Pabaiga, pradžia Nr. 7

Didinant pripūtimo slėgį, labai svarbiu veiksniu tampa dujų apytaka cilindre. Pradedant vidutiniu pripūtimo slėgiu (slėgį padidinus daugiau kaip 2 kartus), būtina naudoti po du išleidimo vožtuvus vienam cilindrui ir, pageidautina, po du – įleidimo. Kitas reikalavimas – panaudoti tarpinį oro aušintuvą. Taigi iš dalies dėl to visos modernios traktorių jėgainės, ypač debiutavusios per pastaruosius ketverius metus, turi po keturis vožtuvus viename cilindre ir tarpinį oro aušintuvą arba bent pastarąjį.

Kokia tarpinio oro aušintuvo nauda? Turbokompresoriumi padidinus pripildymo koeficientą (kai pripūtimo slėgis pastovus) ir sumažinus įleidžiamo oro temperatūrą, į cilindrus patenka ne tik daugiau šviežio oro (padidėja vidutinis efektyvusis slėgis), bet ir variklis dirba ekonomiškiau. Tapačios degalų sąnaudos gaunamos tik sumažinus pripūtimo slėgį.

Turbokompresoriaus panaudojimo sėkmė priklauso ne tik nuo dujų apytakos, bet ir nuo tolygaus išmetamų degi-niu srauto bei jo parametrų, pvz., slėgio. Dėl šios priežasties atitinkamos cilindrų grupės apjungiamos vienu išleidimo kolektoriumi. Jie atskiriami pagal taktų grupes (vadinamasis impulsinis pripūtimas, kuomet į turbiną įtekančių dujų slėgis yra kintamas). Naudojant impulsinį pripūtimą, išleidimo kolektoriaus skersmuo yra toks pat arba nedaug didesnis už išleidimo vožtuvo kanalo skersmenį. Didinti išleidimo kolektoriaus skersmenį nėra prasmės, nes sumažėja impulsinio dujų judėjimo efektyvus poveikis turbinos ratui. Ši sistema dažniausiai naudojama varikliuose, kurių cilindrų skaičius dalinasi iš trijų, ir ten, kur išleidimo procesai nepersidengia. Impulsinio pripūtimo sistema efektyvi tada, kai išleidimo kanalų, kolektoriaus skersmenys ir tūriai nedideli. Tokiu būdu pagerėja dujų apytaka cilindre, t.y. atidirbusių deginių pašalinimas ir šviežio oro pripildymas, o kompresorius dirba efektyviau negu pastovaus įtekančių dujų slėgio sistemoje. Toks pripūtimo tipas buvo įdiegtas gerai pažįstamuose 4 cilindrų SMD-14 varikliuose, kurie turėjo TK-4 turbokompresorius.

Atskirais atvejais, esant vidutiniam ir dideliam pripūtimo slėgiui, galima naudoti pastovaus įtekančių dujų slėgio prieš turbokompresorių sistemą. Joje slėgio pokyčius išlygina bendras didelio skersmens išleidimo kolektorius.

Kaip gauti didesnę galios ir sukimo momento atsargą, alkūninio veleno sūkiams sumažėjus iki 1 000 min-1? Tam numatytas pripūtimo slėgio reguliavimo mechanizmas. Sumažėjus sūkiams, reguliavimo mechanizmas pakeičia turbinos rato mentelių atakos kampą. Padidėjus dujų slėgiui prieš turbokompresorių, turbinos ir kompresoriaus ratai pradeda suktis greičiau. Atitinkamai padidėja dujų slėgis cilindruose. Variklis gali dirbti sukimosi dažniu, atitinkančiu didžiausią sukimo momento reikšmę, su dideliu pripildymo koeficientu. Į turbokompresorių patenkančio išmetamų deginių srauto slėgį galima keisti ir praleidžiamuoju vožtuvu, kurį turi daugelis modernių šiuolaikinių jėgainių. Juo dalis atidirbusių deginių (kai padidėjus sukimosi dažniui, pripūtimo slėgis tampa per didelis) tiesiog praleidžiama į išleidimo kolektorių, aplenkiant turbinos ratą, arba dalis įleidžiamo oro nukreipiama atgal prieš kompre-soriaus ratą. Vožtuvas, kurį valdo membraninis mechanizmas, koreguoja variklio charakteristikas taip, kad pastovi didelė galia išliktų kiek galima platesniame sūkių diapazone, kuriame yra pakankama sukimo momento atsarga, užtikrinanti traktoriaus pastovų greitį padidėjus apkrovai. Nei vairuotojui, nei transmisijos automatinei valdymo sistemai nereikia perjungti pasirinktos perdavos.

