

а

у

\ 1,04

de

\^деи У

/

К?*,

, -0,815

т

дв» Vя* У

Математическая модель имеет хорошую сходимость с результатами испытаний двигателя на стенде.

В третьей главе проведена оптимизация двигателя на номинальном режиме с учетом работы двигателя на режимах частичных нагрузок. Задача оптимизации состоит в нахождении оптимальных значений термодинамических и конструкционных параметров двигателя, которые обеспечивают минимальный расход топлива для выбранной силовой установки при заданных условиях эксплуатации. При оптимизации на одном (номинальном) режиме в качестве критерия оптимальности принят удельный эффективный расход топлива. В качестве ограничения выступает максимальное давление сгорания Pz. Оптимизация проведена для значений Pz=15, 18 и 21 МПа с использованием программы VIS. В качестве произвольно варьируемых параметров в данной задаче используются давление во впускном коллекторе рвпк. и угол опережения впрыска топлива фо в г.. При проведении оптимизации учитывалось условие £ ^ 13,5, как у двигателя-прототипа. Также проанализирован®! варианты условно-оптимальных решений (у.о.). В анализе и обосновании этих решений принимались повышенные, по сравнению с оптимальными режимами, значения степени сжатия. По результатам расчетов была составлена таблица 1. Как видно из таблицы, при повышении максимального давления сгорания с 15 МПа до 21 МПа, появляется возможность повышения степени сжатия и уменьшения расхода топлива двигателя.

Выводы, полученные в ходе оптимизации: увеличение максимального давления сгорания с ршах=15 МПа до рШах=21 МПа дает возможность поднять степень сжатия в цилиндре двигателя с е=10,4 до £=14,1 (при оптимальных по расходу топлива значениях давления наддува и угла опережения впрыска топлива). Увеличение е, как известно, положительно сказывается на пусковых качествах двигателя, т. к. с ростом степени сжатия растут давление и температура свежего заряда в конце такта сжатия. Это обеспечивает хорошие условия для воспламенения и сгорания топлива. По этой же причине улучаются показатели работы двигателя на режимах частичной мощности.

Из таблицы 1 видно: индикаторного к.п.д. двигателя повышается со значения T)j =0,438 при ртгк=15 МПа до Т)г=0,459 при ртах=21 МПа. Увеличение индикаторного к.п.д. двигателя обусловило снижение удельного эффективного расхода топлива на 10 г/(кВт ч). Еще одним плюсом повышения индикаторного к.п.д. двигателя является снижение температуры газов на входе в турбину Tg с 815 К при рта*=15 МПа до 776 К при ршах=21 МПа. Это снижение температуры можно объяснить тем, что при более высоком к.п.д. требуется меньше топлива для получения той же мощности, энтальпия потока отработавших газов уменьшается.

Таблица 1.

Показатели эффективности двигателя при работе на номинальном режиме при различных значениях предельно-допустимого максимального дав-

ления цикла (у. о. - условно-оптимальное решение)

Ртах, МПа Pint» МПа фовт, °п.к.в. г/(кВтч) Л; Е а Tg, К

15 0,39 20 213 0,438 10,4 2,5 815

15 у.о. 0,39 5 217 0,433 13,5 2,41 844

15 у. о. 0,36 7 215 0,424 13,5 2,27 860

15 у.о. 0,33 12 215 0,421 13,5 2,09 890

18 0,39 20 208 0,451 12,2 2,52 793

18 у. о. 0,39 12 208 0,450 Г 13,5 2,41 844

21 0,39 20 203 0,459 14,1 2,53 776

21 у. о. 0,39 15 203 0,459 г 15 2,54 772

21 у. о. 0,39 10 204 0,456 16 2,53 780

21 у. о. 0,39 4 208 0,443 18 2,48 802

21 у. о. 0,36 8 207 0,443 18 2,31 815

21 у. о. 0,33 12 207 0,444 18 2,14 835

21 у. о. 0,30 17 210 0,433 18 1,94 875

Численный эксперимент по влиянию степени сжатия на параметры двигателя проведен при помощи разработанной в ОАО «Коломенский завод» универсальной математической модели расчета характеристик КДВС (описание модели дано в главе 2).

