Турбокомпресорна подача повітря - наддування

Для збільшення літрової потужності двигунів на деяких із них застосовують наддування - подачу повітря у двигун під тиском, вищим ніж атмосферний. При цьому кількість повітря, що надходить у циліндри двигуна, збільшується, що дає змогу спалювати в них більшу кількість палива і в такий спосіб підвищувати потужність двигуна.

Підвищення тиску повітря найчастіше створюється нагнітачем - компресором. В сучасних системах наддування компресор приводиться у дію за допомогою турбіни, яка встановлена у випускному трубопроводі двигуна і використовує кінетичну енергію його відпрацьованих газів. Тому енергетичні установки з такими системами називають двигунами з турбокомпресорним наддуванням. На сучасних установках наддування для зменшення температури повітря після компресора його пропускають через теплообмінник - холодильник. Системами наддування переважно обладнують дизелі. Турбокомпресорне наддування дає змогу збільшити літрову потужність дизеля до 15-18 кВт/л, тобто на 20-40%.

Схема турбокомпресорної установки наведена на рис. 4.35. Тиск повітря, що надходить до циліндрів двигуна, підвищується у відцентровому компресорі-нагнітачі б. Його робоче колесо приводиться удію турбіною 5, яка обертається, використовуючи кінетичну енергію потоку відпрацьованих газів до надходження їх у глушник.

Лопатеві колеса компресора і турбіни розміщені в єдиному корпусі, на спільному валу отже, обертаються з однаковою частотою. Щоб тиск наддування не перевищував заданого значення (як правило, до 0,2 МПа), використовують перепускний клапан 4, зв'язаний з мембраною 2.

При досягненні потрібного тиску наддування мембрана прогинається і відкриває клапан 4, що дає змогу частині відпрацьованих газів проходити до випускного трубопроводу, минаючи турбіну.

Як типовий зразок розглянемо конструкцію досить розповсюдженого турбокомпресора двигуна СМД-62 (рис. 4.36).

Остовом турбокомпресора є середній корпус і прикріплені до нього корпуси компресора 2 і газової турбіни 18. Між корпусами компресора встановлено паронітову прокладку 12 і гумове кільце 3, а між середнім корпусом і корпусом турбіни - тепловий екран 24 з прокладкою 16. У корпусі розміщений бронзовий підшипник вала ротора 15 з колесами турбіни і компресора. Від осьового зрушення підшипник утримує фіксатор 13. Через отвір у фіксаторі до підшипника підводиться мастило. З метою контролю тиску мастила на середньому корпусі встановлений штуцер для манометра (нормальний тиск мастила 0,2-0,4 МПа). Колесо 22 турбіни приварене до вала 15, а колесо б компресора закріплено на валу за допомогою шпонки і гайки. Вал з колесами відбалансовано разом. Тому для правильного складання вузла після ремонту на кінці вала ротора, на гайці і на маточині колеса компресора нанесено мітки.

Корпус 2 компресора відлитий з алюмінієвого сплаву. Зовнішня його частина виконана у формі завитка, який закінчується вхідним патрубком. До корпусу прикріплено алюмінієву вставку 4 з лопатевим дифузором. Завиток корпусу, вставка з дифузором і робоче колесо утворюють проточну частину турбіни.

Підшипниковий вузол закритий з боку турбіни диском 17, тепловим екраном 24 з прокладкою 16 і чавунними кільцями 21, встановленими у канавки втулки 23. 3 боку компресора вузол закритий мастиловідбивачем 7, щільно посадженим на вал ротора, та диском 5. Із середнім корпусом диск ущільнений гумовим кільцем 11, аз мастиловідбивачем - чавунними кільцями 8. Прокладками 12 регулюють зазор між лопастями колеса компресора і корпусом.

Частота обертання ротора турбокомпресора визначається витратою, температурою і тиском відпрацьованих газів. В номінальному режимі роботи двигуна ротор обертається з частотою 40-50 тисяч обертів за хвилину і забезпечує тиск наддуву 0,15-0,16 МПа.

Контрольні питання