СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБОНАДДУВА ДВС Российский патент 2005 года по МПК F02B37/12 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности турбонаддувным двигателям внутреннего сгорания.

Известен способ регулирования турбонаддува ДВС, в котором в турбине, состоящей из сужающихся каналов направляющего аппарата и рабочего колеса, проходные сечения которых настроены на режим номинальной мощности ДВС, и при работе на режиме максимального крутящего момента производят сужение канала на выходе из направляющего аппарата для увеличения активной составляющей вырабатываемой турбиной мощности и соответственно производительности компрессора и расхода воздуха на данном режиме [1; 2].

Недостатком такого способа регулирования является то, что при работе ДВС на режиме максимального крутящего момента выпускные газы подвергаются резкому сжатию на выходе из направляющего аппарата и внезапному расширению на входе в рабочее колесо турбины, при этом теряется часть располагаемой энергии выпускных газов и снижается к. п.д. турбины, что приводит к уменьшению мощности турбины и соответственно производительности компрессора и расхода воздуха на данном режиме. Таким образом снижается эффективность способа регулирования турбонадува ДВС.

Целью данного изобретения является повышение эффективности регулирования турбонаддува ДВС.

Цель изобретения достигается тем, что в способе регулирования турбонаддува ДВС, обеспечивающем требуемый расход воздуха для ДВС, турбина состоит из суживающих каналов направляющего аппарата и рабочего колеса, согласно изобретению, при работе ДВС на режиме максимального крутящего момента проходное сечение канала в осевой части рабочего колеса и в пространстве за рабочим колесом минимально. При работе ДВС на режиме номинальной мощности производят расширение канала в осевой части рабочего колеса и в пространстве за рабочим колесом. Цилиндрическая поверхность канала радиально-осевой турбины, расположенная в осевой части рабочего колеса и за рабочим колесом, может быть образована размещенными в корпусе турбины, по меньшей мере, тремя дугообразными пластинами. Каждая из пластин с тыльной стороны установлена через рычаг на выполненной в корпусе турбины оси с возможностью поворота в радиальном направлении и шарнирно соединена через шток с рычагом соседней пластины таким образом, что при повороте рычага одной пластины на определенный угол происходит поворот рычагов остальных пластин на такой же угол.

Чертежи, поясняющие изобретение:

фиг.1 - регулируемая турбина,

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

На фиг.1 цилиндрическая поверхность канала радиально-осевой турбины 1 расположена в осевой части 2 рабочего колеса 3 и в пространстве 4 за рабочим колесом 3. Данная поверхность (см. фиг.2) образована размещенными в корпусе турбины 1 четырьмя дугообразными пластинами 5, 6, 7, 8, которые с тыльной стороны установлены через рычаги 9, 10, 11, 12 на выполненных в корпусе турбины 1 осях 13, 14, 15, 16 с возможностью поворота в радиальном направлении и шарнирно соединены через штоки 17, 18, 19, 20 с рычагами 10, 11, 12, 9 соседних пластин 6, 7, 8, 5 таким образом, что при повороте рычага одной пластины, например рычага 9 пластины 5 на угол α, происходит поворот рычагов 10, 11, 12 остальных пластин 6, 7, 8 на такой же угол α. Поворот осуществляется регулирующим механизмом 21 через выведенную наружу корпуса турбины 1 ось 13.

Способ регулирования турбонаддува ДВС работает следующим образом. При работе ДВС на режиме максимального крутящего момента дугообразные пластины 5, 6, 7, 8 находятся в положении, при котором проходное сечение канала в осевой части 2 рабочего колеса 3 и в пространстве 4 за рабочим колесом 3 минимальное (на фиг.2 показано пунктиром). Ввиду того, что остальные проходные сечения каналов турбины 1 настроены на данный режим, турбонаддув обеспечивает ДВС требуемым расходом воздуха. При работе ДВС на режиме номинальной мощности регулирующим механизмом 21 поворачивают рычаги 9, 10, 11, 12 дугообразных пластин 5, 6, 7, 8 в сторону увеличения проходного сечения канала в осевой части 2 рабочего колеса 3 и в пространстве 4 за рабочим колесом 3, что приводит к уменьшению реактивной составляющей вырабатываемой турбиной 1 мощности и соответственно производительности компрессора и расхода воздуха на данном режиме. При этом снижается КПД турбины 1 из-за утечек выпускных газов через зазоры, образовавшиеся между дугообразными пластинами 5, 6, 7, 8 и рабочим колесом 3, что приводит к дополнительному уменьшению мощности турбины 1 и соответственно производительности компрессора и расхода воздуха на данном режиме. Таким образом повышается эффективность способа регулирования турбонаддува ДВС.

Источники информации

1. Портнов Д.А. Быстроходные турбонаддувные двигатели с воспламенением от сжатия. // Теория, рабочий процесс и характеристики. Москва, Машгиз, 1963 г, стр.323.

2. Патент РФ №2131981, опубл. 20.06.1999.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с турбонаддувом. Изобретение позволяет повысить эффективность регулирования турбонаддува ДВС. В способе регулирования турбонаддува ДВС турбина состоит из суживающих каналов направляющего аппарата и рабочего колеса. При работе ДВС на режиме максимального крутящего момента проходное сечение канала в осевой части рабочего колеса и в пространстве за рабочим колесом минимально. При работе ДВС на режиме номинальной мощности производят расширение канала в осевой части рабочего колеса и в пространстве за рабочим колесом. Цилиндрическая поверхность канала радиально-осевой турбины, расположенная в осевой части рабочего колеса и за рабочим колесом, образована размещенными в корпусе турбины, по меньшей мере, тремя дугообразными пластинами. Каждая из пластин с тыльной стороны установлена через рычаг на выполненной в корпусе турбины оси с возможностью поворота в радиальном направлении. Каждая из пластин шарнирно соединена через шток с рычагом соседней пластины таким образом, что при повороте рычага одной пластины на определенный угол происходит поворот рычагов остальных пластин на такой же угол. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ регулирования турбонаддува ДВС, обеспечивающий требуемый расход воздуха для ДВС, в котором турбина состоит из суживающих каналов направляющего аппарата и рабочего колеса, отличающийся тем, что при работе ДВС на режиме максимального крутящего момента проходное сечение канала в осевой части рабочего колеса и в пространстве за рабочим колесом минимально, а при работе ДВС на режиме номинальной мощности производят расширение канала в осевой части рабочего колеса и в пространстве за рабочим колесом.2. Способ регулирования турбонаддува ДВС по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая поверхность канала радиально-осевой турбины, расположенная в осевой части рабочего колеса и за рабочим колесом, образована размещенными в корпусе турбины, по меньшей мере, тремя дугообразными пластинами, каждая из которых с тыльной стороны установлена через рычаг на выполненной в корпусе турбины оси с возможностью поворота в радиальном направлении и шарнирно соединена через шток с рычагом соседней пластины таким образом, что при повороте рычага одной пластины на определенный угол происходит поворот рычагов остальных пластин на такой же угол.