Система турбонаддуву дизельного двигуна. (модульне)

Надування повітря в циліндри підвищує потужність дизеля, тобто збільшена кількість повітря дає змогу спалювати більше палива за кожний робочий цикл, в результаті чого зростає корисна робота циклу. Для нагнітання в циліндри повітря на дизелях застосовують турбокомпресори. Їх встановлюють після повітроочисника.

У турбокомпресорі в одному агрегаті об’єднані компресор і турбіна. Середній корпус являє собою алюмінієвий виливок з розточкою в центрі під підшипник вала ротора і з порожниною для змащування. Бронзовий підшипник у розточці середнього корпусу для запобігання повертанню застопореного фіксатором, який водночас є штуцером для підведення масла до підшипника. Для відведення масла до середнього корпусу приєднана трубка зливу.

Корпус компресора відлитий з алюмінію, корпус турбіни – з чавуну. Між корпусом турбіни і з’єднувальною вставкою розміщений сопловий вінець, в каналах якого енергія тиску газів перетворюється на кінетичну енергію. На виході з каналів гази мають велику швидкість витоку і надходять на лопатки колеса турбіни. Температура газів досягає 650 ⁰С, тому сопловий вінець і колесо турбіни виготовляють із жароміцної сталі.

Ротор турбіни складається з вала, колеса турбіни і колеса компресора. Колесо виготовляють способом точного лиття. Його лопатки спрофільовані так, щоб потік газів плавно змінював радіальний напрямок на вході, на осьовий – на виході.

Колесо компресора відливають з алюмінієвого сплаву. З боку компресора є газомасляне ущільнення, що складається з диска ущільнення, щитка, гумового ущілювального кільця, масловідбивача та ущільнюваного кільця. З боку турбіни газомасляне ущільнення складається з втулки, напресованої на ротор, і двох кілець.

У разі порушення ущільнення масло, потрапляючи в порожнини турбіни, згоряє, нагар, що утворився, може заклинити ротор турбіни. У порожнині компресора масло, яке туди потрапило, закриває проточну частину, що знижує ефективність його роботи. Тому періодично турбокомпресор потрібно розбирати і промивати проточні частини турбіни і компресора.

 

2. Показники роботи регуляторів.

Двигун із всережимним регулятором може стійко працювати у визначеному діапазоні швидкісних режимів (рис.6).

 

 

Рис. 6. Характеристики роботи двигуна з всережимним регулятором і коректуючим пристроєм.

 

При максимальній подачі палива регулятор підтримує номінальний швидкісний режим (n_н), а двигун розвиває максимальну потужність, яка називається тут номінальною ефективною потужністю (N_ен).

При збільшенні навантаження на двигун знижується частота обертання колінчастого вала і зменшується потужність, що розвиває двигун N_е (n) (ділянка 1 – 2). Зниження навантаження двигуна при збереженні максимальної подачі палива підвищує швидкісний режим його роботи. У цьому випадку в роботу вступає регулятор, обмежуючи подачу палива і знижуючи тим самим потужність, що розвиває двигун N_е (n) (ділянка 2–3). Отже, крива функціональної залежності N_е від n має дві вітки – безрегуляторну 1–2 і регуляторну 2–3. На безрегуляторній вітці зменшення потужності N_е при зниженні частоти обертання колінчастого вала n відбувається без участі регулятора внаслідок перевантаження двигуна (зниження швидкісного режиму призводить до зменшення циклової подачі палива g_ц, тобто подачі палива за один хід плунжера при незмінному положенні дозуючого пристрою). Стійка робота двигуна можлива тут тільки до певної межі зниження швидкісного режиму (n_мін).

Регуляторна вітка N_е (n) (ділянка 2 – 3) характерна різким зменшенням потужності і збільшенням частоти обертання колінчастого вала n. В цьому випадку регулятор, діючи на дозуючий пристрій (рейку паливного насоса), інтенсивно зменшує подачу палива. При n_{х.х макс} двигун працює “на себе”, а його ефективна потужність дорівнює нулю.

 

3. Конструкція і робота дворежимного регулятора частоти обертання автомобільного двигуна. (модульне)

На підставі викладеного автомобільний дизель має бути обладнаний принаймні двома регуляторами для забезпечення стійкої роботи на мінімальній частоті холостого ходу і для обмеження максимальної частоти.

Зазвичай ці функції виконує один регулятор, що називається дворежимним. Схема роботи дворежимного регулятора наведена на рис.7.

 

 

 

Рис.7. Схема роботи дворежимного відцентрового регулятора.

1- хрестовина; 2- упори; 3- малі вантажі; 4- великі вантажі; 5- муфта; 6- вал регулятора; 7- основний (вилчастий) важіль регулятора; 8- двоплечий важіль; 9- рейка паливного насоса; 10- сильна пружина; 11- втулка; 12- слабка пружина; 13- стакан; 14- тяга педалі екселератора; l – положення двоплечого важеля за холостого ходу з мінімальною частотою обертання; ll - положення двоплечого важеля за максимальної частоти обертання.

 

Вантажі 3 і 4 вільно насаджені на пальці хрестовини 1 і упираються лапками в муфту 5, встановлену на валу 6, що обертається. Основний (вилчастий) важіль 7 взаємодіє з муфтою. Своїм верхнім кінцем він спирається на стакан 13, який відтискується слабкою пружиною 12, що спирається на втулку 11, яка підтиснута сильною пружиною 10. За малої частоти холостого ходу встановлюється динамічна рівновага важеля 7 під дією сили слабкої пружини 12 і сили тиску муфти 6. Акселератор через тягу 14 утримує двоплечий важіль 8 у положенні I, за малої циклової подачі холостого ходу. У разі зміни частоти обертання вала 6 змінюється кутове положення головного важеля 7, а разом з ним і положення рейки паливного насоса 9, за рахунок чого підтримується стійка мінімальна частота обертання на холостому ходу. При збільшенні частоти стакан 13, стискаючи пружину 12, переміщується в напрямку втулки 11. Переміщення муфти на малій частоті відбувається під дією на неї приведеної відцентрової сили великих вантажів. Після посадки стакана 13 на торець втулки 11, а упорів 2 великих вантажів 4 на хрестовину 1 важіль 7 стає зафіксованим і більше не бере участі в керуванні рейкою 9. Зміна положення рейки за збільшенням частоти досягається переміщенням акселератора, тобто повертанням двоплечого важеля 8. Таким чином відбувається пряме (безрегуляторне) керування цикловою подачею палива. При повністю натиснутій педалі акселератора двоплечий важіль займе положення ІІ. Частота обертання при цьому може збільшитись настільки, що приведена до муфти 6 відцентрова сила малих вантажів 3 буде здатна повернути головний (вилчастий) важіль 7 навколо точки його підвісу і стиснути (верхнім кінцем через втулку 11) сильну пружину 10. Встановиться динамічна рівновага важеля 7. Він почне керувати рейкою 9 незалежно. При зростанні частоти вище допустимої верхньої межі важіль 7 через двоплечий важіль 8 перемістить рейку 9 у напрямку зменшення подачі палива.

 

Питання для самоконтролю:

1. Для чого на дизельний двигун встановлюють турбокомпресор?

2. Чим характеризується робота регулятора?

3. Чому регулятор називають багаторежимним?