Регулирование давления наддува

Двигатели должны развивать высокий крутящий момент уже при низкой частоте вращения коленчатого вала, поэтому турбонагнетатель конструируется из расчета небольшой скорости потока ОГ (например, полная нагрузка при частоте вращения n <= 1800 мин^-1). Для того, чтобы при больших скоростях потока ОГ нагнетатель не перегружал двигатель и сам не выходил из строя, давление наддува необходимо регулировать. Для этого используются два конструктивных варианта:

• нагнетатель с перепуском ОГ;

• нагнетатель с изменяемой геометрией турбины;

Нагнетатель с перепуском ОГ (рис. 4) При высоких нагрузках на двигатель часть потока ОГ через перепускной клапан 5 направляется мимо турбины в систему выпуска ОГ. Вследствие этого поток газов через турбину уменьшается, что снижает как степень сжатия воздуха компрессором, так и излишне высокую частоту вращения вала турбонагнетателя. При низких нагрузках на двигатель клапан закрывается и весь поток ОГ направляется в турбину.

Р ис. 4 Турбонагнетатель с перепускным клапаном

1. Электропневматический преобразователь давления наддува; 2. Вакуумный насос; 3. Исполнительный механизм перепускного клапана; 4. Корпус турбины; 5. Перепускной клапан; 6. Канал подачи ОГ к турбине; 7. Канал подачи сжатого воздуха во впускной тракт; 8. Газовая турбина; 9. Компрессор

Нагнетатель сконструирован таким образом, что перепуск при неисправности блока управления открывается автоматически. Благодаря этому при больших нагрузках не возникает высокое давление наддува, которое повредило бы нагнетатель или сам дизель.

Разработка турбокомпрессора с регулируемым сопловым аппаратом

Перспективным, термодинамически наиболее выгодным и уже применяемым в практике способом регулирования турбонаддува является изменение, в зависимости от частоты вращения вала двигателя, пропускной способности турбины, которая связана в первую очередь с величиной проходного сечения на выходе из соплового аппарата турбины.

Поэтому основной целью специальной части дипломного проекта являлось разработать турбокомпрессор, позволяющий в зависимости от частоты вращения вала двигателя, изменять проходное сечение на выходе из соплового аппарата турбины.

У величение, по мере повышения оборотов двигателя, указанного сечения приводит к снижению давления газов перед турбиной, соответственному уменьшению их энергии, отдаваемое колесу турбины, и, как следствие, падению частоты вращения ротора турбокомпрессора, определяющей давление наддува. Увеличивать проходное сечение на выходе из лопаточного соплового аппарата радиальной турбины можно поворотом сопловых лопаток в плоскости, перпендикулярной оси его рабочего колеса.

При повороте лопаток из максимально открытого в максимально закрытое положение, сечение для подвода газа к колесу турбины уменьшается, скорость поступления газа в колесо возрастает, а угол входа газа на лопатки колеса приближается к прямому. Все это приводит к увеличению частоты вращения ротора турбокомпрессора.

Подвижные направляющие лопатки 3 соплового аппарата изменяют поперечное сечение каналов, через которые ОГ устремляются на крыльчатку турбины. Этим они согласовывают возникающее в турбине давление газа с требуемым давлением наддува. При низкой нагрузке на двигатель подвижные лопатки открывают небольшое поперечное сечение каналов так, что увеличивается противодавление ОГ. Поток газов развивает в турбине высокую скорость, обеспечивая высокую частоту вращения вала нагнетателя (а). При этом поток ОГ действует на более удаленную от оси вала область лопаток крыльчатки турбины. Таким образом, возникает большее плечо силы, которое дополнительно увеличивает крутящий момент. При высокой нагрузке направляющие лопатки открывают большее поперечное сечение каналов, что уменьшает скорость течения потока ОГ (b). Вследствие этого турбонагнетатель при равном количестве ОГ меньше ускоряется и работает с меньшей частотой при большем количестве газов. Этим способом ограничивается давление наддува.

Выводы

Предполагается, что использование на спроектированном двигателе турбокомпрессора с регулируемым сопловым аппаратом позволит не только ограничивать давление наддува, но и уменьшит насосные потери двигателя. Последнее объясняется тем, что снижается гидравлическое сопротивление, оказываемое турбиной процессу выпуска из цилиндров отработавших газов. Очевидно, так же, что такой способ регулирования турбонаддува позволит улучшить динамику разгона автомобиля на.

Кроме того, предполагается, что двигатель будет иметь высокие экономические, экологические и энергетические показатели. Это обеспечивается применением регулируемого турбонаддува с охлаждением наддувочного воздуха в теплообменнике типа «воздух-воздух», аккумуляторной топливной аппаратурой с давлением впрыскивания 180 МПа, наличием трубчатого теплообменника типа «масло- охлаждающая жидкость».

Для уменьшения выброса вредных веществ двигатель оборудован антитоксичной системой, включающей окислительный нейтрализатор, сажевый фильтр с системой регенерации и накопительный нейтрализатор. Поэтому предполагается, что он будет удовлетворять нормам Евро 5.

					МГТУМАМИ.140501.000 ПЗ	Лист
Изм	Лист	№ докум.	Подп	Дата