Изобретение относится к системе регулирования отработавшего газа и способу регулирования отработавшего газа. Система регулирования отработавшего газа имеет дроссельный клапан для отработавшего газа в канале для отработавшего газа и исполнительное устройство дроссельного клапана для отработавшего газа с тягой управления. Устройство регулирования давления отработавшего газа регулирует давление отработавшего газа в канале для отработавшего газа, возникающего выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа. Подобного вида система регулирования отработавшего газа с дроссельным клапаном для отработавшего газа может разносторонне применяться в двигателях внутреннего сгорания, преимущественно в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств.
Из документа DE 19821130 А1 известно, что подобная система регулирования отработавшего газа может служить в качестве моторного замедлителя. В этом случае поток отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания прерывается подпорным клапаном для достижения повышения мощности устройства для торможения двигателем. Для этого по возможности плотно закрывается тракт выпуска отработавшего газа и одновременно на нуль переключается нагнетание топливным насосом высокого давления. При этом двигатель приводится в действие движущимся транспортным средством, и давление поднимается вследствие компрессорного действия двигателя.
Повышение давления выше по течению подпорного клапана может непредвиденно привести систему регулирования отработавшего газа к тому, что цилиндрические вентили мотора недостаточно прижмутся и отработавший газ устремится обратное течение в другой цилиндр. Другая опасность подобной работы подпорного клапана для поддержания условий торможения двигателем заключается в том, что после прижима дополнительных цилиндрических клапанов увеличивается газ между каналом для отработавшего газа и отдельными цилиндрами и подкачивается сюда, и вследствие выделения тепла может повыситься температура выше по течению подпорного клапана.
Для ограничения повышения давления и температуры из документа DE 19821130 известна система регулирования отработавшего газа 50, как показано на фиг.7, с подпорным клапаном или дроссельной заслонкой 12. Дроссельная заслонка 12 имеет для достижения ограничения давления и температуры клапан 35 ограничения давления, который расположен на дроссельной заслонке 12. Клапан 35 ограничения давления удерживает с предварительным натяжением в закрытом состоянии с помощью клапанной заслонки 36 отверстие 37 в дроссельной заслонке 12. Предварительное натяжение, как показывает фиг.7, создается пластинчатой пружиной 38. Клапанная заслонка 36 клапана 35 ограничения давления открывается, как только превышается допустимое давление P1 отработавшего газа выше по течению дроссельной заслонки 12 и таким образом могла бы регулироваться недопустимая высокая температура T1 канала 5 для отработавшего газа. Таким образом, с помощью клапана ограничения давления 35 мотор в фазе торможения защищается от избыточного давления и перегрева.
Из документа US 4,750,459 известна динамическая, ограничивающая давление система 40 регулирования отработавшего газа, которая показана на фиг.8. При этом система 40 регулирования отработавшего газа имеет дроссельную заслонку 13 типа бабочки. Поверхность кромок дроссельной заслонки 13 типа бабочки в закрытом состоянии в области 41 уплотняется клапанной головкой 42 предохранительного клапана 43. При превышении допустимого давления отработавшего газа P1 выше по течению предохранительный клапан 43 открывает байпас, через который может уменьшиться избыточное давление и вместе с ним также превышение температуры.
Далее из документа US 5,355,673 известна система 60 регулирования отработавшего газа, показанная на фиг.9, которая работает с ассиметрично расположенной дроссельной заслонкой 12. При этом дроссельная заслонка 12 может поворачиваться вокруг оси вращения 28, расположенной вне оси симметрии канала 5 для отработавшего газа. В закрытом состоянии асимметрично установленной дроссельной заслонки 12, которая в закрытом состоянии может удерживаться с помощью пружинного элемента, при избыточном давлении выше по течению дроссельной заслонки преодолевается предварительное натяжение пружины и предварительно напряженная дроссельная заслонка 12 приоткрывается, благодаря чему может снижаться избыточное давление и вместе с ним избыточная температура выше по течению дроссельной заслонки 12.