Из результатов проведенного в разделе 2 данной главы исследования видно, что при существующем ограничении максимального давления цикла (Ртах-15 МПа), оптимальная по расходу топлива степень сжатия не превышает е=10,5. Однако, при ртаХ=21 МПа, степень сжатия можно повысить до е=20 (при этом расход топлива не превысит 213 г/кВтч). Поэтому численный эксперимент проведен при четырех значениях степени сжатия: е=10,5 (оптимальное значение е при Ряв*=15 МПа), е=13,5 (принятая на двигателе-прототипе е), е=20 (максимальное значение 8 при ртах=21 МПа без потери топливной экономичности по сравнению с двигателем прототипом), е=16 (промежуточное значение).

Двигатель-прототип оборудован двумя турбокомпрессорами с регистровой системой наддува. Данная система позволяет отключать один турбокомпрессор при работе на низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому в качестве расчетных были приняты винтовая характеристика при п=500 - 1000 об/мин при работе с двумя турбокомпрессорами и швартовная характеристика при п=440 - 550 об/мин при работе с одним турбокомпрессором. Выбор швартовной характеристики в качестве объекта численного эксперимента обусловлен тем, что для данного двигателя очень важным является получение относительно высокой мощности в области низких частот

вращения коленчатого вала двигателя. При этом выполнение данных требований вызывает, по известным причинам, особые трудности.

Из проведенного численного эксперимента можно сделать выводы. Повышение степени сжатия е от 10,5 до 20 привело к повышению индикаторного к.п.д. двигателя на 5 - 7% и, как следствие, к снижению удельного эффективного расхода топлива ge на 20 - 40 г/кВт ч, температуры газов перед турбиной Tg на 50 - 150 К на исследованных режимах.

В главе 4 исследуется возможность улучшения характеристик двигателя с подогревом воздуха на режиме малых нагрузок в условиях плавания судна в северных морях.

При работе судна в северных морях, температура атмосферного воздуха

достигает значений -30 °С и ниже, а температура забортной воды t>-4 °С. Это положительно сказывается на параметрах работы двигателя в области средних и высоких оборотов дизеля. Как следует из уравнения состояния р

р =----, плотность воздуха на входе в компрессор и в ресивер увеличивается,

R'T

что улучшает воздухоснабжение двигателя. Также при пониженной температуре воздуха уменьшается работа, потребляемая компрессором для сжатия воздуха. Это приводит к тому, что турбокомпрессор переходит на режим с большей степенью повышения давления и расходом. Указанные обстоятельства приводят к увеличению коэффициента избытка воздуха а и, как следствие, к снижению расхода топлива и снижению теплонапряженности деталей двигателя.

Однако, при работе двигателя по винтовой характеристике при низкой частоте вращения коленчатого вала и на холостом ходу возможно значительное ухудшение работы двигателя. В данной области режимов давление и температура воздуха на входе в охладитель низкие. При этом расход воздуха тоже низкий. В результате температура воздуха после охладителя Tint может оказаться близкой к температуре забортной воды.

Температура воздуха в ресивере оказывает существенное влияние на параметры рабочего цикла. Как установлено проф. Толстовым А. И., период задержки самовоспламенения топлива связан с температурой в ресивере по-луэмпирической формулой:

где В, С, Е - коэффициенты, зависящие от сорта топлива, режима работы и конструкционных особенностей двигателя; рк - давление в ресивере.

Период задержки воспламенения уменьшается с ростом температуры в ресивере. Это можно объяснить ускорением физико-химических реакций в цилиндре двигателя в этот период. Продолжительность этого периода воздей-

ствует на динамику всего последующего процесса горения. Таким образом, увеличение температуры в ресивере должно привести к увеличению индикаторного к.п.д. двигателя и к снижению расхода топлива.

