Рис. 1. Система питания воздухом двигателя автомобиля КамАЗ-5320:
1 — воздушный фильтр; 2 — входная труба к воздушному фильтру; 3 — уплотнитель; 4 — кронштейн кабины; 5 — труба воздухозаборника; 6 — хомут; 7 — воздухозаборник с сеткой; 8 — выходная труба из воздушного фильтра; 9 — патрубок отбора пыли

На автомобиле Урал-4320 в системе питания двигателя воздухом изменены конструкция корпуса фильтра, деталей его установки и крепления, а также системы забора воздуха вследствие установки воздушного фильтра на двигателе под капотом кабины.

Уплотнитель представляет собой гофрированный резиновый патрубок, внутрь которого вставлен нажимной диск, служащий опорой для распорной пружины. Последняя обеспечивает герметичность соединения уплотнителя 3 с трубой 5 воздухозаборника (КамАЗ-5320) или с переходником (КамАЗ-4310).

Эжектор обеспечивает отсос пыли из воздушного фильтра за счет энергии выхлопных газов. Он представляет из себя трубку диаметром 30 мм, один конец которой установлен внутри выхлоп-лого патрубка глушителя в зоне максимального разрежения, другой конец соединен с патрубком 9 отбора пыли с воздушного фильтра. Эжектор снабжен заслонкой с рубашкой, имеющей два положения: «Открыто» и «Закрыто». Заслонка закрывается только при преодолении бродов.

Рис. 2. Воздушный фильтр системы питания воздухом двигателей автомобилей КамАЗ-5320 и КамАЗ-4310:
1 — корпус; 2 — патрубок отбора пыли; 3 — фильтрующий элемент; 4 — гайка; 5 — крышка; 6 — застежка; 7 — верхняя крышка; 8 — входной патрубок; 9— выходной патрубок

Индикатор сигнализирует о необходимости обслуживания воздушного фильтра. По мере засорения последнего возрастает разрежение во впускных коллекторах, снижающее мощность двигателя и ухудшающее его работу. По достижении предельно допустимой засоренности воздушного фильтра, что соответствует разрежению во впускных коллекторах 700 мм вод. ст., срабатывает индикатор, установленный на левом впускном коллекторе двигателя.

Воздушный фильтр сухого типа, двухступенчатый, с автоматическим отсосом пыли обеспечивает очистку поступающего в двигатель воздуха от пыли. Он состоит из корпуса, внутри которого на входе патрубка прикреплена инерционная решетка, фильтрующего элемента и крышки. Герметичность соединения крышки с корпусом обеспечивается уплотнительным кольцом.

Фильтрующий элемент состоит из наружного и внутреннего кожухов, изготовленных из перфорированной стали, и гофрированного фильтрующего картона, установленного внутри кожухов. К торцевым частям кожухов и фильтрующего картона приклеены специальным клеем металлические крышки. В корпусе фильтрующий элемент крепится гайкой.

Впускные коллекторы служат для распределения воздуха по цилиндрам. Через паронитовые прокладки они крепятся на боковых поверхностях головок цилиндров двигателя и соединяются между собой переходником. Стыки соединений уплотнены резиновой прокладкой.

Работа системы питания двигателя воздухом заключается в следующем. При пуске и работе двигателя воздух под воздействием разрежения, создаваемого в цилиндрах, засасывается через воздухозаборник, одновременно проходя предварительную очистку в сетке воздухозаборника, и через трубу воздухозаборника поступает в воздушный фильтр. Очистка воздуха в воздушном фильтре двухступенчатая. Первая ступень очистки воздуха осуществляется вследствие резкого изменения направления потока воздуха в инерционной решетке фильтра, где крупные частицы пыли отделяются и через патрубок отбора пыли под действием разрежения эжектора выбрасываются с выпускными газами в атмосферу. Вторая ступень очистки воздуха производится в картонном фильтрующем элементе.

—

В систему питания дизельного двигателя воздухом входят воздушный фильтр, впускные трубопроводы, а у двигателей с наддувом — также и турбокомпрессор, нагнетающий воздух в цилиндры двигателя.

Воздушный фильтр должен обеспечивать тщательную очистку воздуха от пыли и других загрязнений. В настоящее время у дизельных двигателей применяют два типа воздушных фильтров: инерционно-масляные и сухие со сменным бумажным патроном.

На двигателях ЯМЗ-236 установлены инерционно-масляные воздушные фильтры. Такой фильтр состоит из стального штампованного корпуса, в верхней части которого находится фильтрующий капроновый элемент, а в нижней — масляная ванна. При работе двигателя воздух под действием разрежения поступает в корпус и движется вначале сверху вниз между его стенками и фильтрующим элементом. Затем кольцевой отражатель над масляной ванной меняет направление его движения, и воздух проходит вверх через капроновый элемент. Меняя направление движения, воздух теряет тяжелые частички пыли, которые оседают на смоченных маслом поверхностях, а затем попадают в масляную ванну. В фильтрующем элементе воздух дополнительно очищается, оставляя в нем более мелкие частицы пыли. Ударяясь о крышку, воздух еще раз меняет направление своего движения и поступает в центральный патрубок, по которому проходит во впускной трубопровод двигателя.

Инерционно-масляные фильтры, применяемые на двигателях Ярославского моторного завода, имеют двухслойную капроновую набивку. Первый слой имеет большую высоту, но меньшую плотность, второй (внутренний) слой, расположенный вплотную к первому, меньше по высоте, но обладает большей плотностью.

