Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

[Владимир Александрович]

Насколько я понимаю Лутц применил точно такую же схему, которую предлагаете Вы на этих ссылках. Только вместо линейных СПГГ он предложил использовать вращающийся СПГГ в виде спРЛДгг. Или я что-то не понимаю? прошу пояснить.
Наверх 

        Геннадий, разница между СПГГ и СПРЛД принципиальная. Там же на стр. №15 в посте №495 уже дано разъяснение. Повторюсь еще раз применительно в Вашему случаю. В классическом СПГГ вся мощность развиваемая поршнями рабочего цилиндра в процессе хода расширения полностью на 100% поглощается внутри СПГГ. Через тронки поршней вся мощность цилиндра прямо и непосредственно передается компрессорным поршням большего диаметра и буферной полости (для запасения энергии на обратный ход поршней к ВМТ). Площадь компрессорных поршней примерно в 6-6,5 раз больше площади поршня рабочего цилиндра. При таком соотношении площадей наступает баланс работ всех полостей между собой, параметры цикла получаются достаточно напряженными, поэтому  можно утверждать, что мощностные возможности рабочего цилиндра используются полностью.  Таким образом, не в отдельной лопаточной машине, а в компрессорных полостях производится предварительное сжатие воздуха, который затем через ресивер и окна цилиндра продувает и наддувает его.
       Работа цилиндра поглощена внутри СПГГ, а где полезная работа спросите Вы?
       Вот тут и вся изюминка. Цилиндр работает с высокой степенью наддува 4,5-5 атм и после открытия выхлопных окон горячий газ устремляется в выхлопной трубопровод и смешавшись там с продувочным воздухом понижает там свою температуру и выравнивает давление. Температура на максимальном режиме устанавливается 760-820[sup]0[/sup]К и давление 4-4,3атм при соответствующем расходе. Вот с этого теплосодержания и напорности на 100% и снимается внешняя полезная работа, например, в турбине. В этом случае турбина полностью работает на выходной вал потребителя (винт, колесо и т.п.).
        Теперь о схеме Лунца.  Вы утверждаете, что это круговой СПГГ. Значит надо полагать, что механического соединения РЛД с выходным валом нет. Одна тройка лопастей синхронизирована между собой по секциям, другая тройка свободно болтается. Оставим в стороне вопрос запуска такого газогенератора. Я уже объяснял, что в таком варианте мощность рабочего цилиндра не может быть использована полностью, потому-что ее нечем поглотить - площади лопаток смежных лопастей одинаковые.  Единственный вариант соединение  секций РЛД с выходным валом, но это уже будет МГГ.
В варианте кругового СПГГ цилиндры не смогут развивать требуемой мощности да и ее турбина вынуждена будет отдавать турбокомпрессору для создания наддува полостей РЛД.
         В варианте МГГ мощность полостей РЛД может быть использована более полно, т.к. ее избыток механически передается на общий вал, что облегчает работу турбине, вынужденной крутить турбокомпрессор.  Но этот вариант будет неоправданно сложным, а потому и менее надежным.
         Использование классического СПГГ в малоразмерных СУ как показано на стр.№17 упрощает многие вопросы компоновки, производства, запуска, обслуживания, ремонта. Требуется создать надежные программы управления режимом и топливную аппаратуру.
         
    

 

[Владимир Александрович]

Допустим, если пробовать применить для этой цели автомобильные агрегаты турбонаддува или их части, как ваше мнение, это возможно?

     Возможно, если агрегат отбалансировать без центробежного компрессора - только с центростремительной турбиной. Освободившийся конец сделать входным валом в редуктор винта.

Например возьмем готовый турбонаддув от движка сил на 300, какую мощность он способен "скушать" от СПГГ? 

        Выбирая агрегат турбонаддува, надо обязательно располагать его характеристиками. Иначе нельзя рассчитать модули СПГГ. Мощность турбины турбоагрегата за минусом механических потерь в редукторе и опорах будет равна мощности передаваемой на винт. Далее решается вопрос сколько модулей СПГГ надо изготавливать, какой схемы и размерности. Легче всего делать неуравновешенные бензиновые модули в блоке из 2-х, 3-х, 4-х штук. В них топливо теряемое при продувке может дополнительно дожигаться в форсажой камере перед турбиной. Мощность СУ кратковременно можно поднять еще на 30-40%. К тому же нет проблемы с топливоподающей аппаратурой. Можно использовать карбюраторы. 