Как известно, масса свежего заряда в цилиндре обратно пропорциональна температуре воздуха на входе в ресивер. Таким образом, увеличение температуры воздуха при прочих неизменных условиях неизбежно приведет к уменьшению наполнения цилиндра, а, следовательно, и к снижению коэффициента избытка воздуха а. Коэффициент а на режимах холостого хода и низких нагрузок при частотах вращения близких к минимальным имеет значения а > 2. Как известно, при увеличении а выше оптимального значения (°опт ~ 2) эффективный к.п.д. т|с снижается. То есть при повышении температуры в ресивере возможно повышение эффективного К.П.Д.

На одноцилиндровом отсеке двигателя ЧН26/26 проведен натурный эксперимент при различных температурах воздуха в ресивере двигателя. Цель испытаний - проверка влияния температуры наддувочного воздуха на индикаторные параметры двигателя. Испытания проводились в три этапа. На первом этапе температура воздуха в ресивере поддерживалась постоянной и равной 10 °С, на втором - 40°С. На третьем этапе температуру воздуха не удалось поднять выше 50°С из-за ограниченности технических возможностей стенда (при малых расходах воздуха возможен перегрев нагревательного элемента). На первом этапе испытаний температуру Tint не представилось возможным поддерживать ниже 10 °С. Остальные параметры поддерживались постоянными.

В качестве исследуемого был выбран следующий режим: Ре=6,64 кВт п=350 об/мин. Данный режим при пересчете на развернутый двигатель соответствует точке на винтовой характеристике судового двигателя 16 ЧН 26/26 (Ре— 168 кВт п=350 об/мин). На данном режиме двигатель работает практически как безнадцувная машина, поэтому давление на входе в ресивер и на выходе из коллектора поддерживались равными атмосферному. Остальные параметры поддерживались такими же, как на развернутом двигателе.

На каждом режиме производилась регистрация всех необходимых параметров, включая замеры состава отработавших газов, и запись диаграмм давлений газов в цилиндре и топлива перед форсункой.

По результатам эксперимента можно сделать следующие выводы:

1. Экспериментально доказано влияние температуры воздуха в ресивере на индикаторный процесс в цилиндре. Повышение Tint от 283 К до 323 К привело к уменьшению периода задержки воспламенения топлива в 2 раза и уменьшению продолжительности сгорания.

2. Повышение температуры Tint на 40 К привело к изменению параметров динамики цикла:

- максимальная скорость нарастания давления уменьшена с 0,5007 МПа/п. кв. до 0,3804 МПа/°п.кв.;

- средняя скорость нарастания давления уменьшена с 0,2993 МПа/’як.в. до 0,2269 МПаЛхк-в.;

- степень повышения давления при сгорании уменьшена с 1,525 до 1,448;

- максимальное давление цикла уменьшено с 5,86 МПа до 5,43 МПа;

- максимальная относительная скорость сгорания топлива уменьшена с

Таким образом, рабочий процесс стал более «мягкий», что приводит к уменьшению выбросов оксидов азота.

3. Повышение температуры воздуха в ресивере на 40 К привело к увеличению индикаторного к.п.д. на 0,4 %, и, как следствие, к уменьшению удельного эффективного расхода топлива на 2 г/кВт ч.

4. Повышение к.п.д. двигателя и изменение динамики цикла при увеличении Tint на 40 К привело к снижению вредных выбросов.

5. Подогрев воздуха на входе в ресивер в условиях холодного климата целесообразно применять на режимах малых нагрузок и холостого хода.

1. Методом численного эксперимента показано, что для выполнения и улучшения заданных характеристик требуется повышать максимальное давление цикла, либо применять регулирование системы воздухоснабжения.

