Идеальный цикл ДВС с импульсным наддувом и с наддувом при постоянном давлении

Идеальный цикл ДВС с импульсным наддувом изображен на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 – Идеальный цикл ДВС с импульсным наддувом

Идеальный цикл ДВС с наддувом при постоянном давлении изображен на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 – Идеальный цикл ДВС с наддувом при постоянном давлении

Установим следующие обозначения:

линия а-с – процесс адиабатного сжатия воздуха в цилиндре ДВС;

линия с-у – процесс изохорного подвода тепла (процесс горения в камере сгорания);

линия у-z – процесс изобарного подвода теплоты (вторая стадия горения);

линия z-в – процесс адиабатного расширения газов в цилиндре ДВС;

линия в-а – процесс изохорного отвода тепла (выпуск газов из цилиндра);

линия n-k – процесс адиабатного сжатия воздуха в компрессоре;

линия k-a – изобарный отвод тепла в воздухоохладителе;

линия a-f – изобарный подвод тепла  к рабочему телу, поступающему в турбину;

линия f-g – адиабатное расширение газа в турбине;

линия g-n – изобарный отвод тепла холодному источнику;

– степень сжатия воздуха в компрессоре;

– общая степень сжатия  ;

 – степень уменьшения объема газа в охладителе;

– количество теплоты, сообщаемое при постоянном объеме;

– количество теплоты, сообщаемое телу при постоянном давлении;

– количество теплоты, отводимое при постоянном объеме, .

Термический КПД идеального цикла ДВС с импульсным наддувом определяется по следующей формуле

.                                                (2.1)

Термический КПД идеального цикла ДВС с наддувом при постоянном давлении

                                          (2.2)

При наддуве с постоянным давлением отработавшие газы из всех цилиндров направляются в один общий газовыпускной коллектор достаточно большой емкости, а газовая турбина устанавливается в конце коллектора или если это необходимо может быть размещена даже на значительном расстоянии от двигателя. При такой системе выхлопного тракта  большая часть энергии  расширения Е₁ газа не используется вследствие потерь перетек газа в емкий коллектор, дросселировании в газо-выпускных органах, вихреобразовании и т. д.

При изолированном трубопроводе часть кинетической энергии Е₁ превращается в тепло благодаря чему объем газов увеличивается и повышается температура газов перед турбиной. Осуществление наддува при работе на газах постоянного давления является наиболее простым не требующем специальных органов выхлопного тракта и обеспечивает возможность работы газовой турбины на расчетном режиме с максимальным КПД.

При импульсном наддуве для того чтобы выхлопные импульсы не накладывались друг на друга, систему выпуска разделяют на несколько отдельных трубопроводов или ветвей достаточного малого сечения и объема. Эти ветви подводятся к одной или нескольким турбинам, расположенным в непосредственной близости к цилиндрам двигателя /6/.

Такая организация выхлопного тракта позволяет использовать помимо энергии газов постоянного давления Е₂, часть энергии расширения свободного выхлопа Е₁ и кроме того осуществлять эффективную продувку камеры сгорания. Турбину, работающую на газах переменного давления по этому способу условно называют импульсной, в связи с ее основным назначением  - эффективно срабатывать энергию волн давления выхлопных газов возникающую в раздельных трубопроводах. 

Снижение КПД турбины работающей на газах переменного давления при правильном выборе расчетного режима может быть сравнительно небольшим.

Из выше изложенного можно сделать вывод, что термический КПД идеального цикла ДВС с наддувом при постоянном давлении больше термического  КПД идеального цикла ДВС с импульсным наддувом.