 

[МаГент]

Возможно, если агрегат отбалансировать без центробежного компрессора - только с центростремительной турбиной. Освободившийся конец сделать входным валом в редуктор винта.

Следовательно, как я понял, выход газа СПГГ подается на турбину, а та уже крутит вал и редуктор пропеллера. Получается что поршень компрессора СПГГ в сочетании с турбиной фактически играет роль коленвала?

Выбирая агрегат турбонаддува, надо обязательно располагать его характеристиками. 

Какие именно характеристики нужно знать, или под какие характеристики подбирать турбину?

Мощность турбины турбоагрегата за минусом механических потерь в редукторе и опорах будет равна мощности передаваемой на винт.

Видимо часть сжатого в СПГГ воздуха используется в качестве наддува для КС СПГГ?

Легче всего делать неуравновешенные бензиновые модули в блоке из 2-х, 3-х, 4-х штук.

Разумно. Вопрос. В СПГГ энергия сгорания и расширения РС преобразуется в кинетическую энергию поршня, а затем в потенциальную энергию сжимаемого газа (воздуха). Разумно при этом выхлопные газы так же выводить в напорный коллектор и использовать их энергию для работы турбины. теперь вопрос: что будет, если РХ поршня в СПГГ сделать укороченным, типа открывать клапан выпуска почти сразу после начала РХ? Например на уровне 25% от хода сжатия? Это позволит (теоретически) уменьшить соотношение площадей рабочего и компрессорного поршней, снизить массу подвижной части, увеличить частоту работы, и передавать через выхлопные газы в коллектор значительно бОльшую часть энергии, чем первом случае, минуя двойное преобразование ее. Ваше мнение?

 

[Бульдог Бронсович Дизеленко]

Возможно, если агрегат отбалансировать без центробежного компрессора - только с центростремительной турбиной. Освободившийся конец сделать входным валом в редуктор винта.

Следовательно, как я понял, выход газа СПГГ подается на турбину, а та уже крутит вал и редуктор пропеллера. Получается что поршень компрессора СПГГ в сочетании с турбиной фактически играет роль коленвала?

Выбирая агрегат турбонаддува, надо обязательно располагать его характеристиками. 

Какие именно характеристики нужно знать, или под какие характеристики подбирать турбину?

Мощность турбины турбоагрегата за минусом механических потерь в редукторе и опорах будет равна мощности передаваемой на винт.

Видимо часть сжатого в СПГГ воздуха используется в качестве наддува для КС СПГГ?

Легче всего делать неуравновешенные бензиновые модули в блоке из 2-х, 3-х, 4-х штук.

Разумно. Вопрос. В СПГГ энергия сгорания и расширения РС преобразуется в кинетическую энергию поршня, а затем в потенциальную энергию сжимаемого газа (воздуха). Разумно при этом выхлопные газы так же выводить в напорный коллектор и использовать их энергию для работы турбины. теперь вопрос: что будет, если РХ поршня в СПГГ сделать укороченным, типа открывать клапан выпуска почти сразу после начала РХ? Например на уровне 25% от хода сжатия? Это позволит (теоретически) уменьшить соотношение площадей рабочего и компрессорного поршней, снизить массу подвижной части, увеличить частоту работы, и передавать через выхлопные газы в коллектор значительно бОльшую часть энергии, чем первом случае, минуя двойное преобразование ее. Ваше мнение?

Это насчёт Вашего предположения о раннем открытии выпуска у Лутца? Можно было у Лутца, можно и в СПГГ. Но:
Выхлопной газ будет значительно горячее, а продувочного воздуха будет в разы меньше, и разбавлять газ будет практически нечем, так как работа газа на компрессорном поршне будет меньше. Вследствие сего ладить силовую турбину из автомобильной уже не выйдет, понадобятся более жаростойкие сплавы - или сразу поршневая ОРМ. (Владимир Александрович тут где-то упоминал, что при избытке объёма этого воздуха около 4:1(ЕМНИП) в цилиндре остаются три четверти(ЕМНИП же), наддувая его, а одна попадает вслед за газом в предтурбинный коллектор).
Хотите увеличить частоту за счёт уменьшения амплитуды? Примените турбонаддув (Владимир Александрович, не пинайте сразу, прочитайте дальше!) и наддувайте первую ступень компрессора СПГГ без интеркулера, рассчитав соотв. местонахождение окон в раб. цилиндре, и используйте карбюрированную смесь либо очень ранний впрыск топлива в цилиндр, чтобы при определённой фиксированной температуре сжимаемого воздуха (с турбонаддувом будет достигаться раньше) добиться зажигания. Это возможно, конечно, только в несбалансированной схеме СПГГ с рабочими цилиндрами на обоих концах, где от инерции рабочий ход зависит мало. Также могут быть проблемы с расположением окон для наддувного и безнаддувного режимов работы, и, возможно, с детонацией при сильном турбонаддуве и вытянутой результирующей камере сгорания.
"По-моему, так."(с)

