Наддув дизелей

Мощность двигателя зависит от следующих параметров:

– частоты вращения коленчатого вала;

– степени сжатия;

– рабочего объема двигателя и числа цилиндров.

Известно, что дизели работают с большим коэффициентом избытка воздуха, и их литровая мощность, т. е. мощность, приходящаяся на единицу рабочего объема, меньше, чем литровая мощность карбюраторных двигателей.

Для повышения литровой мощности в дизелях семейства ЯМЗ используют наддув, т. е. воздух в цилиндры подают с помощью компрессора под давлением, превышающим атмосферное. Так как увеличивается масса воздуха, поступающего в каждый цилиндр, можно увеличить и количество впрыскиваемого топлива. В этом случае при тех же размерах двигателя, частоте вращения коленчатого вала и числе цилиндров мощность его значительно возрастает.

В двигателях с турбонаддувом для привода компрессора используется энергия отработавших газов, т. е. полезная мощность для этих целей не расходуется, и экономичность двигателя повышается. Кроме того, наддув дизелей способствует уменьшению содержания токсических веществ в отработавших газах.

рис. 3.38. Схема работы газотурбинного компрессора двигателей ЯМЗ:

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – впускной клапан; 4 – впускной трубопровод; 5 – колесо центробежного компрессора; 6 – вал турбокомпрессора; 7 – корпус турбокомпрессора; 8 – колесо турбины; 9 – газоотводящий патрубок; 10 – выпускной клапан; 11 – поршневой палец; 12 – шатун

Для осуществления наддува применяют турбокомпрессор (рис. 3.38.), который состоит из двух колес с лопатками — центростремительной радиальной турбины и одноступенчатого компрессора (центробежного нагнетателя), установленных на одном валу. Турбокомпрессор работает следующим образом. При открытом выпускном клапане 10 поршень 2, двигаясь вверх, выталкивает отработавшие газы из цилиндра 1 в газоотводящий патрубок 9. Газы с большой скоростью поступают через сопловой аппарат на лопатки рабочего колеса 8 турбины. Ударяясь в лопатки газовой турбины, они приводят ее во вращение вместе с валом 6, а затем по трубопроводу выходят в атмосферу. Вместе с валом вращается и рабочее колесо 5 центробежного компрессора, которое засасывает воздух через воздухоочиститель и нагнетает его под избыточным давлением по впускному трубопроводу 4 в цилиндр 1 дизеля. Наполнение цилиндра воздухом увеличивается, и соответственно возрастает количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр. При использовании газотурбинного наддува в дизелях нужно применять воздухоочистители с лучшей очисткой воздуха и увеличенной пропускной способностью. Мощность двигателя при этом возрастает на 25—40%, однако несколько усложняется его конструкция.

Начиная с 1994 года двигатели ЯМЗ комплектуются турбокомпрессорами типа ТКР-9.

Турбокомпрессор (рис. 3.39.) состоит из одноступенчатого центробежного компрессора и радиальной центростремительной турбины.

Колесо турбины 4 и колесо компрессора 23 расположены на противоположных концах вала ротора консольно по отношению к втулке подшипника 17.

рис. 3.39. Турбокомпрессор ТКР-9:

1 – гайка крепления колеса компрессора; 2 – подшипник упорный;
3 – болт; 4 – корпус компрессора; 5 – вставка; 6 – крышка корпуса
подшипников; 7 – кольцо уплотнительное; 8 – пластина
компрессора; 9 – болт; 10 – болт-стопор; 11 – пластина турбины; 12 –
корпус подшипника, 13 – проставка корпуса турбины; 14 – колесо
турбины с валом; 15 – корпус турбины; 16 – кольца
уплотнительные; 17 – втулка; 18 – болт; 19 – экран
маслосбрасывающий; 20 – шайбы упорные; 21 – кольцо
уплотнительное; 22 – винт; 23 – колесо компрессора.

Рабочее колесо 23 центробежного компрессора — полуоткрытого типа, с радиальными лопатками, отлито из алюминиевого сплава. Оно напрессовано на вал и закреплено гайкой 1, установленной с герметиком.

Рабочее колесо турбины 14 — полуоткрытого типа, с
радиальными лопатками, изготовлено методом литья из
жаропрочного сплава. Оно соединено с валом методом сварки
трением.

Корпус 15 турбины изготовлен из жаропрочного чугуна. Газ подводится к колесу турбины двумя суживающимися каналами. На торце корпуса турбины имеются шпильки для крепления выпускного трубопровода.

Корпус компрессора 4, вставка 5 и крышка корпуса подшипников 6 изготовлены из алюминиевого сплава. Крышка корпуса подшипника 6 кренится к корпусу подшипника 12 болтами 3 с применением герметика,

В турбокомпрессоре применен подшипник скольжения 17 в виде втулки, изготовленной из алюминиевого сплава. Она установлена в расточке чугунного корпуса подшипника 12 и удерживается от осевых перемещений болтом-стопором 10. Смазывание втулки турбокомпрессора осуществляется под давлением из системы смазки двигателя.

Тщательно отбаланисированный ротор установлен во
втулке 17. Осевые усилия, действующие на ротор,
воспринимаются упорным подшипником 2. На каждом конце
вала ротора установлены разрезные уплотнительные кольца 16,
изготовленные из специального чугуна.

Дата добавления: 2015-07-18