1.1 Уменьшение площади соплового аппарата турбины на 15% приводит к увеличению давления наддува, а, следовательно, максимального давления цикла и коэффициента избытка воздуха, к.п.д. турбокомпрессора на 1,1 - 6,5 % и снижению удельного эффективного расхода топлива на 0,5 — 3,5 г/кВт ч.

1.2 Методом математического моделирования показано, что выпуск 10% выпускных газов в атмосферу позволяет снизить максимальное давление цикла на 0,7 МПа и выполнить ограничение по максимальному давлению цикла, при этом снижается давление наддува, а удельный эффективный расход топлива увеличился.

1.3 Использование регистровой системы наддува с отключаемым турбокомпрессором позволяет значительно улучшить параметры рабочего цикла и расширить область работы двигателя в области низких частот вращения коленчатого вала двигателя. Повышение давления наддува в области п<740 об/мин за счет отключения одного ТК привело к снижению расхода топлива на 8 - 10 г/кВтч, снижению температуры газа перед турбиной Т§ на 40 - 100 К и повышению к.п.д. турбокомпрессора на 2,5 - 5,7 %.

1.4 Для выполнения и улучшения заданных характеристик необходимо повышать максимальное давление цикла, либо применять регулирование системы воздухоснабжения:

- выпуск части выпускных газов, минуя турбину для ограничения ртах на режимах работы двигателя, близких к полной мощности;

- регистровый наддув для повышения давления наддува на режимах частичных нагрузок.

ВЫВОДЫ

2. Оптимизация параметров двигателя на номинальном режиме доказала целесообразность повышения максимального давления цикла.

2.1 В результате численного эксперимента показано, что повышение степени сжатия с е=10,4 до е=20 приводит к увеличению индикаторного к.п.д. двигателя и к снижению расхода топлива во всем исследованном диапазоне режимов работы двигателя.

2.2 Увеличение индикаторного к.п.д. двигателя при повышении е от е=10,4 до £=20 привело к снижению температуры газов перед турбиной и к снижению частоты вращения ротора ТК, что дает возможность увеличить мощность двигателя в области средних частот вращения коленчатого вала двигателя.

3. Натурный эксперимент по влиянию температуры воздуха в ресивере на параметры двигателя на режиме малой мощности в условиях холодного климата на одноцилиндровом дизеле 1ЧН26/26 показал следующее:

3.1 повышение Tint от 283 К до 323 К привело к уменьшению периода задержки воспламенения топлива в 2 раза и уменьшению продолжительности сгорания;

3.2 повышение температуры Tint на 40 К привело к изменению парамет-

ров динамики цикла. Снижены следующие показатели: максимальная скорости нарастания давления с 0,5007 МПа/°п.к.в. до 0,3804 МПа/°п.к.в. и максимальная относительная скорость сгорания топлива с 0,1496 К до 0,1065 У0 след/ п.к.в. ’ / п.к.в.’

ствием чего является снижение выбросов оксидов азота

3.3 повышение температуры воздуха в ресивере на 40 К привело к увеличению индикаторного к.п.д. на 0,4 %, и, как следствие, к уменьшению удельного эффективного расхода топлива на 2 г/кВтч.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Орехов С.Н., Перов К.Ю. Улучшение эксплуатационных характеристик судового двигателя при увеличении максимального давления цикла// Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2010. №1 С 81 -86. '

2. Орехов С.Н. Математическая модель рабочего процесса ДВС и ее идентификация// Электронный журнал «Наука и образование: электронное научно-техническое издание» . 2009. № 12.

3. Орехов С.Н. Оптимизация среднеоборотного дизеля с наддувом при ограничении максимального давления цикла // Электронный журнал «Наука и образование: электронное научно-техническое издание» . 2010. № 1.

