Во время работы двигателя отработавшие газы выходят с большой скоростью (до 30 м/с). По трубопроводу они поступают в камеру газовой турбины, откуда под давлением через сопловый аппарат — на лопатки рабочего колеса газовой турбины, заставляя ее вращаться с очень большой частотой (до 40 000 мин-1), а затем по трубе отводятся в атмосферу через глушитель.

Колесо компрессора, вращаясь на одном валу с турбиной, захватывает воздух, идущий из атмосферы через воздухоочиститель. Воздух, попадая на лопасти компрессора, начинает быстро вращаться вместе с ними и под влиянием центробежной силы сжимается. Сжатый воздух направляется в диффузор, где давление его еще более повышается за счет уменьшения скорости движения и оттуда под избыточным давлением 0,03…0,07 МПа через трубопровод 1 нагнетается в цилиндры двигателя.

Так как в трубопроводе все время поддерживается избыточное давление, масло через втулки клапанов для их смазки не поступает, а выталкивается. Поэтому у двигателей с турбокомпрессорами впускные клапаны смазываются дизельным топливом, отводимым от одной из форсунок по трубке (см. рис. 12) в отверстие А, сделанное в патрубке, подающем воздух от воздухоочистителя к компрессору.

У некоторых дизелей, имеющих турбонаддув, применяется промежуточное охлаждение воздуха, подаваемого турбокомпрессором. Это делается для того, чтобы подать в цилиндры дизеля еще больше воздуха (по массе). Если в цилиндрах будет больше воздуха, то, следовательно, можно подать и больше топлива, что, в свою очередь, повысит мощность двигателя.

Чтобы охладить воздух, поступающий в цилиндры, его направляют из компрессора по трубопроводу в воздухоохладитель, установленный впереди масляного и жидкостного радиаторов. Проходя через охладитель, воздух теряет часть теплоты, а затем по трубопроводу поступает в цилиндры двигателя.

Дизели, имеющие наддув и промежуточное охлаждение вследствие возрастания плотности воздуха, позволяют увеличить еще больше подачу топлива, в результате чего мощность дизеля увеличивается на 75%, а также снижается удельный расход топлива.

Рис. 1. Турбо компрессор:
а — общий вид; б — схема действия; в — охлаждение воздуха: трубопроводы;

—

Для повышения производительности машинно-тракторных агрегатов необходимо увеличение мощности дизеля. Этого можно добиться увеличением частоты вращения коленчатого вала, но оно приведет к ухудшению топливной экономичности, потому что возрастут механические потери в дизеле и уменьшится количество поступающего в цилиндры воздуха.

Мощность станет больше, если повысить давление газов на поршни, сжигая в цилиндрах увеличенные дозы топлива. Для этого нужно иметь в них большие весовые заряды воздуха. Увеличить подачу воздуха можно с помощью специального насоса, расходуя на это энергию, или использовать турбину с компрессором, не требующую дополнительной энергии. Такими турбокомпрессорами оборудуются многие выпускаемые и модернизированные дизели для тракторов и комбайнов.

Турбокомпрессор обеспечивает наддув (подачу под давлением) воздуха в цилиндры. Он работает за счет энергии отработавших газов, которая составляет около 30% от общей энергии, выделяющейся при сгорании топлива. Обычно она теряется, а в турбокомпрессоре некоторая часть ее используется для работы. В результате одновременно с повышением мощности уменьшается удельный расход топлива.

Мощность дизеля, оборудованного турбокомпрессором, можно еще больше повысить, если охлаждать воздух, выходящий из компрессора в цилиндры. Плотность охлажденного воздуха повышается, его весовой заряд становится большим, что дает возможность подать и более эффективно сжигать повышенные дозы топлива. В результате давление в цилиндрах увеличивается, а мощность возрастает на 15…20%.

Рабочие части турбокомпрессора — колеса центростремительной турбины и центробежного компрессора (нагнетателя) — соединены общим валом. Горячие отработавшие газы, выходящие из цилиндров через коллектор, поступают под давлением в камеру Б турбины, проходят через каналы соплового венца и, расширяясь, устремляются на лопатки колеса турбины, вращая его с очень большой частотой (до 600…800 с-1). По выпускной трубе газы выходят в атмосферу.

Вал турбины вращает колесо компрессора, которое засасывает из атмосферы через воздухоочиститель 3 воздух, сжимает его и отбрасывает своими лопатками в полость А корпуса. Далее воздух проходит по расширяющимся каналам диффузора и поступает в улиткообразную полость корпуса. Скорость потока воздуха уменьшается, а давление в каналах соответственно увеличивается, превышая атмосферное в 1,5…1,6 раза. Под таким давлением воздух нагнетается в ресивер, а из него в цилиндры дизеля.

Чугунный корпус турбины выполнен с двумя входными каналами, соединенными с каналами выпускных коллекторов дизеля, и выпускным каналом для прохода газов в трубу.

Колесо турбины отлито из жаростойкой стали и трением приварено к стальному валу. Это колесо, вставка и сопловой венец образуют проточную часть турбины для прохода газов (как показано на рисунке 63,г).

На корпусе компрессора имеется центральный входной патрубок, к которому присоединен воздухоочиститель, и спиральный канал (улитка) для вывода воздуха из компрессора. Вставка, отлитая заодно с лопаточным диффузором Г, образует с каналом улитки и колесом проточную часть для прохода воздуха. Корпуса прикреплены к среднему корпусу. Детали отлиты из алюминиевого сплава.

Вследствие очень большой частоты вращения вала с колесами возможны вибрации компрессора. Чтобы их избежать, вал устанавливают на скользящем подшипнике типа «плавающая втулка». Бронзовая втулка вставлена в расточку корпуса с зазором до 0,1 мм. В этот зазор нагнетается масло, которое служит жидкостной подушкой, гасящей вибрацию.

От проворачивания и осевого смещения в корпусе втулка удерживается фиксатором. Поступающее из фильтра масло сливается по трубке в поддон дизеля. Между неподвижными и вращающимися деталями компрессора установлено уплотнение.