Что такое компаундный двигатель

Какие бывают камеры сгорания дизельных двигателей?

Автор: Владимир Егоров Источник: icarbio.ru
19175 3

Компаундный двигатель (от англ. compound – составной) – тепловой двигатель, где расширение рабочего тела (газов, образовавшихся в результате сгорания топлива, или пара) происходит многократно.

Принцип работы: данный двигатель имеет два (или более) рабочих цилиндра разного диаметра. В случае паровой компаунд-машины (синоним парового компаундного двигателя) свежий пар из котла подается в меньший цилиндр высокого давления. Если же речь идет о поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), то рабочее тело ¬– продукты сгорания топлива – образуется непосредственно в цилиндре. Отработав там (первое расширение), рабочее тело переходит в больший цилиндр низкого давления, где совершает второе расширение. При такой схеме работы полнее используется энергия рабочего тела и, соответственно, повышается КПД двигателя.

Как правило, под компаундным подразумевают поршневой двигатель, однако существует вариант, где для утилизации остаточной энергии отработавших газов используется турбина. Такой двигатель называют турбокомпаундным.

Конструкция универсального электродвигателя

Конструкция универсального коллекторного электродвигателя не имеет принципиальных отличий от конструкции коллекторного электродвигателя постоянного тока с обмотками возбуждения, за исключением того, что вся магнитная система (и статор, и ротор) выполняется шихтованной и обмотка возбуждения делается секционированной. Шихтованная конструкция и статора, и ротора обусловлена тем, что при работе на переменном токе их пронизывают переменные магнитные потоки, вызывая значительные магнитные потери.

Универсальный двигатель

Секционирование обмотки возбуждения вызвано необходимостью изменения числа витков обмотки возбуждения с целью сближения рабочих характеристик при работе электродвигателя от сетей постоянного и переменного тока [2].

Схема универсального коллекторного двигателя

Универсальный коллекторный электродвигатель может быть выполнен как с последовательным, так и с параллельным и независимым возбуждением.

В настоящее время универсальные коллекторные электродвигатели выполняют только с последовательным возбуждением .

Компаундный паровой двигатель

Упрощённая схема паровой компаунд-машины тройного расширения:
Пар высокого давления (красный цвет) от котла проходит через двигатель, выходя в конденсатор при низком давлении (голубой цвет).

Большим минусом компаунд-машины, который выявило применение на паровозах, является невозможность трогания, если поршень в цилиндре высокого давления остановился в мертвой точке. Чтобы преодолеть этот недостаток паровозы с компаундной паровой машиной получили сложные приборы трогания, подающие кратковременно свежий пар сразу в два цилиндра.

На паровозах использовалось несколько вариантов компаундов:

• цилиндры высокого и низкого давления располагаются параллельно один под другим снаружи рамы и работают на общий ползун. Данную схему имели паровозы американской постройки серий «B» и «X»;
• цилиндры располагаются последовательно на общем длинном штоке (тандем-машина). По такой схеме строились российские паровозы серий «Р» и «П»;
• Система де Глена — дополнительные цилиндры располагаются внутри рамы и работают на коленчатую ось. По данной схеме выпускались паровозы серии «У», а также опытный чехословацкий паровоз «18-01». В поздних сериях паровозов компаунд-машины не применялись из-за присущих им недостатков, добиваясь экономичности за счет перегрева пара.

Существенный вклад в изучение и применение паровой компаунд-машины на паровозах внёс российский инженер Александр Парфеньевич Бородин.

Основные характеристики

Для большей информативности и максимального удобства, все важнейшие характеристики семейства двигателей серии К сведены в таблицу, представленную ниже:

К8	KF	KJ-ZEM	KL
Тип	4-х тактный, бензиновый	4-х тактный, бензиновый	4-х тактный, бензиновый	4-х тактный, бензиновый
Объём	1845 см3	1995 см3	2254 см 3	2497 см3
Диаметр и ход поршня, мм	75×69,6	78×69,6	80,3 х 74,2	84,5×74,2
Клапанный механизм	DOHC с ременным приводом	DOHC с ременным приводом	DOHC с ременным приводом	DOHC с ременным приводом
Количество клапанов	4	4	4	4
Расход топлива, л/100 км	4.9 — 5.4	05.07.2010	5.7 — 11.8	5.8 — 11.8
Степень сжатия	9.2	9.5	10	9.2
Максимальная мощность, Л. С /об. мин	135 / 6500	170 / 6000	220 / 5500	200 / 5600
Максимальный крутящий момент, Н*м/об. мин	156/4500	170/5000	294 / 3500	221/4800
Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм	650x685x655	650x685x660	660х687х640	620x675x640
Применяемое топливо	АИ-95	АИ-98	АИ-98	АИ-98

Также следует добавить, что ресурсы двигателей в серии К различны и зависят от объёма, а также наличия турбокомпрессора. Так, например, приблизительный ресурс модели К8 будет составлять 250-300 тысяч км. Жизнеспособность двигателей KF может достигать и 400 тысяч км, а вот ситуация у KJ-ZEM немного иная.
Данный мотор оснащается турбокомпрессором, который увеличивает мощностные показатели, жертвуя при этом своей надёжностью. Поэтому его пробег составляет около 150-200 тысяч км. Если говорить о KL-двигателях, то их ресурсный запас достигает 500 тысяч км.