Таким образом, с помощью известных систем регулирования отработавшего газа при максимальном числе оборотов двигателя может не превышаться максимально допустимое давление. При этих решениях скоростной напор двигателя создает открывающее усилие, которое в известных решениях преодолевает закрывающий пружинный механизм. Однако имеется тот недостаток, что либо сама дроссельная заслонка, либо ограничительный клапан постоянно вибрирует или колеблется вследствие пульсирующего давления в канале для отработавшего газа, так как выделяется двигателем не постоянным потоком, а периодически в соответствии с ходом поршней. Это влечет за собой сильный износ и не продолжительный срок службы подобного рода систем регулирования отработавшего газа и дополнительно может вести к образованию сильного шума.
Задачей изобретения является преодоление недостатков уровня техники и создание системы регулирования отработавшего газа, которая не только использует подъем давления выше по течению закрытого дроссельного клапана для отработавшего газа для заслонки моторного замедлителя, но и полезным образом использует подъем температуры канале для отработавшего газа, связанный с подъемом давления выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа.
Эта задача решена посредством технических решений, охарактеризованных признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения следуют из зависимых пунктов.
Согласно изобретению созданы система регулирования отработавшего газа и способ регулирования отработавшего газа. Система регулирования отработавшего газа имеет в канале для отработавшего газа дроссельный клапан для отработавшего газа и исполнительное устройство дроссельного клапана для отработавшего газа с тягой управления. Устройство регулирования давления отработавшего газа регулирует давление газа в канале для отработавшего газа впереди по течению дроссельного клапана для отработавшего газа. Для этого тяга управления имеет регулирующий исполнительный орган, который взаимодействует с объемом, уравновешивающим давление. Объем, уравновешивающий давление, при этом пневматически соединен с дроссельным отверстием выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа.
Преимущество этой системы регулирования отработавшего газа заключается в том, что давление выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа через дроссельное отверстие отводится в уравновешивающий объем и оттуда направляется к исполнительному органу, который в зависимости от господствующего у исполнительного органа давления через рычажный механизм может стабильно переводить дроссельный клапан для отработавшего газа из закрытого положения в регулируемую, в зависимости от давления, позицию. Благодаря дроссельному отверстию во взаимодействии с уравновешивающим объемом возникает элемент замедления, который в значительной мере предпочтительным образом отфильтровывает высокочастотные пики давления пульсирующего давления отработавшего газа. С помощью подбора дроссельного клапана для отработавшего газа и выходного объема условия фильтрования этого элемента замедления могут регулироваться таким образом, что с помощью предложенной согласно изобретению системы регулирования отработавшего газа предотвращаются как высокочастотные колебания дроссельного клапана для отработавшего газа, так и на длительное время слишком высокое давление. Благодаря уравновешивающему объему создается более замедленный, более усредненный подъем давления, который, однако, не ведет к нажиму цилиндрических вентилей, так как регулирующий исполнительный орган на тяге управления делает возможным регулирование давления отработавшего газа и определяемой давлением отработавшего газа температуры отработавшего газа выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа.
Устройство регулирования давление отработавшего газа, предпочтительно, содержит устройство для ограничения давления отработавшего газа, которое позволяет ограничивать давление газа выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа.
Для регулирования или ограничения давления дроссельный клапан для отработавшего газа может иметь дроссельную заслонку, которая через поворотную ось взаимодействует с тягой управления и при этом также с регулирующим исполнительным органом. Вместо дроссельного затвора дроссельный клапан для отработавшего газа имеет, предпочтительно, дроссельную заслонку типа бабочки, которая выполнена полностью симметрично к оси вращения, причем ось вращения совпадает с осью симметрии канала для отработавшего газа в области дроссельного клапана. Подобного рода дроссельная заслонка клапана типа бабочки дает преимущество в том, что необходимые установочные усилия на оси дроссельной заслонки будут минимальными.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения исполнительное устройство имеет привод, занимающий два конечных положения с первым конечным положением, при котором тяга управления и регулирующий исполнительный орган удерживают дроссельный клапан для отработавшего газа в открытой позиции. Во втором конечном положении привода регулирующий исполнительный орган становится действующим и дроссельный клапан для отработавшего газа удерживается в позиции, зависимой от давления отработавшего газа объема, уравновешивающего давление. Эта позиция вследствие сравнительно умеренного давления в уравновешивающем объеме совершенно стабильна, так что не возникает колебания дроссельного клапана, в частности, дроссельной заслонки типа бабочки.
