11.1. Агрегаты воз ду хопитания двигателей с наддувом (компрессоры, турбокомпрессоры)

Для форсирования турбонаддувом автотракторных ДВС приме- няются сравнительно небольшие турбокомпрессоры (ТКР), имею- щие наружный диаметр колес обычно менее 110 мм, с консольным расположением колес компрессора и турбины и подшипниками скольжения. В нид используются, как правило, центробежные комп- рессоры и радиально-осевые турбины, так как они обеспечивают

достаточно высокий КПД при

малых диаметрах колес. Схема ТКР представлена на рис. 12.4.

Отработавшие газы поступа- ют в подводящую улитку тур- бины 1, откуда попадают в су- живающийся направляющий ап- парат 2, где их скорость увели- чивается, и подаются под неко- торым углом на лопатки колеса турбины 3, вызывая его враще- ние. Колесо турбины, жестко связанное с валом 4 методом сварки трением, передает враще- ние колесу компрессора 5, кото- рое крепится на валу гайкой 6.

Рис. 12.4. Схема турбокомпрессора

266

Воздух через впускной патрубок 7 компрессора поступает на выхс в колесо компрессора, где под действием центробежных сил ei скорость резко увеличивается, и выходит из колеса в диффузор . В диффузоре скорость воздуха уменьшается, а давление расге Далее воздух поступает в улиточный сборник 9, откуда направляв ся в двигатель. Вал 4 вращается во втулке J0, куда подводите масло под давлением по каналу 11 в корпусе 12. Для свобооног слива масла из корпуса елнвное отверстие 13 должно иметь днамет больший, чем канала 11. Для предотвращения попадания мае/ в турбину и компрессор предусмотрены уплотнительные кольца с стороны турбины 14 и компрессора 15.

Диффузор компрессора и направляющий аппарат турбины м< гут быть выполнены лопаточными и безлопаточными. Установ» лопаток повышает КПД компрессора и турбины при сравни гель» больших диаметрах колес ТКР (более 100... 110 мм). Поэтому ТК автотракторных ДВС имеют в основном безлопаточные днффузс и направляющий аппарат.

Адиабатный КПД компрессора определяется как отношен! адиабатной работы сжатия 1 кг воздуха в компрессоре к дейс вительной /_х.^8^:

~ ^-адДгдеИст»- (12..

Внутренний КПД турбины является отношением действительнс (внутренней) работы 1 кг газа /_Tj к располагаемой /_т.

*7ri ⁼ 4/^tj- (12.1

Механические потери на трение в подшипниках ротора, которь возрастают с увеличением частоты вращения и диаметра вал принято относить к потерям в турбине. Поэтому эффективный КП, турбины рассчитывается с учетом механического КПД ТКР

Для ТКР с подшипниками скольжения на номинальном режик работы двигателя f)_TM=0,94.. .0,96.

КПД ТКР

^тжр ⁼ ^7 г. ад (12. <

КПД ТКР возрастает с увеличением диаметра колес, поскольк уменьшаются относительные потери в проточных частях.

Увеличение КПД ТКР приводит к повышению мощности и эк< номичностн двигателя, а также уменьшению выброса сажи у Д1 зелей. Это объясняется, во-первых, тем, что с повышением КП, турбины располагаемая энергия газа более полно превращаете во вращательное движение колеса турбины, что приводит к ув< лнчению частоты вращения ротора и росту давления наддув; К увеличению давления наддува приводит также увеличение КП,

с

0,06 о,ю о,п 0,18 т

Рис. 12.5. Характеристика комп­рессора

1,2 Ы V Wjt*

Рис. 12.6. Характеристика турбины

268

менее 10... 15%. Запасом по помпажу называют отношение текущег расхода воздуха к величине расхода воздуха при данной л,,, пр которой начинается помпах.

На характеристике турбины, представленной на рнс. 12.6, дан зависимость приведенного расхода газа через турбину G_Ts/Tilp-. эффективного КПД от степени понижения давления в турбин Ят при разных значениях приведенной частоты вращения ротор Пр}у/Тт В формулу приведенного расхода газа на характеристика турбины принято подставлять давление перед турбиной р_у в кг/см³

д Приводной нагнетатель. В роторно-шестеренчатом нагнета теле типа «Руте» два связанных шестеренками ротора в форм восьмерок вращаются в разные стороны. Роторы, поочередно под ходя своим верхним краем к верхним кромкам корпуса, захватыва ют объем свежего заряда V (рис. 12.7,* а), имеющего атмосферно давление р₀, и, практически не меняя давления, выталкивают его выходную камеру, где находится заряд с повышенным давление* p_t. В момент сообщения объема V с выходной камерой находящий ся в ней заряд под давлением p_t врывается в объем V, что вызывав аэродинамический шум. Для обеспечения уплотнения зазор межд роторами, а также роторами и стенками корпуса делается мини мальным. Тем не менее прн больших значениях р„ соответствую щих высоким частотам вращения, утечки становятся заметными что уменьшает степень повышения давления и КПД нагнетателя Поэтому максимальная степень повышения давления в таком нагие тателе составляет 1,6...1,7.

В роторно-пластинчатом компрессоре (рис. 12.7, б) по мер поворота ротора происходит постепенное сжатие свежего заряда который выталкивается во впускной коллектор ДВС под давление» р_х. В результате такой компрессор имеет меньший уровень шума чем роторно-шестеренчатый. Поскольку Властины прижим аютс: к стенке корпуса центробежными силами, утечки минимальны, по

Рис. 12.7. Объемные приводные компрессоры: а — роторно-шестеренчатый, б — регорво-плаетиняагый

26!