ДЛЯ ЗАМЕТОК

Подписано к печати 17.11.11. Заказ №795 Объем 1,0печ.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д.5 (499) 263-62-01

61 12-5/1712

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

На правах рукописи

Орехов Сергей Николаевич

УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУДОВЫХ СРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ТУРБОНАДДУВА

05.04.02 - Тепловые двигатели

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель к.т.н. ИвинВ.И.

Москва-2011

Стр.

Содержание.....................................................................................2

Условные обозначения........................................................................4

Введение.........................................................................................6

Глава 1. Способы управления эксплуатационными характеристиками судовых дизелей с наддувам................................................................8

1.1. Основные требования к характеристикам судовых дизелей....................8

1.1.1. Скоростные характеристики.......................................................9

1.1.2. Нагрузочные характеристики.......................................................14

1.1.3. Требования к виду характеристики и ограничительные параметры........14

1.2. Улучшение расхода топлива при форсировании дизелей наддувом.........17

Выводы к разделу 1.2........................................................................23

1.3. Способы управления характеристикой двигателя регулированием системы воздухоснабжения................................................................23

1.3.1. Задачи и ограничения................................................................23

1.3.2. Способы регулирования систем турбонаддува..................................27

1.3.3. Регулирование турбины и компрессора.................. ...........................39

1.3.4. Регулирование за счет изменения фаз газораспределения и

впрыска топлива..............................................................................42

1.3.5. Использование посторонних источников энергии............................44

1.3.6. Расширение зоны работы ДВС за счет подогрева воздуха..................49

Выводы к разделу 1.3........................................................................49

Заключение к главе 1........................................................................50

Глава 2. Исследование и оптимизация винтовой и швартовной характеристик методом численного эксперимента....................................52

2.1. Расходные характеристики............................................................52

2.2. Математическая модель рабочего цикла дизеля с наддувом и промежуточным охлаждением и математическая модель турбины

и компрессора.................................................................................60

Стр.

2.3. Оценки воздействия основных факторов на характеристику дизеля методом численного эксперимента.......................................................74

2.4. Выводы к главе 2........................................................................88

Глава 3. Оптимизация основных параметров дизеля при

ограничении максимального давления цикла с учетом их влияния на эксплуатационные характеристики.......................................................89

3.1. Оптимизация s, pint, фовт на эксплуатационных режимах........................89

3.2. Математическая модель VIS и ее идентификация................................91

3.2.1. Описание математической модели................................................91

3.2.2. Идентификация математической модели VIS...................................96

3.3. Оптимизация параметров двигателя на номинальном режиме...............116

3.4. Численный эксперимент по исследованию влияния степени

сжатия на параметры двигателя на эксплуатационных режимах..................128

Выводы к главе 3.............................................................................135

Глава 4. Характеристики двигателя с подогревом воздуха на

частичном режиме в условиях холодного климата..................................136

4.1. Влияние температуры наддувочного воздуха на показатели двигателя... 136

4.2. Натурный эксперимент с подогревом наддувочного воздуха при

низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя.............................138

4.2.1. Цель испытаний.....................................................................138

4.2.2. Экспериментальная установка и объект испытаний..........................138

4.2.3. Объем и порядок проведения испытаний......................................144

4.3. Результаты испытаний...............................................................145

4.4. Выводы...................................................................................156

Выводы........................................................................................158

Список литературы.........................................................................161

Условные обозначения

Рте - среднее эффективное давление; Pint - давление наддува (в ресивере);

Тк, tK - температура наддува (за компрессором), К, °С соответственно;

Tint, tint - температура наддува (в ресивере), К, °С соответственно;

рк - давление наддува (за компрессором);

q4 - цикловая подача топлива;

Ртах - максимальное давление цикла;

s - степень сжатия в цилиндре;

УОВТ, фовт - угол опережения впрыска топлива;

KB - коленчатый вал двигателя;

п - частота вращения KB;

Птах - максимальная п;

пПот - номинальная п;

Птт - минимальная устойчивая п;

Ре - эффективная мощность двигателя;

Ре max - максимальная мощность двигателя;