 

[JohnDoe]

Какие именно характеристики нужно знать, или под какие характеристики подбирать турбину?

Массовый расход(кг/сек), температуру, давление(перепад его). Потом берём турбокарту ТКР и смотрим, подходит нам турбина или нет. Перепад давления покажет нужна ли одно- или многоступенчатая турба. На 4 атм. нужна 2-х ступенчатая.

Видимо часть сжатого в СПГГ воздуха используется в качестве наддува для КС СПГГ?

Вообще обычно ВЕСЬ сжимаемый воздух продувается через рабочий цилиндр. Тут тебе и хорошая очистка и охлаждение "изнутри"(снижение потерь в стенки) и наддув(при необходимости). Безнаддувный СПГГ конечно возможен, но нерационален.
Укорачивать РХ, повышая температуру газов можно, но, как уже отметили, это приведёт к повышению требований к материалам, маслам и пр. КПД турбы вырастет, но стоит ли это многократного удорожания?
ИМХУ.

 

[Владимир Александрович]

Получается что поршень компрессора СПГГ в сочетании с турбиной фактически играет роль коленвала? 

      Почему поршень компрессора СПГГ? Турбина преобразует энергию газа, генерируемого СПГГ в полезную механическую работу на валу. СПГ выступает только в роли генератора газа определенной температуры, давления и расхода.

Какие именно характеристики нужно знать, или под какие характеристики подбирать турбину?

      Джон правильно перечислил "Массовый расход(кг/сек), температуру, давление(перепад его)".

Разумно при этом выхлопные газы так же выводить в напорный коллектор и использовать их энергию для работы турбины.

      Так оно и делается. Разве из прочитанного это не ясно?

что будет, если РХ поршня в СПГГ сделать укороченным, типа открывать клапан выпуска почти сразу после начала РХ? Например на уровне 25% от хода сжатия? Это позволит (теоретически) уменьшить соотношение площадей рабочего и компрессорного поршней, снизить массу подвижной части, увеличить частоту работы, и передавать через выхлопные газы в коллектор значительно бОльшую часть энергии, чем первом случае, минуя двойное преобразование ее.

       Это совершенно ни к чему и просто вредно. Нарушится баланс работы полостей и все характеристики установки ухудшаться. СПГГ достаточно хорошо исследованы. Есть литература по расчету этих агрегатов, где разработаны все вопросы. Надо изучить теорию и большинство вопросов, подобных последнему отпадут сами собой. Без изучения теории и методик расчета браться за создание двигателя чистейшая авантюра и пустая трата времени.

 

[Владимир Александрович]

Владимир Александрович тут где-то упоминал, что при избытке объёма этого воздуха около 4:1(ЕМНИП) в цилиндре остаются три четверти(ЕМНИП же), наддувая его, а одна попадает вслед за газом в предтурбинный коллектор

      Коэффициент продувки цилиндра может быть разным от 1,25 до 2,0. Он задается и реализуется в процессе расчетов исходя опять же из необходимости обеспечить нужные параметры установки и силового газа покидающего СПГГ и направляющегося к турбине. Например, если перед турбиной нужно давление 6атм, то поршневой компрессор должен рассчитываться на давление 7атм. При этом соотношение площадей компрессора и рабочего цилиндра  и общий расход воздуха через СПГГ уменьшится и наоборот.

 

[МаГент]

Получается что поршень компрессора СПГГ в сочетании с турбиной фактически играет роль коленвала? 
      Почему поршень компрессора СПГГ? Турбина преобразует энергию газа, генерируемого СПГГ в полезную механическую работу на валу. СПГ выступает только в роли генератора газа определенной температуры, давления и расхода.