Чтобы осуществить два конечных положения привода, привод может иметь приводимый в действие электромагнитным способом поршень. Подобного рода соленоидные приводы имеют преимущество, они могут относительно быстро перемещаться между обоими конечными положениями рычажного механизма.
Привод может содержать приводимый в действие гидравлическим образом поршень, причем подобного рода привод дает возможность демпфированного занятия обоих конечных положений.
Предпочтительно, привод содержит приводимый в действие пневматическим способом поршень, причем подобного рода пневматический привод в ходе движения может предпочтительным образом варьироваться для рычажного механизма.
При этом регулирующий исполнительный орган механически соединен с поршнем привода. Это механическое соединение включает как непосредственную установку регулирующего исполнительного органа на поршне, так и передачу движения привода через соответствующий шатун регулирующему исполнительному органу. При этом с непосредственной установкой исполнительного органа на поршне может быть связана относительно большая область регулирования зависимой от давления отработавшего газа позиции дроссельного клапана для. отработавшего газа, в то время как с помощью шатуна соответственно может уменьшаться зависимое от давления отклонение рычажного механизма.
Для гидравлического или пневматического привода предусмотрено, что исполнительное устройство имеет цилиндр исполнительного механизма, поршень и предварительно напряженный, упруго пружинящий в первом неактивном состоянии цилиндра исполнительного механизма шатун. При этом цилиндр исполнительного механизма шарнирно закреплен на конце, противоположном шатуну. Это шарнирное соединение, предпочтительно, может уравновешивать круговое движение плеча рычага вокруг оси вращения дроссельного клапана для отработавшего газа при изменении положения из открытой позиции в закрытую позицию и наоборот, когда как возвратно-поступательное движение шатуна, так и возвратно-поступательное движение регулирующего исполнительного органа осуществляется прямолинейно и через шарнир связано с плечом рычага.
Регулирующий исполнительный орган может иметь конструкцию подобную приводу с приводным поршнем. Для этого регулирующий исполнительный орган содержит цилиндр исполнительного органа с упруго пружинящим предварительно напряженным поршнем исполнительного органа и установленный на поршне исполнительного органа шток исполнительного органа. Свободный конец исполнительного органа шарнирно соединен с плечом рычага, который взаимодействует с осью вращения дроссельного клапана отработавшего газа. При этом регулирующий исполнительный орган становится действующим, когда дроссельный клапан для отработавшего газа находится в закрытой позиции и в канале для отработавшего газа снижается избыточное давление выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа и зависимая от давления завышенная температура. Только в этом случае через дроссельное отверстие выше по течению дроссельного клапана для отработавшего надувается объем уравновешивающий давление, и исполнительный орган соответственно поршень исполнительного органа может начать двигаться, если создается недопустимо высокое максимальное давление, при котором возникает опасность, что прижимаются дополнительные цилиндрические клапаны.
Чтобы сделать возможным взаимодействие между объемом, уравновешивающим давление, и цилиндром исполнительного органа, он имеет отверстие, которое пневматически соединено с объемом, уравновешивающим давление. При этом в состоянии уменьшенного давления объема, уравновешивающего давление, плечо рычага, шарнирно соединенное с поршнем исполнительного органа имеет максимальное отклонение и нагруженном давлением состоянии объема, уравновешивающего давление, плечо рычага имеет регулируемое в зависимости от давления отклонение.