Для справки! Любой двигатель имеет свой серийный номер, в том числе и серия К от Мазды. В данные двс во всех своих модификациях информация о номере размещена на специальной площадке, которая расположена с правой стороны двигателя, ближе к поддону. Следует отметить, что серийный номер двигателя также может дублироваться на одной из головок блока цилиндров, в нижней части передней пассажирской двери, под лобовым стеклом. Всё зависит от марки автомобиля!

Портативные электроагрегаты

В отличие от генераторов, работающих на электростанциях, портативные генераторы, которые можно брать с собой куда угодно, не сидят сиднем на источниках своих энергий,

• как тепловые, к которым раньше подвозили уголь по железной дороге, а теперь протянули трубы с газом;
• как гидроэлектростанции, сидящие на реках и плотинами своими перекособочившие в них все режимы вод и паводков;
• как атомные станции, которые… тоже не потащишь с собой в деревню.

Есть сейчас еще ветровые станции и станции на солнечных батареях. Это хорошо и перспективно, но гораздо менее мобильно и просто, чем обыкновенный дизель-генератор.

Он работает по принципу«omnia mea mecum porto» («все свое ношу с собой»).

Электроагрегаты используются давно, с самого начала электрификации. Это обычный резервный источник энергии. На случай аварии питания важных объектов — больниц, цехов, систем связи, управления. Или для питания мобильных систем: кораблей, поездов¸ полевых экспедиций и бригад разного профиля, для жизни в условиях кочевого быта.

Выпускаются поэтому мобильные электроагрегаты очень широкого диапазона мощностей и размеров, а также цен.

Практическое применение

Компания Scania нашла широкое применение для турбокомпаунда в разрабатываемых ей дизельных двигателях для грузовых автомобилей.

Для примера можно взять дизельный двигатель DT 12 02, разработанный компанией в 2001 году и имеющей 12 цилиндров.

Если раньше, работая как обычный турбо дизель DT 12 02 развивал мощность 420 л.с., то после внедрения турбокомпаундого блока его мощность возросла до 470 л.с.

Турбокомпаундый блок может устанавливаться практически на любые дизельные двигателя для грузовых автомобилей от компании Scania, было бы желание заказчика.

Чтобы было понятно, благодаря внедрению турбокомпаунда было достигнуто:

1. Повышение мощности двигателя при не относительно не высоких частотах вращения коленвала двигателя;
2. Экономия топлива;
3. Устойчивость работы двигателя при резких перепадах в режимах работы автомобиля;
4. Мягкая, без рывковая работа двигателя, что достигается постоянной передачи дополнительной мощности от турбокомпаунда к коленвалу, благодаря чему выравнивается пульсация нагрузок.
5. Более комфортное вождение автомобиля, на котором установлен турбокомпаунд.

Технологии не стоят на месте. Стремление увеличения эксплуатационных качеств двигателей за счет его скрытых возможностей является перспективным направлением для многих автомобильных компаний и пример с турбокомпаундом, который реализовала компания Scania, является хорошим примером для подражания.

ТОП-4 заливочных компаундов

Формовочные компаунды, отвечающие жестким критериям современной промышленности, широко представлены в линейках брендов Molykote, Dow Corning, у других производителей.

Dow Corning 4

Этот компаунд применяется как герметизирующая смазка и электрическая изоляция. В его основе – силиконовое масло. Состав включает кремнеземный наполнитель и специальные жидкости, придающие ему повышенную химическую стойкость.

У DC 4 есть пищевой допуск. Он также может использоваться в системах зажигания судов, самолетов, машин, клеммах батарей, переключателях. Совместим с резиной и пластиком, подходит для герметизации уплотнителей из этих материалов.

Компаунд обладает высокой диэлектрической прочностью, отталкивает воду, не имеет запаха. Густая консистенция и первоначальные свойства сохраняются при температурах от -55 до +200 градусов.

Dow Corning 340

Теплопроводящий материал на основе силикона и оксида цинка. Используется как высокоэффективная промежуточная среда для поверхностей из металла, керамики, пластика, которым необходима стабильная теплопередача.

При нанесении компаунд заполняет все микротрещины и углубления на обрабатываемых поверхностях, препятствуя образованию воздуха между двумя соединяемыми элементами.

Диэлектрическая паста характеризуется отличными адгезивными свойствами, механической стабильностью, низкой испаряемостью. Работает при температурах от -45 до +200 градусов.

Наносится на предварительно обезжиренные, очищенные, высушенные поверхности.

Molykote 111

Термо- и морозостойкий состав для смазывания, надежной герметизации, изоляции жарочных устройств, автономных духовых шкафов, газовых плит, котлов, запорной арматуры, электрических контактов, уплотнений, других комплектующих промышленного оборудования.

Обеспечивает защиту от влаги, коррозии, термического воздействия, не смывается водой. Совместим с большинством пластмасс и эластомеров.

В качестве загустителя используется метилсиликоновое масло. Вязкая консистенция сохраняется при -40 и +204 градусах.

Weicon Urethan

Безусадочный компаунд от немецкого производителя, используемый в производстве новых форм, гибких форм, резиновых деталей. Состав подходит для ремонта элементов, поврежденных износу вследствие вибраций, динамических нагрузок.

Компаунд создает прочное защитное покрытие, быстро отверждается, имеет высокую прочность на разрыв. В основе состава – полиуретан. Время, необходимое до полного затвердевания – 48 часов. Температурный диапазон – от -60 до +90 градусов.