Если сравнить СПГГ+турб и вальный ДВС, то видно, что в обоих есть выход вала и "горячий" поршень. Но у первого есть
холодный поршень+турб, а у второго КШМ. Следовательно "поршень компрессора СПГГ в сочетании с турбиной фактически играет роль коленвала".

Джон правильно перечислил "Массовый расход(кг/сек), температуру, давление(перепад его)".

Это хорошо, но где их можно узнать (в отношении к автотурбинам)? Если мы знаем параметры ДВС и видим в магазине (или на свалке) турб от него, как нам узнать на что способна эта турбина? Например двс на 300 сил, 6 литров, 8 цилиндров. Можно предположить,  (исходя из общих представлений) что по валу турбонагнетателя передается мощность порядка 15-20 кВт, расход газа 6/8*4*6000*2=36000 нормальных литров (забыл как перевести в массу), перепад примерно 2.5 атмосферы, температура 700-800 градусов. Какой СПГГ (хотя бы по мощности) должен работать на такую турбину, верно ли я прикинул параметры турбины, какой потребуется редуктор, какова получится тяга?
Хочу пояснить, это не то чтобы я хотел использовать ваши мозги в личных целях,  😉 мы ведь ведем техническую дискуссию, интересно ваше мнение, коллеги.

Это совершенно ни к чему и просто вредно. Нарушится баланс работы полостей и все характеристики установки ухудшаться. СПГГ достаточно хорошо исследованы. Есть литература по расчету этих агрегатов, где разработаны все вопросы. Надо изучить теорию и большинство вопросов, подобных последнему отпадут сами собой. Без изучения теории и методик расчета браться за создание двигателя чистейшая авантюра и пустая трата времени.

Понятно, но вот коллега рассмотрел намного подробнее:

можно и в СПГГ. Но:

Спасибо ему за это. Естественно почитать методики стоит, но важнее ( и не всегда в методиках это поясняется) фундаментальное понимание теории, хотя бы на уровне потоков энергии. Об этом я и спрашивал.

 

[Владимир Александрович]

Это хорошо, но где их можно узнать (в отношении к автотурбинам)? 

      Характеристики турбонаддувных автотурбин надо искать в справочной литературе и проспектах производителей. При сравнении известных и неизвестных изделий за основу можно взять площадь входного патрубка улитки корпуса турбины. При подборе агрегата площадь входного сечения подводящего канала наиболее важна, т.к. остальные параметры близки и их диапазон Вы назвали. Если мощность турбины 15-20 кВт, то, такой турбиной можно снабдить каждый модуль СПГГ. Потребная газовая мощность СПГГ для нее будет равна 17-22кВт с учетом потерь давления в газовой магистрали до турбины.
Потери в редукторе небольшие и зависят от его типа и числа ступеней редукции. В первом приближении с запасом можно принимать КПД редуктора 0,95. Расчет статической тяги винта уже требует учета условий полета, чтобы подобрать его оптимальный диаметр, шаг установки лопастей, число оборотов и максимальную крейсерскую и статическую тягу для располагаемой мощности. В интернете есть упрощенные методики расчета винтов, которые можно применять на практике. 
 

 

[JohnDoe]

Это хорошо, но где их можно узнать (в отношении к автотурбинам)?

Практически на все автомбильные турбокомпрессоры(ТКР) турбокарты(графики режимов компрессора и турбины) есть в интернете на сайте производителя. У забугорников точно, например,  Гаррета. Заходите на сайт, ищете модель ТКР-а (обычно маркировка вбита на корпусе или шильдике) и смотрите. С отечественными ТКР хуже,инфу нужно долго "рыть", но массовый расход и температура (на номинальном  максимальном режимах) обычно указанна в характеристиках ТКР. Например Турбокомпрессор ТКР-11С1 Но по турбокарте видно весь диапазон.

 

[Владимир Александрович]

Здесь можно прочитать про одно из первых применений СПГГ на тракторе фирмой Форд: http://strangernn.livejournal.com/784422.html ,
а здесь одна из методик расчета рабочего процесса, выполненная студентом 
http://vunivere.ru/work6674

 

[Владимир Александрович]

Информацию об отечественных турбокомпрессорах и их характеристиках можно проработать здесь, пробежавшись по страницам:
http://fs.nashaucheba.ru/docs/302/index-2645.html?page=18

По этому адресу http://yellow.com.ua/companyrus.aspx?c=3720 данные современных СПГГ не авиационного исполнения от Харьковского конструкторского бюро.

