2. Выбор схемы воздухоснабжения и агрегатов наддува.
Весь цикл рабочего процесса в цилиндрах дизеля совершается за один оборот коленчатого вала. Очистка цилиндра от отработавших газов, продувка и зарядка его свежим воздухом происходят в районе нижней мертвой точки (н. м. т.) поршня.
В начале открытия выпускных клапанов, за ~ 84° до нижней мертвой точки поршня, начинается свободный выпуск газов из цилиндра дизеля. К моменту открытия продувочных окон (во втулке цилиндра) верхней кромкой головки поршня (46° до н. м. т.) давление газов в цилиндре становится ниже давления воздуха в ресивере дизеля и воздух начинает поступать в цилиндр через окна, продувая его и заполняя. Зарядка цилиндра воздухом заканчивается к моменту закрытия продувочных окон верхней кромкой головки поршня уже при его ходе вверх. В это же время закрываются выпускные клапаны и при дальнейшем движении поршня вверх происходит сжатие воздуха в цилиндре. За 17—20° до верхней мертвой точки поршня в цилиндр подается топливо топливным насосом высокого давления через распылитель форсунки. Количество подаваемого топлива на цикл (цикловая подача) строго определяется регулятором, устанавливающим рейки топливного насоса в положение, соответствующее заданному режиму работы дизеля. Топливо, смешиваясь со сжатым горячим воздухом, воспламеняется, и выделяемое при его сгорании тепло повышает давление газов в цилиндре дизеля, которое достигает своего максимального значения за верхней мертвой точкой, когда поршень под его воздействием движется вниз, совершая при этом так называемый «рабочий ход». По мере движения поршня вниз давление газов в цилиндре снижается, и с началом открытия выпускных клапанов начинается следующий цикл рабочего процесса в цилиндре дизеля.
Из общего количества тепла, введенного в цилиндры дизеля с топливом, на полезную работу, выражаемую эффективной мощностью.
передаваемой коленчатым валом, расходуется около 37%. Остальное тепло расходуется с выпускными газами (~ 34%), отводится охлаждающей водой ~ 15% и маслом — 8%, а также передается в окружающую среду от нагретых наружных поверхностей дизеля.
Рабочий воздух подается в дизель двумя свободными турбокомпрессорами, работающими от энергии выпускных газов, поступающих и турбинам из коллекторов, связывающих газовые полости крышек цилиндров и газовых улиток турбин. Из-за недостатка мощности турбин для обеспечения подачи необходимого количества воздуха в цилиндры дизеля для их продувки и полного сгорания топлива в системе воздухоснабжения имеется воздушный нагнетатель центробежного типа с механическим приводом от коленчатого вала.
Воздух от турбокомпрессоров к приводному нагнетателю подается через охладитель, который увеличивает экономичность работы дизеле и снижает теплонапряженность деталей цилиндро-поршневой группы. Достигается это тем, что промежуточное охлаждение воздуха, повышая к. п. д. турбокомпрессора, увеличивает производительность системы воздухоснабжения, вследствие чего тепловой процесс в цилиндрах дизеля проходит при большем коэффициенте избытка воздуха и меньшей средней температуре цикла.
В цилиндры дизеля воздух подводится через продувочные окна из воздушной полости блока, расположенной между средним и нижним опорными поясами втулок цилиндров. Для уменьшения пульсации давления воздуха полость эта увеличена за счет объема двух коллекторов, приваренных по бокам блока. На торцах этих коллекторов установлены клапаны, предохраняющие дизель от резкого повышения давления в воздушной полости в случае воспламенения в ней паров масла. Лючки на коллекторах предназначены для осмотра состояния деталей цилиндропоршневой группы через продувочные окна во втулках цилиндров.
Для обеспечения безопасного теплового состояния дизеля все его детали, омываемые рабочими и выпускными газами, охлаждаются водой. Головка поршня охлаждается маслом из системы смазки дизеля. Чтобы повысить мощность газовых турбин, коллекторы выпускных газов не имеют охлаждения. Схема наддува представлена на рис.1.
Рис.1. Схема наддува:
Д - дизель; Т - турбина; K1, K2 - компрессоры;
ХНВ - охладитель наддувочного воздуха; Р - редуктор