Ре min - минимальная мощность двигателя;

Ре ном - номинальная мощность двигателя;

Рэкон - экономическая мощность двигателя;

ТНВД - топливный насос высокого давления;

Ttg - крутящий момент двигателя;

ВФШ - винт фиксированного шага;

ВРШ - винт регулируемого шага;

Tg - температура выпускных газов у цилиндров;

Tgi - температура выпускных газов перед турбиной;

pg - давление выпускных газов перед турбиной;

СОД - средне оборотные двигатели;

Cm - средняя скорость поршня; ТК - турбокомпрессор; птк - частота вращения ротора ТК; Gair - расход воздуха через двигатель; GT - расход газа через турбину;

7гк - степень повышения давления воздуха в компрессоре;

а - коэффициент избытка воздуха;

rj, к.п.д. - коэффициент полезного действия;

Tj¡ - индикаторный к.п.д.;

г|е - эффективный к.п.д.;

r|m - механический к.п.д.;

г|ТК - к.п.д. ТК;

МПСУ - микропроцессорная система управления;

b - удельный эффективный расход топлива;

T|v - коэффициент продувки;

ф2 - продолжительность сгорания топлива;

m - параметр формы кривой тепловыделения;

Fea - площадь соплового аппарата турбины;

рт- среднее давление трения;

Ратм - атмосферное давление;

р0 - давление перед компрессором;

рс - давление конца такта сжатия;

С, - коэффициент гидравлических потерь;

DX - относительная скорость выделения теплоты;

X - относительная количество выделения теплоты;

АСИ - автоматизированная система испытаний;

Введение

Жесткие условия конкурентоспособности современного рынка постоянно ставят перед всеми производителями среднеоборотных двигателей требования по повышению эффективности поставляемой продукции. При этом предпочтение получают производители, продукция которых обладает более привлекательными эксплуатационными свойствами. Это обстоятельство вынуждает всех изготовителей двигателей постоянно проводить научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по улучшению технико-экономических и экологических параметров двигателей при условии сохранения ресурсных показателей в различных условиях эксплуатации.

Современные двигатели обладают высоким уровнем форсировки до значений рте =29 бар. Форсирование дизелей обеспечивается за счет повышения давления наддува рш1 и цикловых подач топлива Повышение давления наддува сопровождается ростом давления конца сжатия и максимального давления сгорания ртах. Необходимость ограничения ртах особенно проявляется при уровнях рте > 20 бар, при этом наблюдается увеличение расхода топлива, если ртах ниже оптимальной величины. Ряд зарубежных фирм повышают максимальное давления сгорания до ртах=180... 200 бар.

Использование турбокомпрессоров для наддува двигателей позволяют значительно увеличить удельную и агрегатную мощности двигателя и снизить удельный расход топлива. Современные форсированные двигатели имеют давление наддува 0,35 - 0,5 МПа. Однако в этом случае наиболее остро встает проблема обеспечения работы двигателя на пониженных частотах вращения коленчатого вала двигателя, так как с ростом давления наддува на режиме полной мощности недостатки двигателя с высоким наддувом проявляются резче. Ухудшение протекания эксплуатационных характеристик двигателя связано с тем, что с ростом рте приходится применять турбины с увеличенным сечением соплового аппарата. Это обстоятельство предопределяет изменение крутизны

характеристики турбины, что при снижении нагрузки обуславливает уменьшение коэффициента избытка воздуха при сгорании, увеличение температуры газов перед турбиной, и, как следствие, ограничивает повышение мощности двигателя с наддувом на пониженных частотах вращения.

Несмотря на сложности, возникающие при создании современных высокофорсированных дизелей, заказчики диктуют свои требования к характеры-стикам двигателя. Так кроме требовании к высокой топливнои экономичности и экологическим показателям, заказчики требуют обеспечение двигателем определенной области работы. При этом зачастую в области низких частот вращения коленчатого вала, двигатель должен выдавать высокую мощность (крутящий момент).