А здесь можно полюбоваться работой упрощенной модели свободнопоршневого двигателя неуравновешенной схемы, совмещенного с линейным электрогенератором: http://server1.nirvana.fm/video/watch?v=CwcAAIC_AAA

 

[Бульдог Бронсович Дизеленко]

Понятно, но вот коллега рассмотрел намного подробнее:

можно и в СПГГ. Но:

Спасибо ему за это. Естественно почитать методики стоит, но важнее ( и не всегда в методиках это поясняется) фундаментальное понимание теории, хотя бы на уровне потоков энергии. Об этом я и спрашивал.

Ту-ту-ту. Это не "подробнее" было, для этого у меня времени катастрофически не хватило. Это - навскидку, что - оченно теоретически, хотя на одном проекте СПГГ, который приводил десятком-другим Владимир Александрович, есть И полноразмерный компрессорный поршень, И турбонаддув после рабочей турбины, хотя там, вероятно, о регуляции мощности с его помощью и речи быть не может - возможно и какие могут быть проблемы.

Ещё разок, полнее, в качестве провокации комментариев, так как кучу проблем я, скорее всего даже и не углядел, а решения могут быть разнообразными 😉


Во-первых, СПГГ с турбонаддувом в качестве регулятора мощности ДОЛЖЕН будет быть несбалансированный СПГГ с дизелями по концам и компрессором посерёдке, чтобы снизившаяся при раннем достижении баланса работ скорость и инерция поршня не заглушили бы его. Само по себе не проблема, но может быть трудно бороться с вибрациями.


Так как мы ищем уменьшения амплитуды на высокой мощности, надо создать для неё предпосылки.

Это будет, во-вторых, либо регулируемое по времени, либо зависимое от температуры наддува "спонтанное" зажигание. Если для этого, скажем, применить ранний впрыск, получится, как писал выше Владимир Александрович, медленное "плёночное" смесеобразование; правда, можно применить небольшой калоризатор в башке цилиндра, разогрев топлива от теплообменника на выхлопе, распылительный стакан Бронса или ещё что-нибудь/всё вместе, но надо в любом случае туго шевелить рогом

и

в-третьих и в-самых-невкусных,
необходимо обеспечить как своевременное открытие, так и закрытие продувочных окон при любой амплитуде поршня (а так как мы планируем при применении турбонаддува достигать баланса работ раньше, то в этом режиме и ход поршня призван быть значительно короче).
Как пригодное для обоих (турбированного и нетурбированного) режимов, а следовательно, компромиссное расположение окон при этом отзовётся на качестве продувки и наддува цилиндра, я, например, не берусь даже догадываться.
Очень может быть, что придётся ввести управляемый и адаптивный газообмен с помощью гильз, шторок и/ли клапанов в башке.

В-четвёртых, наконец, необходимость "эмулировать" в дизельном цилиндре в турбированном режиме условия "спонтанного"(в кавычках, потому как оптимально выверенного!) зажигания не турбированного режима. Иначе либо КПД рухнет ниже всяких плинтусов по причине раннего зажигания и недобора степени сжатия, либо поздним зажиганием наддув увеличим, а ход поршня СС не уменьшим или тоже увеличим - будет, возможно, тоже больше газа, но продувочный воздух вследствие собственной высокой температуры не охладит ни выхлопных газов (рабочей турбине каюк), ни выхлопного окна, ни поршня. В худшем случае можно поздним зажиганием довести до детонации или заглушить наш двигун.
Это значит, что  придётся

либо обеспечивать КАК давление, ТАК и температуру воздуха в цилиндре после закрытия окон на уровне соответствующей недобираемой в турбированном режиме поршнем геометрической степени сжатия, для чего придётся применить промежуточный охладитель воздуха меж турбокомпрессором и компрессором СПГГ, причём с управляемым водяным охлаждением,

либо охлаждать наддувный воздух и как-то играть температурой топлива (можно применить несколько ступеней теплообменников - хладагент-топливо, нагрев топлива от головки цилиндра, нагрев от выхлопного тракта), параметрами впрыска (формой струи, давлением), моментом впрыска (уже сильное усложнение топливоподачи, с необходимостью отслеживать давление и температуру наддувного воздуха от ТК).

