Постоянное давление газов перед турбиной

Первая успешно применённая на практике система турбонаддува имела общий выпускной коллектор, т. е. являлась системой постоянного давления газов перед турбиной. Газовая турбина в этом случае работает при постоянном давлении газов перед ней. Большой объём коллектора не позволяет использовать импульс давления газов в период открытия выпускного клапана, энергия этого импульса теряется. На рисунке показана индикаторная диаграмма процессов газообмена дизеля с наддувом при постоянном давлении газов перед турбиной.

На диаграмме видна существенная потеря энергии газов (падение давления) при выпуске в коллектор большого объёма, в котором имеется постоянное давление рр. Дополнительная энергия продувки цилиндра (продувка) получается благодаря превышению давления продувки — наддува рк над давлением перед турбиной рр.

Система наддува при постоянном давлении имеет ряд существенных недостатков, которые ограничивают возможные области её применения. Так, при резком снижении нагрузки, когда происходит снижение показателя рк/рр, снижается работа, идущая на турбину, уменьшается работа, затрачиваемая на продувку, а следовательно, ухудшается качество очистки — наполнения цилиндра, двигатель резко теряет экономичность. Кроме того, турбокомпрессор при таком наддуве обладает повышенной инерционностью, медленно разгоняется, что ухудшает динамические качества двигателя (ухудшение протекания неустановившихся режимов разгонов, набросов нагрузки и т.д.).

Рис. Индикаторная диаграмма процесса газообмена двигателя с наддувом при постоянном давлении

Другой недостаток заключается в трудности обеспечения хорошей продувки при частичных нагрузках и в необходимости повышать температуру выпускных газов для работы ТК. Необходимость иметь единый коллектор большого объёма на двигателях с малым числом цилиндров приводит к возможности обратного заброса газов в цилиндры. Как для двухтактных, так и для четырёхтактных двигателей возникают проблемы запуска двигателя.

Достоинства системы наддува с постоянным давлением газов перед турбиной проявляются, если двигатель работает желательно с постоянными и полными или близкими к полным нагрузками. И конечном итоге, если удаётся поддерживать высокое отношение рк/рр, то система наддува имеет оптимальную эффективность, турбина работает с максимальным КПД. Достоинством такой системы является также относительная свобода в выборе места установки ТК на двигателе, т. к. нет необходимости в поиске оптимального расположения его для сохранения импульсов энергии от волн давления газов. Наиболее предпочтительно применение таких систем в крупных стационарных установках.