Конструктор при создании современного конкурентоспособного двигателя должен учесть все требования и выполнить все ограничения. Для этого необходимо рассмотрение ряда научно-технических вопросов:

- правильный выбор системы воздухоснабжения и согласования ее характеристик с режимами работы двигателя;

- выбор и оптимизация таких параметров как: давление наддува, степень

сжатия 8, ртах5 УОВТ с учетом влияния на эксплуатационные режимы;

- выбор и применение регулирующих устройств, позволяющих точно согласовывать параметры двигателя и его систем.

Глава 1. Способы управления эксплуатационными характеристиками судовых дизелей с наддувом

1.1. Основные требования к характеристикам судовых дизелей

Режим работы двигателя однозначно определяют следующие параметры: частота вращения коленчатого вала п и цикловая подача топлива ц„. Следует различать характеристики двигателя и потребителя. Характеристики дизелей определяются конструкцией поршневой части, характеристиками агрегатов наддува и показателями других систем. Характеристики судна определяют обводы корпуса, конструкция винта и валопровода, условия плавания и ряд других параметров. Во время работы главного двигателя для обеспечения хода судна при различных режимах и условиях пользуются эксплуатационными характеристиками .

Для полного использования мощности дизеля и наилучшей топливной экономичности важно правильно согласовать характеристики дизеля и судна. Для оценки технико-экономических показателей двигателя обычно используют скоростные и нагрузочные характеристики. При скоростных характеристиках независимой переменной является частота вращения коленчатого вала (КВ) - п, а при нагрузочных - эффективная мощность Ре или среднее эффективное давление рте.

Для транспортных двигателей, работа которых характеризуется широким диапазоном изменения оборотов п и мощностей Ре, скоростная характеристика является основной. Скоростные характеристики судовых двигателей подразделяются на внешние и винтовые.

1.1.1. Скоростные характеристики

Внешняя характеристика представляет зависимость рабочих параметров дизеля от частоты вращения коленчатого вала при неизменной величине цикловой подачи топлива топливным насосом высокого давления (ТНВД).

Характеристика, полученная при максимальной величине цикловой подачи топлива, называется внешней характеристикой максимальной мощности (Ре max) или ограничительной (кривая 2 на рис. 1.1). Максимальная мощность-это перегрузочная мощность по сравнению с номинальной Ре ном. На режимах максимальной мощности двигатель должен работать ограниченное время. Правила Регистра РФ допускают норму максимальной мощности не более 1,1 от номинальной, а максимальная частота вращения коленчатого вала nmax может превышать номинальную пном не более чем на 3%. Завод-изготовитель определяет для двигателя номинальную частоту вращения пном и мощность Ре НОм (кривая 3), и гарантирует работу на этом режиме без ограничения во времени. В зарубежной терминологии используется понятие максимальная длительная мощность (MCR).

Полный ход судна, как правило, происходит при эксплуатационной мощности двигателя, которая ниже номинальной на 15-25% (кривая 4). На этом режиме эксплуатационной мощности и оборотов происходит длительная надежная и экономичная эксплуатация. За счет превышения номинальной (а тем более максимальной) мощности над эксплуатационной достигаются хорошие динамические качества и надежная работа дизеля во время эксплуатации. Длительная мощность, при которой достигается минимальный удельный эффективный расход топлива представляет собой экономическую мощность - Ре Экон-По зарубежной терминологии режим экономической мощности обозначаются-ECR (80-85% от MCR). На этих режимах на малооборотных дизелях достигнут удельный эффективный расход топлива Ь=154 г/кВт*ч [1].