Скорее всего при этом так же придётся при переходе с одного режима на другой как-то нарочито стабилизировать амплитуду поршня, а резко подавать наддувный воздух не получится.

Уф.

Ну и в-пятых, напоследок: КПД установки при отбора мощности газов на наддув несколько снижается; а ещё не факт, что экономия амплитуды, рост кол-ва рабочих ходов и соотв. мощности выйдут настолько значительными, чтобы оправдать это снижение КПД и, скорее всего, всё равно значительно более высокую температуру выхлопных газов и подорожание рассчитанной на более напряжённый температурный режим установки отбора мощности.
Скорее всего придётся для того, чтобы обеспечить И наддув, И продувку необходимого количества воздуха в выхлопной тракт, да ещё на разных режимах, гонять турбокомпрессор большего газопотребления, чем необходимо было бы теоретически для "просто наддува", и вводить управляемый адаптивный газообмен, чтобы продувать в выхлопной тракт ровно столько воздуха, сколько надо.

Сложно. Стоит ли овчинка выделки, надо будет долго и нудно считать. А ещё круть СПГГ - в его простоте.
Вывод: Турбонаддув СПГГ - скорее всего возможно, тем более уже предлагался, но целесообразна, скорее всего, либо небольшая его степень ("лёгкий" форсаж), либо использование подключаемого мощного ТК с промежуточным охладителем для перевода СПГГ в режим компрессора, когда надо сжать много-много воздуха, скажем, для реактивной раскрутки автожирного винта. В лучшем случае режим короткого сильного форсажа.
В маршевом режиме всяко придётся отключать турбонаддув.

 

[МаГент]

Благодарю за интересную информацию. Потребуется время на осмысление. К стати, возможно не все видели, самодельная турбовинтовая СУ http://www.youtube.com/watch?v=1MO0dwvOjQM

 

[МаГент]

Ну и в-пятых, напоследок:

Да, проблем немало. Должны быть достаточно веские аргументы, чтобы начать их решать. Попробуем прикинуть?

 

[JohnDoe]

Турбонаддув СПГГ - скорее всего возможно, тем более уже предлагался, но целесообразна, скорее всего, либо небольшая его степень ("лёгкий" форсаж), либо использование подключаемого мощного ТК с промежуточным охладителем для перевода СПГГ в режим компрессора, когда надо сжать много-много воздуха, скажем, для реактивной раскрутки автожирного винта. В лучшем случае режим короткого сильного форсажа.

Я уже предлагал здесь использовать "раздельный"/"гибридный" наддув для расширения диапазона регулирования СПГГ, вплоть до полного регулирования мощности СПГГ давлением наддува. Это вполне возможно, т.к. в отличие от КШМ СПГГ могут "переварить" весьма экстремальные ПИк - нет нагрузок на опоры/шейки/подшипники/етц., как в КШМ. Только нужно применять именно "гибридный" наддув, т.е. привод компрессора - электрический, "отвязанный" от турбины, а на валу турбины - эл.генератор, снимающий часть её мощности для привода компрессора. Возможно ещё потребуется буферный накопитель, ну и упр. электроника.

В маршевом режиме всяко придётся отключать турбонаддув.

Не согласен.Высокая степень наддува позволяет получить бОльшую литровую мощность, а значит более лёгкую СУ, да и термический КПД будет выше, а значит и общий тоже.

Попробуем прикинуть?

Ну вот первый "прикид" - обычный КАМАзовский ТКР-7 способен выдать порядка 16-20 кВт на вал турбины, если выкинуть компрессорную часть, при "нормальных" для него параметрах газа: массовый расход 0,2-0,25 кг/сек, Т - 650К, Пик - около 2.
ИМХУ.

 

[Владимир Александрович]

Я уже предлагал здесь использовать "раздельный"/"гибридный" наддув для расширения диапазона регулирования СПГГ, вплоть до полного регулирования мощности СПГГ давлением наддува. 