При этом практически длина тяги управления, которая состоит из шатуна привода и штока регулирующего исполнительного органа, укорачивается. Как уже упоминалось выше, при требовании еще большего отклонения рычажного механизма цилиндр исполнительного органа может быть смонтирован непосредственно на приводном поршне, что может обеспечивать преимущество предпочтительно при очистке сажевого фильтра, чтобы при работающем двигателе и при включенном впрыскивании топлива сделать возможной широкую вариацию температуры выше по течению регулирующего клапана для отработавшего газа.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения на дроссельном отверстии канала отработавшего газа выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа расположена емкость для объема, уравновешивающего давление, которая с помощью напорного трубопровода соединена с отверстием цилиндра исполнительного органа. При этом напорный трубопровод выполнен гибким, чтобы иметь возможность следовать движениям тяги управления и с ними движениям цилиндра исполнительного органа.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения объем, уравновешивающий давление, и регулирующий исполнительный орган расположены в общей емкости. В этом имеется преимущество, что может уменьшаться количество компонентов системы регулирования, что предпочтительно в плане затрат на хранение, стоимости запасных частей и монтаж.
Кроме этого предусмотрено исполнение шатуна в виде полого цилиндра, причем полый цилиндр имеет регулирующий исполнительный орган. Подобного рода полый цилиндр установлен при этом непосредственно на приводном поршне привода, так что длина полого цилиндра определяет возможный максимальный ход исполнительного органа на плече рычага при управлении дроссельной системой отработавшего газа. Кроме того, полый цилиндр, образованный в качестве шатуна, может представлять общий корпус для, как регулирующего исполнительного органа, так и объема, уравновешивающего давление. В этом случае еще более уменьшается количество компонентов, которое нужно подготовить для системы регулирования отработавшего газа, так как отпадает не только шатун, а полый цилиндр может одновременно образовывать поршень для привода в приводном цилиндре.
Кроме этого предусмотрено, что дроссельный клапан для отработавшего газа расположен ниже по течению выпускного коллектора двигателя внутреннего сгорания и выше по течению сажевого фильтра. В этом случае дроссельный клапан для отработавшего газа во взаимодействии с системой регулирования отработавшего газа служит в качестве тормозного механизма клапанной заслонки выпускного трубопровода, который может активироваться в случае, если отключается впрыскивание топлива в двигатель. С другой стороны дроссельный клапан для отработавшего газа может быть расположен ниже по течению сажевого фильтра двигателя внутреннего сгорания и выше по течению глушителя. В этом случае может использоваться повышение температуры отработавшего газа, связанное с подъемом давления в канале отработавшего газа, чтобы, например, с помощью нагрева очистить сажевый фильтр, причем процесс впрыскивания или впрыскивание топлива в двигатель не выключается.
Подобного рода очистка может осуществляться как периодически в режиме движения, так и при работающем двигателе при стоянке транспортного средства. Так как в этом случае двигатель не работает в качестве компрессора, а скорее является источником горячих отработавших газов, большее, зависимое от давления отклонение регулирующего исполнительного органа будет полезно, как это позволяет одна из описанных ниже форм осуществления изобретения, чтобы иметь возможность осуществить оптимальный температурный цикл при очистке сажевого фильтра, например, при движущемся транспортном средстве.
Способ регулирования отработавшего газа с системой регулирования отработавшего газа имеет следующие этапы способа. Первоначально в канале для отработавшего газа предусматривается дроссельный клапан для отработавшего газа, который может изменять положение с помощью тяги управления исполнительного устройства. Далее подготавливается устройство регулирования пульсирующего давления отработавшего газа, возникающего в канале для отработавшего газа выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа. Выше по течению дроссельного клапана для отработавшего газа дополнительно выполнено дроссельное отверстие, через которое пульсирующее давление отработавшего газа подводит к объему, уравновешивающему давление, уравновешивает пики пульсирующего давления отработавшего газа и подводит уравновешенное давление отработавшего газа к регулирующему исполнительному органу.
