Турбокомпрессор Камаз

Для повышения лит­ровой мощности в двигателе КамАЗ-7403.10 использован наддув, т. е. воздух в цилинд­ры подается с помощью компрессора под давлением, в 1,5-1,9 раза превышающим атмосферное

Это позволило увеличить массу воздуха, подаваемого в каждый ци­линдр, и, следовательно, сжигать в цилинд­рах повышенные дозы топлива.

При тех же размерах двигателя, частоте вращения ко­ленчатого вала и числе цилиндров мощ­ность его при наддуве возросла до 191 кВт (на 24%).

Техническая характеристика турбокомпрессора ТКР7Н

Диапазон подачи воздуха через компрессор 0,05-0,2 кг/с

Давление наддува (избыточное) при номинальной мощности двигателя, 1кПа (кгс/см ²)  54-83,4 (0,55-0,85)

Частота вращения ротора при номинальной мощности двигателя, мин ^-1 80 000-85 000

Температура газов на входе в турбину, °С:

• - при длительной работе, не более 650
• - при кратковременной работе (до 1 часа), не более 700

Давление смазочного масла на входе в турбокомпрессор, кПа (кгс/см ²):

• - на двигателе под нагрузкой 196,2-392,4 (2-4);
• - на двигателе без нагрузки, не менее 98,1 (1)

В связи с применением турбонаддува базовая конструкция двигателя КамАЗ-740.10 претерпела незначительные измене­ния.

Степень сжатия уменьшена до 16 за счет изменения формы камеры сгорания в днище поршня.

На поршнях для двигателя с турбонаддувом вместо тороидальной ис­пользована цилиндрическая камера сгора­ния, т. е. без вытеснителя, большего диа­метра и глубины.

Это позволило увеличить объем камеры сгорания, но поршни стали невзаимозаменяемыми с теми, что приме­няются на базовой модели двигателя.

Топливная аппаратура двигателя с тур­бонаддувом претерпела следующие изме­нения: установлен ТНВД модели 334, от­регулированный на цикловую подачу топ­лива (96 мм ³/цикл); применены форсунки модели 271 с увеличенным до 0,32 мм диа­метром распыливающих отверстий и повы­шенным давлением начала впрыскивания топлива.

Обеспечивают наддув воздуха в ци­линдры два турбокомпрессора.

Один тур­бокомпрессор обслуживает левый ряд ци­линдров, другой — правый. Они работают за счет энергии отработавших газов.

Обыч­но энергия отработавших газов теряется, а в турбокомпрессоре некоторая ее часть используется для работы. В результате с повышением мощности уменьшается удельный расход топлива.

Турбокомпрессоры установлены на пат­рубках выпускных коллекторов так, что ось ротора перпендикулярна оси коленчатого вала.

Выпускные коллекторы выполнены цельнолитыми из специального чугуна.

Под болты крепления выпускного коллектора установлены специальные сферические шайбы, компенсирующие угловые переме­щения болтов при нагреве коллектора от­носительно головок цилиндров; от вывора­чивания болты крепления застопорены отгибными пластинами.

Для уплотнения газового стыка между коллектором и головками цилиндров уста­новлены прокладки из асбостального по­лотна, окантованного металлическим лис­том, а уплотнение стыка между выпускным коллектором и патрубком обеспечивается прокладкой из листовой жаропрочной ста­ли, так же как стыка между компрессором и патрубком.

Впускная система двигателя КамАЗ-7403.10 отличается от впускной системы базового двигателя КамАЗ-740.10 нали­чием дополнительных патрубков, изменен­ной конструкцией впускных коллекторов и другим местом подсоединения индикатора засоренности воздухоочистителя.

Объединение впускных коллекторов каждого ряда цилиндров патрубком спо­собствует снижению амплитуды колебаний давления во впускном коллекторе и уменьшению их вредного воздействия на работу турбокомпрессора.

Смазывание подшип­ников турбокомпрессора циркуляционное под давлением от смазочной системы дви­гателя. Слив масла осуществляется в кар­тер двигателя.

Основными частями турбокомпрессора являются корпус 11 (рис. 1) подшип­ника, корпус 3 компрессора, корпус 17 тур­бины и ротор, состоящий из вала с прива­ренным к нему колесом 16 турбины с од­ной стороны и колеса 8 компрессора, зак­репленного на валу гайкой 6.

Горячие отра­ботавшие газы, выходящие из цилиндров, через коллектор поступают под давлением в корпус 17 и, расширяясь в межлопаточ­ном пространстве, вращают колесо 16 тур­бины с очень большой частотой (до 85 000об/мин); по выпускной трубе и глушите­лю газы выходят в атмосферу.