         СПГГ и регулируется давлением наддува рабочего цилиндра. "Раздельный"/"гибридный" наддув ему не требуется, тем более за счет выходной турбины, которая должна подстраиваться под внешнюю нагрузку.
         В отличие от ДВС с КШМ, у СПГГ переменных ход поршней. Поэтому размер потерянного хода в рабочем цилиндре по окнам достигает 40-45% рабочего хода.  При уменьшении подачи топлива рабочий ход поршней уменьшается, а НМТ и ВМТ сдвигаются в сторону КС, т.е. степень сжатия увеличивается. Такой способ позволяет иметь диапазон регулирования режима от 100 до примерно 30% мощности. Дальше надо вводить в работу устройство, которое будет дополнительно уменьшать производительность компрессорных полостей, поддерживая предельно малое открытие продувочных окон цилиндра или увеличивающее их открытие. Самый не экономичный способ - выпуск части сжатого воздуха из ресивера в атмосферу. Более экономичный, но ограниченный по границам регулирования - перепуск части сжатого воздуха минуя рабочий цилиндр в выхлопной трубопровод. Еще более экономичный способ - изменение относительных объемов мертвого пространства компрессорных полостей путем: подключения и отключения в камере сжатия дополнительных внешних объемов, перемещения торцевых стенок на увеличение и уменьшение объема камеры сжатия, управление моментом закрытия впускных клапанов компрессорных полостей. Управление впускными клапанами на мой взгляд наиболее перспективный способ регулирования. Он вносит минимальные усложнения в конструкцию и незначительно увеличивает массу СПГГ. Кроме того он хорошо интегрируется с возможностями современной управляющей электроники.
      Если, например, в бензиновом ДВС для уменьшения заряда смеси в цилиндре надо дросселировать поток на входе в него (заслонка карбюратора), то в СПГГ описанными методами достаточно без потерь на дросселирование добиться изменения расхода компрессорных полостей с одновременным изменением наддува рабочего цилиндра от 1 до 5 и более. 
      Естественно, характеристика подачи топлива по режимам должна быть согласована с характеристикой изменения производительности компрессорных полостей. Тогда мы получим отличный транспортный газогенератор, снабжающий газовой мощностью силовую турбину, соединенную с трансмиссией. И хотя тяговая характеристика турбины приближается к паровозной (быстрый рост момента при уменьшении оборотов и наоборот) все же требуется добавить сюда вариатор. В принципе можно и коробку на две прямые скорости, но в момент переключения турбина без нагрузки идет в разнос и надо предусматривать на ней дополнительный тормоз.

 

[JohnDoe]

@ Владимир Александрович, если применить дополнительный наддув, то можно повысить общее ПИк системы, т.е. ещё улучшить её характеристики(литровую мощность и пр.). При этом, применяя "гибридный" наддув, нижний порог мощности можно опустить до "автомобильных" 10% и даже меньше. Для авиации это может и не актуально, но для остальных применений очень востребованно. По "гибридному" наддуву идут работы по всему миру. БМВ(или Мерс) в этом году топовые свои модели обещали подобной системой уже оснащать. Только у них ТКР имеет муфту сцепления между турбиной и компрессором и эл.двигатель на валу компрессора. Британская фирма уже испытала и анонсировала к продаже именно "мою" идею - электрокомпрессор(ЦБ) и турбину с генератором на 6 кВт. Это на вскидку, первое, что попалось в инете. А тут уже несколько лет спецы меня отговаривают от моей бредни. 🙁

 

[Владимир Александрович]

если применить дополнительный наддув, то можно повысить общее ПИк системы, т.е. ещё улучшить её характеристики(литровую мощность и пр.). 

     Это актуально для поршневых ДВС с КШМ. Для СПГГ зачем еще дополнительный наддув, если начальное давление сжатия в рабочем цилиндре итак достигает 4-5 и более атм. Компрессорные полости СПГГ создадут Вам любой реальный наддув без лишних нагромождений.
   

 

[JohnDoe]

Для СПГГ зачем еще дополнительный наддув, если начальное давление сжатия в рабочем цилиндре итак достигает 4-5 и более атм.

Чем больше степень наддува, тем выше литровая мощность. СПГГ спокойно переварит и 8 и 10 ПИк, в силу конструктивных особенностей, в отличии от КШМ-а, но при повышении ПИк нам нужно ещё и массовый расход соответствующий. Мы можем в нетурбированном СПГГ повысить давление на начальной стадии сжатия, просто снизив площадь компрессорных поршней/объём сжимаемого воздуха, но тогда у нас повысится Т отходящих газов, а это не очень хорошо уже для турбины. Применение доп.наддува на входе в компрессорную полость позволяет этого избежать, плюс доп.регулировка мощности величиной этого наддува.
ИМХУ.