6.6 Типи конструкцій турбокомпресорів
6.6.1 Турбонагнітач з обхідним каналом
Для того, щоб працюючий турбонагнітач не перенавантажував двигун при великих потоках відпрацьованих газів, частину потоку відпрацьованих газів необхідно пропускати через обхідний канал 8 (рис. 6.6), в обхід турбіни у випускний тракт. Зазвичай в такому каналі, виконаному в корпусі турбіни, встановлюється заслінка. Ця заслінка приводиться в дію клапаном 6 регулювання тиску наддуву. Клапан через керуючу магістраль 2 пневматично пов'язаний з імпульсним клапаном 1, управляючи яким за допомогою електросигналів, блок управління двигуна регулює тиск наддуву. Датчик тиску наддуву поставляє блоку управління інформацію про фактичний тиск наддуву.
При дуже низькому тиску наддуву блок управління впливає на імпульсний клапан, так щоб в керуючій магістралі переважав низький тиск. Клапан регулювання тиску наддуву закриває заслінку в обхідному каналі і до турбіни прямує більший потік ВГ. При дуже високому тиску наддуву блок управління впливає на імпульсний клапан так, щоб в керуючій магістралі переважав підвищений тиск. Клапан регулювання тиску наддуву відкриває заслінку і частка ВГ, що протікають через турбіну, знижується.
6.6.2 Турбонагнітач із змінною геометрією турбіни
Турбіна із змінною геометрією надає ще одну можливість обмеження потоку ВГ при високих оборотах колінчастого валу (рис. 6.7). Такі нагнітачі широко застосовуються на дизелях. На двигунах з іскровим запаленням вони ще досить рідкісні внаслідок високих термічних навантажень, викликаних властивими цим двигунам гарячими потоками ВГ.
Регульовані направляючі лопаті 3 (рис. 6.7) змінюють поперечний перетин потоку ВГ і, тим самим, тиск газу у турбіні відповідно до необхідного тиску наддуву. На малих оборотах колінчастого валу вони забезпечують невелику площу поперечного січення отворів для проходу газу, так щоб потік ВГ розвивав в турбіні високу швидкість, розгоняючи її до високої частоти обертання (рис. 6.7 а).
1 - імпульсний клапан; 2 - пневматична магістраль; 3 – компресор; 4 - газова турбіна; 5 - вхід зовнішнього повітря (свіже повітря); 6 - клапан регулювання тиску наддуву; 7 - потік ВГ; 8 - заслінка в обхідному каналі; 9 - обхідний канал
┬┬┬ - керуючий сигнал для імпульсного клапана; Vt — об’ємна витрата ВГ, що проходять через турбіну; Vwg— об'ємна витрата ВГ, що проходять через обхідний канал; р2 — тиск наддуву; ро — тиск на діафрагму заслінки
Рисунок 6.6 – Будова турбокомпресора з обвідним каналом
1 - газова турбіна; 2 - регулююче кільце; 3 - лопатка напрямної; 4 - регулювальний важіль; 5 - барометричний датчик; 6 - потік ВГ
Рисунок 6.7 – Турбонагнітач із змінною геометрією турбіни: а - положення направляючих лопаток для отримання високого тиску наддуву; b - положення направляючих лопаток для отримання низького тиску наддуву
При високих оборотах колінчастого валу регульовані направляючі лопаті забезпечують збільшення поперечного перетину отворів для проходження ВГ, так щоб потік ВГ не розганяв газову турбіну до дуже високих швидкостей, тим самим обмежується тиск наддуву (рис. 6.7 б).
За рахунок повороту регулювального кільця 2 можна добитися зміни кута установки направляючих лопаток. При цьому лопатки регулюються або окремими, встановленими на лопатках, важелями 4, або кулачками. Поворот регулювального кільця здійснюється пневматичним способом за рахунок пониження або підвищення тиску за допомогою барометричного датчика 5. Регулювання цього виконавчого ме-ханізму здійснює система управління двигуном, завдяки чому можна встановити оптимальний тиск наддуву залежно від режиму роботи двигуна.