Вал ротора вращает колесо 8 компрес­сора, которое засасывает из атмосферы через воздухоочиститель воздух, сжимает его и нагнетает в коллектор двигателя. Под избыточным давлением воздух поступает в цилиндры двигателя.

Поскольку температура отработавших газов на входе в турбину достигает 700 °С, колесо турбины отлито из жаропрочного сплава, а ее корпус — из чугуна.

Для уменьшения теплопередачи от корпуса турбин» к корпусу подшипника между ними установлены чугунный экран 15 и асбостальная прокладка 14.

При высоких частотах вращения подшипники качения работают не надежно, поэтому для турбокомпрессора применен подшипник 1 скольжения, выпол­ненный по типу «качающаяся втулка» и ус­тановленный в расточку корпуса 11с зазо­ром до 0,1 мм.

В этот зазор нагнетается масло, которое служит жидкостной подуш­кой, гасящей вибрацию.

От осевого смеще­ния и проворачивания в корпусе втулка удерживается фиксатором 12, через кото­рый нагнетается масло из главной магист­рали двигателя.

Масло, проходя по зазо­рам вдоль подшипника и его каналам, поступает в сливную полость корпуса под­шипника и далее в картер двигателя.

Под давлением масло из подшипнико­вого узла стремится перетечь в проточную часть компрессора, причем протечки масла возрастают с увеличением разрежения воз­духа со стороны компрессора.

Для предот­вращения поступления масла в проточную часть компрессора служит контактное уп­лотнение между маслоотражателем 7 и крышкой 10, представляющее собой два чугунных уплотнительных кольца 5 пор­шневого типа, установленные в канавки маслоотражателя.

В состав уплотнения входит маслосбрасывающий экран 9, пред­назначенный для отделения полости уплот­нительных колец от сливной полости корпу­са подшипника.

Со стороны турбины имеется аналогич­ное контактное уплотнение без маслосбрасывающего экрана, но здесь уплотнительные кольца при всех режимах дизе­ля работают с противодавлением газа, что снижает возможность протечки масла.

Вместе с тем эти кольца работают в усло­виях более высоких температур, что созда­ет опасность закоксовки канавок и потери подвижности колец. Это возможно при рез­кой остановке двигателя, работавшего над нагрузкой.

Если же перед остановкой дви­гателя дать поработать ему 3-5 мин на холостом ходу, то повышенная температу­ра в зоне уплотнительных колец не наблю­дается, а значит, и не происходит коксова­ния масла в канавках ротора.

Турбокомпрессор является наиболее удаленной от масляного насоса точкой сма­зывания.

Это обстоятельство требует соблю­дения определенных условий пуска и прог­рева двигателя, особенно при отрицатель­ных температурах окружающего воздуха.

В момент пуска двигателя масляный насос подает масло к подшипникам турбокомпрессора с некоторой задержкой по времени, вызванной гидродинамическим сопротив­лением трубопроводов на линии всасыва­ния масляного насоса и каналов на линии нагнетания масла.

Задержка поступления масла изменяет гидродинамические усло­вия работы подшипникового узла, что при нарушении режима прогрева дизеля после пуска может привести к отказу турбоком­прессора.

Во избежание отказа прогрев двигателя производят на частоте враще­ния коленчатого вала менее 1500 об/мин до тех пор, пока давление масла в смазоч­ной системе не поднимется выше 100 кПа (1 кгс/см ² на манометре).

После смены масла в картере двигателя и фильтрующих элементов полнопоточного фильтра рекомендуется проворачивать ко­ленчатый вал перед пуском стартером в течение 10-15 с при выключенной подаче топлива.

При появлении давления в глав­ной масляной магистрали, определяемом по манометру, можно пускать двигатель.

Исследования показали, что при работе двигателя в режиме холостого хода разре­жение перед кольцами контактного уплот­нения за колесом компрессора достигает максимальной величины, что способствует возникновению протечки масла в проточ­ную часть компрессора и далее в цилиндры двигателя.

Длительная работа двигателя в режиме холостого хода вызывает образо­вание синего дыма на выхлопе, повышен­ный расход масла, нагарообразование на проточной части турбины.

Чтобы избежать этих неисправностей, например при накач­ке воздуха в ресиверы тормозной системы, рекомендуется поддерживать частоту вра­щения коленчатого вала в пределах 1200-1600 об/мин.