Основным принципом лямбда-регулирования является правильная установка и применение обратной связи от отработавших газов к составу смеси. Это необходимо для более рационального дозирования топлива при работе двигателя автомобиля.
В электронный блок управления при этом от лямбда-зонда (датчика кислорода) подаются сигналы. Размещён он в двигателе в выпускном трубопроводе. После регистрации сигнала от лямбда-зонда, происходит его преобразование в команду необходимую для регулятора управляющего давлением, и при этом совершается обогащение или обеднение смеси.
Работают датчики кислорода в основном в температурном диапазоне от 350 до 900°С. Датчики лямбда-зонда работают по-разному.
Температура отработавших газов Тr - один из важнейших заградительных параметров; она служит критерием для сравнительной оценки тепловой напряженности двигателя при различных числах оборотов. Для этой цели целесообразнее было бы устанавливать предельное значение температуры поршня. Но в связи с тем, что температуру поршня в условиях эксплуатации практически измерить невозможно, такой параметр не устанавливают. Этим объясняется и то обстоятельство, что в инструкциях по обслуживанию двигателей не указывают заградительные значения а, полнее характеризующего тепловую напряженность двигателя, чем Tr, которую, однако, легко определить в условиях эксплуатации. Поэтому ее и указывают как заградительный параметр.
Так как разница между температурами отработавших газов по цилиндрам может достигать значительных величин, а в отдельных цилиндрах превысить допускаемую величину, то наиболее правильным способом контроля является проверка температуры газов не в выхлопной трубе, а по цилиндрам. Но это затруднительно вследствие больших скоростей газов и наличия волновых колебаний их в выхлопных патрубках. В связи с этим измеряемые температуры по цилиндрам следует рассматривать как приблизительные. Температура газов в выхлопной трубе обычно выше, чем температура, замеренная по цилиндрам. Разница особенно значительна при догорании топлива на выхлопе. Средняя температура газов в выхлопной трубе достигает у тихоходных двухтактных дизелей 350° С а у четырехтактных 450° С. У быстроходных дизелей она соответственно доходит до 450 и 600° С. Пониженная температура отработавших газов у двухтактных двигателей объясняется тем, что газы смешиваются с большим количеством продувочного воздуха, понижающего температуру смеси газов. Средняя же температура цикла, непосредственно влияющая на теплонапряженность двигателя, у двухтактных двигателей всегда выше. Противодавление выхлопу Pr у ряда двигателей из-за наличия сравнительно длинного выхлопного трубопровода сложной конфигурации и глушителя может быть значительным и отрицательно влияет на рабочий процесс двигателя; оно ухудшает продувку цилиндров, приводит к снижению мощности, увеличению Ge и Tr.
Наибольшее влияние увеличения противодавления выхлопу на параметры рабочего процесса двигателя сказывается при форсированных режимах. Изменение Pe, Ge и Tr у четырехтактного дизеля с наддувом в зависимости от изменения противодавления на выхлопе при п = const. Двухтактные двигатели вследствие присущих им особенностей процесса газообмена более чувствительны к противодавлению на выхлопе, чем четырехтактные. Наибольшая допускаемая величина противодавления выхлопу указывается заводом-изготовителем; Ne и Ge, а также максимально допустимое значение Tr, гарантируемые заводом, должны обеспечиваться при заградительном значении противодавления выхлопу, которое относится к определенной точке газовыхлопной системы (за выхлопным коллектором) и должно покрывать неизбежные сопротивления газовыхлопной системы с глушителем. В большинстве случаев противодавление выхлопу допускается до 40-100 мм рт. ст., а в отдельных случаях и больше.
Предельно допускаемые значения температуры выходящего масла назначают в зависимости от сорта масла, имея в виду, что при повышении температуры резко снижается его вязкость. Для лучших сортов масла температура на выходе из двигателя допускается до 95° С. Для некоторых двигателей ограничивают также и температуру масла на входе в двигатель (не ниже 40 и не выше 65-70°С). Максимальное давление масла в двигателе для безопасной работы фильтров и трубопроводов ограничивается расчетными нормами и находится в пределах 8-10 дан/см2. Минимальное давление масла назначают в зависимости от материала подшипников и удельных давлений, которым они подвергаются. Например, для подшипников из свинцовистой бронзы, имеющих в настоящее время наибольшее распространение в быстроходных дизелях, минимальное давление масла в нагнетательной магистрали допускается не ниже 5 - 6 дан/см2. Минимально устойчивое число оборотов двигателя, назначаемое заводом-изготовителем, также относится к заградительным параметрам; оно определяется в основном неудовлетворительным качеством распыливания и смесеобразования на малых оборотах и обычно составляет 0,3-0,4 от Nном. Работать на оборотах ниже этого предела нельзя, так как появляются перебои в работе отдельных цилиндров и происходит усиленное загрязнение форсунок, поршневых колец и цилиндровых втулок. Перечисленными выше заградительными параметрами не исчерпываются все ограничения и рекомендации, указываемые заводами-изготовителями в инструкциях по обслуживанию двигателей, но даже из анализа перечисленных параметров можно сделать вывод о том, насколько необходимо соблюдать все рекомендации заводов-изготовителей. Этим можно не только предотвратить возможные в ряде случаев аварии, но и существенно повысить срок службы двигателей.