Двухслойная система дает возможность последовательно улучшать очистку воздуха. Капроновое волокно фильтрующего элемента смачивается маслом, увлекаемым воздухом, при его быстром движении над масляной ванной.

На автомобилях Минского автозавода с двигателями ЯМЗ-238 применяют воздушные фильтры сухого типа, вынесенные из подкапотного пространства.

У автомобилей КамАЗ в систему питания двигателя воздухом входят колпак для отбора воздуха из атмосферы; труба воздухозаборника; воздухозаборник, выполненный в виде гофрированного резинового патрубка; воздушный фильтр, патрубки и трубы, соединяющие воздухозаборник с воздушным фильтром; впускные трубопроводы и устройство для отсоса пыли из воздушного фильтра.

Воздушный фильтр двухступенчатый сухого типа со стальным штампованным корпусом большого объема. Поступая в корпус, имеющий инерционную решетку, воздух меняет направление своего движения, при этом из него выпадают крупные частицы пыли. Пройдя первую ступень очистки, воздух попадает в сменный фильтрующий элемент из гофрированного картона, где подвергается более тщательной очистке. После второй ступени очистки воздух направляется в выходную трубу и далее во впускной трубопровод двигателя. Корпус фильтра очищается от пыли, которая отсасывается через патрубок, под действием разрежения, создаваемого в нем благодаря подсоединению его к выпускной системе двигателя.

Рис. 3. Система питания воздухом двигателей автомобилей КамАЗ:
1 — воздушный фильтр; 2 — входная труба; 3 — впускной трубопровод двигателя; 4 — индикатор; 5 — воздухозаборник; б — труба воздухозаборника; 7 — колпак; 8 — выходная труба; 9 — патрубок отсоса пыли

Засорение фильтрующего патрона увеличивает сопротивление прохождению воздуха во впускную систему двигателя и соответственно увеличивает разрежение в ней. Чтобы своевременно можно было заметить вызванное этим понижение эффективности работы двигателя, на левом впускном трубопроводе двигателя установлен индикатор 4 разрежения, сигнализирующий о засоренности воздушного фильтра.

Рис. 4. Схема установки впускных трубопроводов и воздушного фильтра двигателя ЯМЗ-236

Впускные трубопроводы у V-образных двигателей расположены в развале между цилиндрами. Они выполнены раздельно для правого и левого ряда цилиндров и объединены соединительным патрубком, на верхний фланец которого устанавливают воздушный фильтр. Крепятся впускные трубопроводы к головкам цилиндров болтами, а места соединений герметизируются уплотнительными прокладками.

Схема установки впускных трубопроводов показана на рис. 4.

Турбокомпрессор используют для значительного повышения мощности двигателя, без увеличения его рабочего объема, используя нагнетание воздуха в цилиндры при помощи турбокомпрессора. Применение турбокомпрессора позволяет увеличить наполнение цилиндров свежим воздухом и соответственно повысить количество впрыскиваемого топлива. При сгорании больших порций топлива выделяется большее количество тепла, превращаемого затем в полезную работу. Соответственно растет и мощность двигателя.

Турбокомпрессор состоит из одноступенчатого центробежного компрессора, нагнетающего воздух, и радиальной центростремительной турбины, приводящей его во вращение и использующей энергию отработавших газов.

Схема турбокомпрессора показана па рис. 5. В турбину поступают отработавшие газы из цилиндров двигателя под большим давлением. Через сопловой венец газы направляются на лопатки рабочего колеса турбины, приводя его во вращение. Рабочее колесо турбины установлено на одном валу с рабочим колесом компрессора. При вращении рабочего колеса, имеющего лопатки, засасываемый компрессором воздух нагнетается во впускной трубопровод двигателя.

Рис. 5. Турбокомпрессор:
1 — рабочее колесо турбины; 2 — рабочее колесо компрессора; I — выход отработавших газов из турбины; II — вход отработавших газон в турбину; III — поступление воздуха в компрессор; IV — выход нагнетаемого воздуха из компрессора во впускной трубопровод двигателя

Рабочее колесо турбины изготовлено из жаропрочного сплава, корпус турбины — из жаропрочного чугуна, а сопловой венец— из жаростойкой стали. Рабочее колесо и некоторые другие детали компрессора выполнены из алюминиевых сплавов.

Вал, на котором установлены рабочие колеса турбины и компрессора, вращается в подшипниках скольжения, выполненных из специальной бронзы. От осевых перемещений вал турбокомпрессора удерживается упорным подшипником, установленным со стороны компрессора, т. е. в зоне наименьшего нагрева, благодаря чему исключается опасность заклинивания вала вследствие теплового расширения. По обоим концам вала расположены уплотнительные кольца из специального чугуна, создающие хорошее уплотнение и предотвращающие вытекание смазки.

Для защиты турбокомпрессора от поломок необходимо предохранять его от попадания посторонних предметов, которые могут быть засосаны вместе с воздухом. С этой целью входное отверстие для воздуха защищено стальной сеткой.

Таблица 1.
Техническая характеристика турбокомпрессоров

Основное преимущество турбонаддува заключается в значительных повышениях мощности и крутящего момента в диапазоне рабочих режимов двигателя. Кроме того, благодаря использованию энергии отработавших газов снижается удельный расход топлива и повышается топливная экономичность двигателей. Однако при работе двигателя с малой нагрузкой энергия отработавших газов недостаточна для привода турбокомпрессора. Таким образом, на режимах работы с низкой частотой вращения вала турбонагнетатель не оказывает положительного влияния на полезную отдачу двигателя.