При этом тяга управления с регулирующим исполнительным органом в первом конечном положении привода удерживает дроссельный клапан отработавшего газа стабильно в открытой позиции. Во втором конечном положении привода тяга управления с регулирующим исполнительным органом удерживает дроссельный клапан отработавшего газа в стабильной позиции, регулируемой давлением, преобладающим в объеме, уравновешивающем давление. Подобного рода способ регулирования отработавшего газа может применяться как для моторного замедлителя, так и для способа очистки и регенерации сажевого фильтра.
При этом способе регулирования отработавшего газа давление выше по течению дроссельной заслонки для отработавшего газа в закрытом положении дроссельного клапана для отработавшего газа через дроссельное отверстие подводится к объему, уравновешивающему давление, и уравновешенным давлением отработавшего газа снабжается исполнительный орган, который регулируемо в зависимости от уравновешенного давления отработавшего газа открывает дроссельную заслонку для отработавшего газа. При этом дроссельное отверстие и объем, уравновешивающий давление, образуют элемент замедления с фильтрующим эффектом, при котором снижаются или отфильтровываются пики пульсирующего давления отработавшего газа, причем условия фильтрования регулируются таким образом, что дроссельная заслонка для отработавшего газа с возможностью регулирования в зависимости от давления может занимать стабильную позицию.
Первая открытая позиция удерживается дроссельным клапаном для отработавшего газа при этом способе регулирования отработавшего газа в течение времени, пока привод исполнительного устройства неактивен и находится в первом конечном положении. Как только активируется привод исполнительного устройства и занимает второе конечное положение, при котором регулирующий исполнительный орган имеет регулируемое давлением объема, уравновешивающим давление, положение, дроссельный клапан для отработавшего газа соответственно из закрытого положения переходит во вторую стабильную регулируемую в зависимости от давления позицию.
При этом поршень в цилиндре исполнительного механизма может приводиться в действие электромагнитным, гидравлическим или пневматическим способом и перемещаться из первого конечного положения во второе конечное положение.
В предпочтительном варианте осуществлении способа плечо рычага, которое взаимодействует с осью вращения дроссельного клапана для отработавшего газа и шарнирно соединено со свободным концом штока исполнительного органа, перемещается поршнем исполнительного органа цилиндра исполнительного органа в зависимости от давления. Цилиндр исполнительного органа для этого через отверстие пневматически соединен с объемом, уравновешивающим давление. В уменьшенном в части давления состоянии объема, уравновешивающего давление, плечо рычага, шарнирно соединенное со штоком исполнительного органа, занимает максимальное отклонение и в нагруженном давлением состоянии объема, уравновешивающего давление, плечо рычага регулирующим исполнительным органом перемещается в регулируемое в зависимости от давления отклонение.
Способ регулирования отработавшего газа может применяться в качестве усиления торможения двигателем, если дроссельный клапан для отработавшего газа располагается ниже по течению выпускного коллектора двигателя внутреннего сгорания и выше по течению фильтра сажевых частиц системы двигателя, и давление в выпускном коллекторе таким образом регулируется дроссельным клапаном для отработавшего газа, что в двигателе внутреннего сгорания не превышается максимально допустимое давление и при отключенном впрыскивании топлива при соответствующем процессе торможения не превышается зависимая от давления максимально допустимая температура.
Далее возможно использовать способ регулирования отработавшего газа для нагрева канала для отработавшего газа, чтобы при этом очистить сажевый фильтр. Для этого дроссельный клапан для отработавшего газа располагается ниже по течению фильтра сажевых частиц двигателя внутреннего сгорания и выше по течению глушителя и давление в канале для отработавшего газа таким образом регулируется дроссельным клапаном для отработавшего газа, что не превышается максимально допустимое давление в двигателе внутреннего сгорания и при включенном впрыскивании топлива не превышается максимально допустимая, зависимая от давления температуры в сажевом фильтре при очистке сажевого фильтра.
