Широке поширення двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) сприяло загостренню ряду проблем, які стосуються виснаження нафтових родовищ, забруднення атмосфери шкідливими викидами відпрацьованих газів (ВГ). Тому у світовому двигунобудуванні особливу актуальність набули проблеми, пов'язані з поліпшенням паливної економічності ДВЗ, зниженням токсичності відпрацьованих газів, зменшенням витрат при виробництві та експлуатації ДВЗ.
Відомо, що робота транспортного двигуна характеризується великою кількістю перехідних і часткових режимів. При цьому для ДВЗ із вільним турбокомпресором характеристики поршневого двигуна і лопаткових машин погоджені у вузькому діапазоні розрахункових режимів (наприклад, номінальної потужності або максимального крутного моменту), частка яких в експлуатації не перевищує 15%. Зміна режиму роботи двигуна приводить до неузгодженості характеристик поршневого ДВЗ і вільного турбокомпресора (ТКР), що спричиняє погіршення показників токсичності, зниження економічності та приємистості силової установки.
Теорія і практика світового двигунобудування свідчать про те, що регулювання поршневої частини і системи турбонаддуву дозволяє значно поліпшити техніко-економічні характеристики ДВЗ у всьому діапазоні експлуатаційних режимів його роботи. Провідні двигунобудівні фірми для вирішення цієї проблеми впроваджують соплове регулювання турбін системи турбонаддуву, що при всій своїй привабливості відзначається великою складністю конструкції регульованого соплового апарата, високою вартістю та малою надійністю.
Тому актуальними є наукові дослідження, спрямовані на підвищення техніко – економічних показників транспортного дизеля шляхом регулювання турбонаддуву при використанні агрегатів газотурбінного наддуву (ГТН) істотно меншої вартості і більш високої надійності в порівнянні з сопловим регулюванням. Розв’язанню даної проблеми присвячена дисертаційна робота.
Зв’язок з науковими програмами, темами. Робота виконана на кафедрі ДВЗ НТУ “ХПІ” згідно з бюджетною темою МОН України “Фундаментальні дослідження фізико-хімічних характеристик процесу згоряння з метою комплексного поліпшення показників паливної економічності і токсичності відпрацьованих газів автотракторних двигунів” (ДР № 0106U001476), де здобувач був відповідальним виконавцем окремих етапів та договорів про науково-технічне співробітництво між НТУ “ХПІ” і ТОВ “Турбо - Веста” (м. Харків) та КП ”ХКБД” (м. Харків).
Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка способу, перспективних конструкцій і рекомендацій із впровадження регульованої системи турбонаддуву автотракторного дизеля для поліпшення його техніко – економічних показників. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні основні завдання:
• Проведення аналізу існуючих систем регулювання турбонаддуву ДВЗ.
• Розробка ефективного методу і відповідної конструкції макетного зразка регульованого ТКР системи турбонаддуву, що відрізняється простотою, надійністю конструкції і широким діапазоном регулювання параметрів.
• Уточнення математичної моделі замкнутого робочого циклу двигуна із системою газотурбінного наддуву з урахуванням регулювання турбіни.
• Проведення розрахункових досліджень для оцінки впливу різних методів регулювання турбонаддуву на показники робочого процесу дизеля.
• Проведення моторних випробувань автотракторного дизеля 4ЧН 12/14 з серійним і макетним зразком регульованого ТКР для оцінки впливу регулювання на показники двигуна при роботі за Європейським циклом ESC.
• Розробка конструкції та рекомендацій із впровадження на автотракторних ДВЗ дослідного зразка ТКР з регулюванням шляхом зміни площі кінця розгінної ділянки турбіни ТКР з безлопатковим направляючим апаратом.
• Проведення моторних випробувань автотракторного дизеля 4ЧН 12/14 з серійним і дослідним зразком регульованого ТКР для оцінки впливу регулювання на показники двигуна при роботі за зовнішньою характеристикою.
• Отримання статичних характеристик турбіни дослідного зразка регульованого ТКР.
