В основе работы дизеля лежит преобразование энергии сжигаемого, топлива в механическую работу поэтому, чем больше сожжено топлива, тем большую работу сможет развить двигатель. Но количество топлива, которое может эффективно сгореть в цилиндрах за­данного размера, лимитируется, массой размещаемого в них заряда воздуха

Для увеличения массы заряда воздуха нужно увеличить его плотность. В свою очередь плотность воздуха может быть увеличена, если поднять давление воздуха и понизить его температуру Тs. Этот путь повышения мощности двигателя получил наименование наддув.

Мощность двигателя благодаря наддуву оценивается с помощью коэффициента, называемого, степенью наддува, .

Поскольку цилиндровая мощность, , то, принимая во внимание, что при наддуве геометрические, размеры цилиндра, характеризуемые постоянной С, и частота вращения n не изменяются, после подстановки и сокращения получим,

где - среднее эффективное давление, достигнутое благодаря наддуву, - среднее эффективное давление, которое имел бы двигатель без наддува.

Максимальное значение , которое было достигнуто в четырёхтактных двигателях без наддува, составляло 5,2-6,5 бар, в двухтактных – 4,5-5,5 бар. До недавнего времени степень наддува двухтактных двигателей не превышала 1,5 и четырехтактных – 2,5. В современных конструкциях двигателей степень наддува достигла 3,5-3,8 (двухтактные) и 4,5-4,9 (четырехтактные)

В зависимости от принятого привода нагнетателей наддув судовых двигателей. Подразделяют на механический, газотурбинный и комбинированный.

Механический наддув — сжатие воздуха от атмосферного давления до давления, наддува осуществляется в наддувочном агрегате (компрессоре) центробежного или объемного типа приводимом в действие через зубчатую или цепную передачу от вала двигателя.

С повышением давления мощность, отбираемая на привод компрессора, увеличивается, соответственно падает, что отрицательно сказывается на экономичности. Применение механического наддува ограничивается умеренными значениями

К преимуществам механического наддува относятся конструктивная простота, относительно невысокая стоимость дополнительного оборудования и надежность; применяют его в основном в двигателях малой мощности или в мощных двигателях в комбинации с системой газотурбинного наддува.

Газотурбинный наддув — сжатие воздуха от атмосферного дав­ления до давления наддува осуществляется в наддувочном агрега­те, представляющем собой компрессор, объединенный газовой тур­биной. В турбине, установленной в выпускном тракте двигателя, срабатывается значительная часть энергии выпускных газов, кото­рая в двигателях без наддува обычно теряется в атмосферу. Посколь­ку привод компрессора осуществляется турбиной, отпадает необхо­димость в отборе мощности от двигателя. Важно также иметь в виду, что при газотурбинном наддуве с ростом давления мощность механических потерь не меняется, а индикаторная мощность увели­чивается. В результате растет, а удельный эффективный расход топлива соответственно снижается. В этом заключается существенное преимущество газотурбинного, наддува, выгодно отличающее его от механического.

Комбинированный наддув — сжатие воздуха осуществляется в турбонаддувочном агрегате и в приводном нагнетателе, в качестве которого в двухтактном двигателе обычно используют подпоршневые полости цилиндров или навешиваемые сбоку цилиндров поршневые насосы.

В зависимости от способа включения в систему воздухоснабжения агрегатов наддувочного воздуха применяют следующие виды комбинированного наддува: последовательный (сжатие в ТК, затем навешенном компрессоре или подпоршневой полости), параллельный (сжатие в ТК и в подпоршневой полости осуществляется параллельно), последовательно-параллельный.

Поскольку при комбинированном наддуве не вся энергия, необ­ходимая для сжатия воздуха до давления наддува, отбирается от вала двигателя, а лишь ее часть, определяемая затратой мощности на сжатие в приводном нагнетателе, то при прочих равных услови­ях механический КПД двигателя с комбинированным наддувом больше двигателя с механическим наддувом и меньше двигателя с газотурбинным наддувом.

Таким образом, из сопоставления систем механического, газо­турбинного и комбинированного наддува видно, что наиболее эконо­мичен газотурбинный наддув, чем и определяется его преимущест­венное применение в судовых двигателях. К комбинированному над­дуву прибегают в тех случаях, когда энергия газов недостаточна для реализации газотурбинного наддува (ранние конструкции двигате­лей. МАН, Зульцер), при котором обязательным условием является обеспечение баланса мощностей газовых турбин и приводимых ими компрессоров: .

Литература:

Страницы 106-108 из Возницкий И.В. А.С.Пунда. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2 2010 г.и.

Страницы 247-249 из И.В.Возницкий Е.Г.Михеев Судовые дизели и их эксплуатация 1990 г.и.