Изобретение ниже более подробно поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - принципиальная схема системы регулирования отработавшего газа согласно первому варианту выполнения изобретения;
фиг.2 - принципиальная схема системы регулирования отработавшего газа согласно фиг.1 в первом конечном положении поршня привода;
фиг.3 - принципиальная схема системы регулирования отработавшего газа согласной фиг.1 во втором конечном положении поршня привода;
фиг.4 - принципиальная схема системы регулирования отработавшего газа согласно фиг.1 во втором конечном положении поршня с активированным регулирующим исполнительным органом;
фиг.5 - принципиальная схема системы регулирования отработавшего газа согласно второму варианту выполнения изобретения;
фиг.6 - принципиальная схема системы регулирования отработавшего газа согласно третьему варианту выполнения изобретения;
фиг.7 - принципиальная схема системы регулирования отработавшего газа согласно уровню техники;
фиг.8 - принципиальная схема другой системы регулирования отработавшего газа согласно уровню техники;
фиг.9 - принципиальная схема дополнительной системы регулирования отработавшего газа согласно уровню техники.
На фиг.1 показана принципиальная схема системы регулирования отработавшего газа согласно первому варианту выполнения изобретения. Система регулирования отработавшего газа имеет дроссельный клапан 4 для отработавшего газа в канале 5 для отработавшего газа, который может двигаться вокруг оси 28 вращения в направлениях стрелок А и В из открытой позиции в закрытую позицию и наоборот. Для этого на направленной наружу оси 28 вращения установлено плечо рычага 27, которое шарнирно соединено с регулирующим устройством 8. Регулирующее устройство 8 включает привод 16 в цилиндре 20 исполнительного механизма, из которого выступает шатун 21.
Шатун 21 несет регулирующий исполнительный орган 9, из которого выступает штанга 25 исполнительного органа, которая своим свободным концом 26 шарнирно соединена с плечом рычага 27 дроссельного клапана 4 для отработавшего газа. Так как плечо рычага 27 для изменения положения дроссельной заслонки 12, которая здесь выполнена в виде дроссельной заслонки 13 типа бабочки, совершает круговое движение, тяга 7 управления исполнительного устройства 6 опирается шарнирно на неподвижную точку 45 с концом 22 цилиндра 20 исполнительного механизма привода 16.
Привод 16 в этом варианте выполнения изобретения через гибкий напорный трубопровод 44 для активирования в направлении стрелки С снабжается сжатым воздухом, который подводится по трубопроводу 46 для снабжения сжатым воздухом через электрически приводимый в действие двухходовой переключатель 39. При выключении двухходового переключателя 39 сжатый воздух из цилиндра 20 исполнительного механизма по напорному трубопроводу 44 в направлении стрелки D и выпускное отверстие 47 для сжатого воздуха двухходового переключателя 39 выпускается в направлении стрелки Е. Взаимодействие между приводом 16 и исполнительным органом более подробно описывается с помощью следующих ниже фигур.
Чтобы привести в действие исполнительный орган 9, выше по течению дроссельного клапана 4 для отработавшего газа расположено дроссельное отверстие 11, которое снабжает объем 10 уравновешивающий давление, который накоплен в емкости 30 для объема, уравновешивающего давление, и пневматически через напорный трубопровод соединен с отверстием 29 регулирующего исполнительного органа 9. Показанный здесь фрагмент канала 5 для отработавшего газа может быть для усиления тормоза двигателя внутреннего сгорания расположен ниже по течению выпускного коллектора двигателя или встраиваться в канал для отработавшего газа для нагрева сажевого фильтра ниже по течению сажевого фильтра.
В обоих случаях давление и температура выше по течению дроссельного клапана 4 для отработавшего газа повышаются до P1 соответственно до T1 по сравнению с давлением Р2 и температурой Т2 ниже по течению дроссельного клапана 4 для отработавшего газа, если он занимает закрытую позицию. В открытой позиции дроссельного клапана 4 для отработавшего газа должна наступить по возможности меньшая разница между P1 и Р2, если дроссельная заслонка 12 для отработавшего газа выполнена таким образом, что она в открытой позиции представляет небольшое сопротивление потоку.