Высокотемпературный газовый поток, проходя через проточные части газовых турбин, вызывает объемное расширение их узлов и деталей. Характер объемного расширения деталей турбин вследствие различия их формы создает сложную картину изменения зазоров в проточной части, в уплотнениях, в подшипниках и на опорных поверхностях фундаментных рам. Вибрация фундаментов ГТА также влияет на изменение этих зазоров. Условно считают зазоры в проточной части (осевые и радиальные), в опорных и упорно-опорных подшипниках - внутренними, а в дистанционных креплениях и направляющих шпонках цилиндров - наружными. Абсолютные величины внутренних зазоров вследствие нагрева деталей турбины уменьшаются. Так как ротор турбины имеет статический прогиб вниз, направление которого при вращении не меняется, то зазоры в верхней и нижней точках между лопатками ротора и внутренней поверхностью цилиндра неодинаковы.
Узел ГТА, подверженный наименьшему тепловому воздействию, как правило, жестко крепится к фундаменту. Часто этим узлом является редуктор числа оборотов. Следовательно, тепловое расширение цилиндров и роторов идет в направлении наибольших температур, т. е. в сторону, расположенную у входа газа в турбину высокого давления. Величины наружных и внутренних монтажных зазоров определяют конструктивным расчетом и уточняют при отработке головного образца ГТА. Внутренние зазоры между лопатками ротора, направляющими цилиндра и их уплотнение по ротору в значительной степени влияют на к. п. д. турбины, поэтому при расчетах величину зазора назначают минимально возможной. Стремление к снижению общего веса турбины без потери мощности приводит к необходимости уменьшения внутренних зазоров в проточной части, что влечет за собой соответственное уменьшение наружных монтажных зазоров. Относительное уменьшение монтажных зазоров определяет высокий класс точности монтажа.
Широкое применение газотурбинных агрегатов в народном хозяйстве определило создание большого разнообразия их конструкций. На каждый газотурбинный агрегат в зависимости от его конструктивных особенностей, назначения, места установки, условий работы должен создаваться свой технологический процесс монтажа, в котором предусматривается такая последовательность монтажных работ, которая обеспечивает нормальное температурное расширение агрегата при соблюдении соосности его цилиндров, неразрывность оси роторов и заданные величины зазоров в проточной части, в подшипниках, дистанционных креплениях и шпоночных соединений при эксплуатации ГТА.
Управление газотурбинными агрегатами, использующими высокие параметры газов (700-800 С) и имеющими большое число оборотов турбин (12 500-15 000 об/мин), автоматизировано. Предупреждение аварийных состояний ГТА предусматривают системой защитных блокировочных устройств. Монтаж системы управления и защиты не менее сложный этап работы, качество которого определяется правильностью монтажа основных узлов ГТА на фундаментных рамах.
Перед установкой камеры сгорания на фундаментную раму последнюю выверяют по уровню и жестко крепят к фундаменту фундаментными болтами. Затем монтируют переходной патрубок от камеры сгорания до турбины и производят проверку пружинных опор, прикрепленных к раме, устанавливая необходимый натяг пружин. После этого камеру сгорания устанавливают на пружинные опоры, подцентровывают к переходному патрубку и соединяют с ним по фланцевому соединению. По фланцам камеру сгорания соединяют с линией воздухопровода. Элементы газовоздухопровода закрепляют на промежуточных подвесках так, чтобы при отсоединении их от камеры сгорания не было смещения фланцев газовоздухопроводов по отношению к фланцам камеры сгорания. С этой целью пружинные опоры и подвески поджимают или опускают так, чтобы стыкование газовоздухопроводов с камерой сгорания по фланцам было без изломов и смещений. Воздухопроводы перед установкой в линию очищают от грязи и подтеков сварки и испытывают установленным давлением в течение 10-15 мин. По величине падения давления в течение этого времени судят о геометричности воздухопровода. Осевой компрессор ГТА со стороны всасывания патрубком воздухопровода соединяется с воздушным фильтром, назначение которого состоит в том, чтобы в полость компрессора, камеры сгорания и газовой турбины не попадала пыль, содержащаяся в засасываемом воздухе. Воздушный фильтр устанавливают на предварительно закрепленную к фундаменту фундаментную раму на пружинные опоры так же, как и камеру сгорания. На линиях газовоздухопровода с целью компенсации тепловых расширений устанавливают сильфонные компенсаторы, которые в отличие от других видов компенсаторов просты по устройству и дают полное уплотнение газовоздухопровода. Как правило, установку компенсаторов производят с натягом, величина которого должна быть не менее 50% возможного удлинения патрубка от теплового расширения. При монтаже в соединениях разъемов и фланцев применяют различные специальные мастики. Так, каолино-асбестовая мастика состоит из 40% порошка каолина и 60% асбестового волокна, прокаленного при 900° С в течение 1 ч. Асбест протирают и просеивают, смешивают с каолином и жидким стеклом или перхлорвиниловым лаком до вязкости вазелина. Свинцово-графитная мастика состоит из 60% свинцового сурика или свинцовых белил и 40% чешуйчатого графита, растворенных в олифе до вязкости вазелина. Все болтовые соединения, а также трущиеся и опорные поверхности лап, шпонок и шайб натирают графитом, смешанным с ртутной мазью.