Iš istorijos metraščio

Dar praėjusio amžiaus šeštojo dešimtmečio pabaigoje didžiausią dėmesį traktorinių variklių turbokompresoriniam pripūtimui skyrė šios kompanijos: „Volvo“ (Švedija), „Mercedes-Benz“, MAN (Vokietija), „Allis-Chalmers“ (pirmoji pagamino traktoriaus variklį su pripūtimu D19), „Caterpillar“, „Cummins“, „International“ (JAV) ir kiti gamintojai. „Caterpillar“ jau tuo metu didesnės galios varikliuose naudojo tarpinius oro aušintuvus (modeliai D320/330/333). Minimu laikotarpiu atmosferinių dyzelinių variklių lyginamoji galia siekė 5,9-11,1 AG/l, turbokompresorinių – 17-24 AG/l. Lyginamoji masė – atitinkamai 9,8-34,0 kg/AG ir apie 6 kg/AG. Svarbu, kad traktorių variklių su pripūtimu gamyboje pradėtas naudoti ne tik legiruotas plienas, nauji terminio apdirbimo metodai, bet ir naujos kokybės alyvos.

Aštuntajame-devintajame dešimtmečiuose viena iš pažangiausių buvo 4, 5, 6, 8, 10 ir 12 cilindrų (28-860 AG) dyzelinių variklių Mercedes-Benz MTU/OM grupė. Jie buvo montuojami įvairioje specializuotoje savaeigėje žemės ūkio technikoje, taip pat ir pramoninės paskirties traktoriuose, kombainuose. Galingiausiuose, didesnio darbo tūrio variklių modeliuose buvo montuojami du KKK firmos turbokompresoriai. Jų tiekiamas oras į cilindrus patekdavo per tarpinį oro aušintuvą. Įleidimo kolektoriaus viduje buvo išilginiai kanalai, kuriais cirkuliavo aušinimo skystis. MTU/OM serijos varikliai, palyginti su modeliu OM-355, buvo pavyzdiniai ir technologine, ir inžinerine prasme: įleidimo kolektoriai nedarė įtakos gabaritiniams variklio matmenims, o skirstymo sistemoje jau buvo naudojama po 4 vožtuvus vienam cilindrui. Pastarieji buvo užpildyti natriu. Aštuntajame dešimtmetyje turbokompresorinis pripūtimas tapo neatsiejama didelio darbo tūrio variklių dalimi.

Sovietų Sąjungoje šeštajame dešimtmetyje tuometinis Valstybinis specialusis variklių konstravimo biuras, Charkovo variklių gamykla (tuomet žinoma pavadinimu „Kūjis ir pjautuvas“) ir Centrinis dyzelinių variklių mokslinis-tiriamasis institutas parengė turbokompresorinio pripūtimo projektą 4 cl., 6,33 l darbo tūrio dyzeliniam varikliui. Vėliau buvo tyrinėjamas pripūtimo procesas greitasūkiuose nedidelės ir vidutinės galios varikliuose. Turbokompresorinis pripūtimas buvo diegiamas naujame baziniame variklyje SMD-14 (65-75 AG), kuris pakeitė javų kombainuose SK-3 naudotą variklį SMD-7 (65 AG). Pirmiausia jis buvo įdiegtas eksperimentiniame Charkovo traktorių gamyklos universalios paskirties ratiniame traktoriuje T-90 Ukraina, vėliau masiškai ga-minamame naujame kombaino modelyje – SK-4 bei traktoriuose vikšriniais varytuvais T-74, DT-75. Variklio mazgų patikimumo (to meto variklio resursas iki 3 000 mval. buvo laikomas geru rodikliu) visiškai pakako, kad, panaudojus turbokompresorinį pripūtimą, šio variklio galia padidėtų iki 85/90-100/130 AG (modeliai SMD-17/18/25). Analogiškai, įdiegus keletą naujovių, iš kurių svarbiausia turbokompresorinis pripūtimas, archaiškam KDM-100 varikliui suteiktas indeksas D-130. 135 AG jėgainė pradėta naudoti ir pramoninės paskirties traktoriuose T-130.