предыдущий материал

РАЗРАБОТКА
ОАО "КАМАЗ":
Н.А. Гатауллин, Г.Г. Гафуров, А.Х. Галеев,
Н.М. Исхаков, В.И. Абрамов, Ю.П. Клочков,
Ю.И. Герасимов, В.М. Баринов, К.В. Лаптев
КГТУ им. А.Н. Туполева
Л.В. Горюнов

МАЛОРАЗМЕРНЫЕ АВТОТРАКТОРНЫЕ ТУРБОКОМПРЕССОРЫ


Применение турбонаддува двигателей внутреннего сгорания является наиболее прогрессивным и, с точки зрения возможностей отечественной автотракторной промышленности, доступным способом повышения мощности, улучшения экономических и экологических показателей двигателей без существенного усложнения их конструкции, увеличения габаритов и массы по сравнению с безнаддувными модификациями. Основным узлом в системе турбонаддува двигателя является турбокомпрессор (ТКР).

Уже в первой половине семидесятых годов практически все ведущие фирмы-производители выпускали автомобильные дизели мощностью порядка 200 л.с. в основном с турбонаддувом. КАМАЗ планировал осуществить внедрение турбонаддува на этапе модернизации выпускаемых двигателей. В то время серийное производство турбокомпрессоров типоразмера ТКР11 было налажено только на ЯМЗ, ЧТЗ и ДЗТ с целью частичного удовлетворения собственных потребностей.

Эти турбокомпрессоры по сравнению с зарубежными аналогами имели низкий технический уровень, технология их производства была весьма несовершенной и отсталой. Естественно, КАМАЗ не мог на них рассчитывать. Поэтому создание и организация серийного производства малоразмерных ТКР собственной конструкции стали насущными задачами для предприятия.

Созданием турбонаддувного двигателя и агрегата наддува турбокомпрессора на КАМАЗе начали заниматься в 1974 г. При проектировании V-образных двигателей получила развитие схема с двумя турбокомпрессорами, имевшая ряд преимуществ: сохранение существовавшей компоновки моторного отсека; использование кинетической энергии выхлопных газов при установке турбокомпрессоров непосредственно на выпускных коллекторах; обеспечение высокой приемистости двигателя.

В 1979 г. была изготовлена первая опытная партия турбокомпрессоров ТКР7Н-1. В том же году прошли приемочные испытания двигателя КамАЗ-7403 с этими агрегатами.

За годы эксплуатации в составе двигателей КамАЗ 7403.10 на специальной технике и автомобилях Министерства обороны турбокомпрессор ТКР7Н-1 показал себя надежным узлом. Однако ТКР7Н уступает современным аналогам.

Установлено, что для двигателей КамАЗ, отвечающих требованиям норм Eвро-2 по токсичности, общий к.п.д. турбокомпрессора должен быть не менее 0,5. Достигнутые же значения ниже.

В настоящее время для комплектования собственных модернизированных дизелей, а также с учетом потребностей потенциальных заказчиков - моторостроительных предприятий России и СНГ, разработаны турбокомпрессоры трех типоразмеров: ТКР6С, ТКР7С и ТКР8С. Подшипниковый узел этих моделей унифицирован. Все ТКР имеют как нерегулируемую модификацию, так и регулируемую.

На сегодняшний день ТКР7С разработан и в регулируемой модификации турбины с корпусом A/R = 0,76, и в четырех нерегулируемых модификациях с корпусом турбины A/R = 0,76; 0,85; 1,00; 1,15. Показатели всех модификаций находятся на уровне современных мировых образцов. По эффективному к.п.д. турбинной ступени турбокомпрессор ТКР7С-6 всего на 1 % уступает турбокомпрессору S2B-76 фирмы Schwitzer, а по адиабатному к.п.д. компрессорной ступени на 2 % превышает указанный зарубежный аналог, при этом ядро с максимальным значением к.п.д. у ТКР7С значительно шире, чем у S2B. Общий к.п.д. турбокомпрессора ТКР7С-6 составляет 0,505.

Двигатели КамАЗ 740.11-240, КамАЗ 740.21-240, КамАЗ 740.20-260 с турбокомпрессором ТКР7С-9 сертифицированы по требованиям норм Евро-1, а двигатель КамАЗ 740.30-260 с импортным турбокомпрессором S2B фирмы Schwitzer (аналог ТКР7С-6) сертифицирован по Евро-2.

Специалистами КАМАЗа были проведены сравнительные параметрические испытания двигателя КамАЗ 740.30-260 поочередно укомплектованного турбокомпрессорами ТКР7С-6 и S2B. Мощность, крутящий момент, дымность, удельный расход воздуха и удельный эффективный расход топлива обоих вариантов практически не отличаются друг от друга.

Двигатель КамАЗ 740.30-260 по удельному выбросу вредных веществ с ОГ как с турбокомпрессорами S2B, так и ТКР7С-6 соответствует требованиям Eвро-2.

Для дальнейшего повышения технического уровня малоразмерных турбокомпрессоров планируется применение керамических колес турбины, подшипников скольжения на газовой смазке, регулируемого соплового аппарата турбины.

1 - маслосбрасывающий экран
2 - колесо компрессора
3 - диффузор
4 - корпус компрессора
5 - крышка
6 - корпус подшипников
7 - корпус турбины
8 - вал ротора
9 - колесо турбины
10 - экран турбины

SMALL-SIZE TRACTOR TURBOSUPERCHARGERS

Developments of engines with turbocharging were launched by KAMAZ in 1974. Today, three types of turbo-superchargers are available - TKR6S, TKR7S, and TKR8S. The bearing mount assembly of these models is unified. All of them are produced in both controllable and uncontrollable versions. Characteristics of all modifications are in compliance with advanced foreign models. Effective efficiency of a turbine stage of the TKR7S-6 is only by 1 % worser than S2B-76 turbosuperchargers by Schwitzer company and its adiabatic efficiency is even by 2 % greater. Overall efficiency of the TKR7S-6 is equal to 0.505. Emissions of KAMAZ 740.30-260 engine equipped with S2B or TKR7S-6 turbocompressor meet the requirements of Euro-2. Ceramic turbine rotors, sliding bearings with gas films, turbine variable guide vanes are planning as further improvements.


предыдущий материал
оглавление
следующий материал