Внешние характеристики долевых (частичных) мощностей снимают при различных и постоянных положениях дозирующего органа ниже номинального (кривые 5). Условия эксплуатации судна требуют, чтобы при минимально устойчивой частоте вращения двигатель поддерживал устойчиво необходимую минимальную мощность Ре min- Согласно требованиям ГОСТ 10150-88 минимально устойчивая частота вращения nmin не должна превышать 30% от номинальной, с ограничением продолжительности не более 4 часов. Поле допустимых режимов работы двигателя располагается между ограничительной внешней характеристикой и характеристикой наименьших нагрузок, определяемых минимально устойчивыми цикловыми подачами, а также минимально устойчивой частотой и номинальной регуляторной характеристикой частоты вращения [2,3,4].

Кривая 1 - абсолютная внешняя скоростная характеристика. Длительная работа на максимальной предельной мощности во всем диапазоне оборотов не допустима.

Главные судовые двигатели, работающие на винт фиксированного шага (ВФШ), основную часть времени работают по винтовой характеристике, которая представляет зависимость мощности и других показателей его эффективности от частоты вращения вала.

Винтовая характеристика определяется зависимостью[3, 4, 5]:

Ре=С-Пт,

где коэффициент с, зависит от параметров винта, осадки и обвода корпуса, чистоты поверхности подводной части судна, гидродинамических условий и других параметров;

m - показатель степени, который зависит от типа судна.

Рис. 1.1. Внешняя характеристика двигателя

Как правило, показатель m определяется по данным испытаний судна на режиме полного хода. В процессе эксплуатации происходит обрастание корпуса и «утяжеление» винта, т.е. при той же частоте вращения винт потребляет большую мощность. Очень часто для анализа режимов работы двигателя значение m принимают равным 3. В этом случае зависимость Ре=с-пш, называют теоретической. Значение показателя m принимают в зависимости от типа судна. Так значение ш=4,5 принимают для высокоскоростных, а т=4,0 для среднеско-ростных контейнеровозов. Для низкоскоростных судов (танкеры, сухогрузы, малые контейнеровозы) значение ш=3,5. Значение т=2,8-3,2 принимаются для судов с относительно невысокой скоростью и средним водоизмещением. Для судов с малой осадкой (глиссирующие и полуглиссирующие) характерны значения т=Т,6-1,8 и т=1,8-2,2 соответственно [2, 3, 4].

С целью увеличения крутящего момента Ttg на низких частотах вращения на суднах используют редукторы или применяют винты регулируемого шага (ВРШ), позволяющие изменять шаговые отношения H/D (отношение шага винта к диаметру). При установке винта с увеличенным шагом винтовая характеристика (рис. 1.2) смещается влево и называется характеристикой «тяжёлого» винта. При смещении винтовых характеристик вправо (отношение H/D становится меньше) и винт становится более «лёгким». Следует отметить, что ВРШ довольно дорогой в изготовлении и является сложным по конструкции.

ном

Рис. 1.2. Винтовые характеристики с ВРШ

1.1.2. Нагрузочные характеристики

По нагрузочной характеристике работают вспомогательные судовые двигатели, служащие для привода электрогенераторов, насосов, компрессоров. Частота вращения двигателя в условиях колебаний внешней нагрузки поддерживается постоянной посредством регулятора, который изменяет цикловую подачу, воздействуя на ТНВД. По нагрузочной характеристике могут работать также и главные двигатели на судах с электродвижетелями и с передачей мощности на ВРШ.

Универсальную характеристику, определяющую режимы работы двигателя во всем заданном диапазоне, удается построить при снятии нагрузочных характеристик для различных оборотов. Универсальная характеристика устанавливает связь между несколькими параметрами двигателя в системах координат: Ре-п; рте-п. На характеристике наносится изопараметрические кривые удельного расхода топлива, а в ряде случаев температуры газов перед турбиной и другие. Универсальную характеристику удобно использовать при подборе двигателя для определенного судна.

1.1.3. Требования к виду характеристики и ограничительные параметры

Работу главного двигателя следует рассматривать в составе пропульсив-ного комплекса, включающего в себя сам ДВС, корпус судна, пер