На фиг.2 показана принципиальная схема системы 1 регулирования отработавшего газа согласно фиг.1 в первом конечном положении 14 поршня 19 привода 16. Привод 16 имеет для этого цилиндр 20 исполнительного механизма, в котором поршень 19 элементом 48 винтовой пружины прижимается в первое положение 14, причем одновременно закрепленный на поршне 19 шатун 21 втягивается в цилиндр 20 исполнительного механизма. Вместо элемента 48 винтовой пружины в качестве возвратного элемента для поршня 14 эта функция возвращения может обеспечиваться напорным трубопроводом в области показанного здесь винтового элемента 48. Это имеет преимущество по сравнению с натяжением с помощью винтовой пружины в том, что шатун 21 без удара втягивается в цилиндр исполнительного механизма, а может управляемым образом двигаться назад.
Вместо показанного здесь пневматического привода 16 поршень 19 может двигаться с помощью электродинамического или гидравлического привода. В первом варианте выполнения изобретения на конце штока поршня расположен регулирующий исполнительный орган 9, который со своей стороны имеет цилиндр 23 исполнительного органа, поршень 24 исполнительного органа и шток 25 исполнительного органа. Поршень 24 исполнительного органа с помощью элемента винтовой пружины 49 удерживается в максимальном отклонении xm в цилиндре 23 исполнительного органа и обеспечивает в этом в не активированном состоянии привода 16 и регулирующего исполнительного органа через шток 25 исполнительного органа, который своим свободным концом 26 шарнирно соединен с плечом рычага 27, то, что дроссельная заслонка 12 дроссельного клапана 4 для отработавшего газа удерживается в открытой позиции 17.
Если поршень 19 привода переводится благодаря активированию привода 16 во второе, здесь не показанное конечное положение, то плечо рычага 27 совершает круговое движение в направлении стрелки G, так как цилиндр 20 своим противоположным шатуну 21 концом расположен шарнирно по отношению к неподвижной точке 45. Давление и температура в канале 5 для отработавшего газа вверх и вниз по течению относительно дроссельной заслонки 12 примерно равны. При этом нормальном давлении отработавшего газа в канале 5 для отработавшего газа регулирующий исполнительный орган 9, который через отверстие 29 в цилиндре 23 исполнительного органа 23 и напорный трубопровод 31 соединен с уравновешивающим объемом в емкости 30 для уравновешивающего объема, не активируется, хотя через дроссельное отверстие 11 объем 10, уравновешивающий давление, соединен с каналом для отработавшего газа.
Фиг.3 показывает принципиальную схему системы 1 регулирования отработавшего газа согласно фиг.1 во втором конечном положении 15 поршня 19 привода 16. При этом сжатый воздух нагнетался в направлении стрелки С в цилиндр 20 исполнительного механизма и элемент 48 винтовой пружины поршнем 19 спрессовывался до второго конечного положения 15, которое определено упорным элементом 51 в цилиндре исполнительного механизма 20. Шатун 21 и шток 25 исполнительного органа в этом втором конечном положении поршня обеспечивают то, что дроссельная заслонка с помощью плеча рычага 27 перемещается в закрытое положение.
Выше по течению дроссельной заслонки 12 в канале 5 повышается давление P1, которое во времени однако не постоянно, а, пульсируя, воздействует на закрытую дроссельную заслонку 12. Через дроссельное отверстие 11 это пульсирующее давление подводится к уравновешивающему объему 10, который работает как фильтр и сглаживает или отфильтровывает пики давления P1. Через напорный трубопровод 31 уравновешенное таким образом давление через отверстие 29 цилиндра 23 исполнительного органа нагнетается в цилиндр 23 исполнительного органа. Пока не будет превышено критическое или максимально допустимое давление, дроссельная заслонка 12 остается в этой закрытой позиции 34 и поршень исполнительного органа в показанном здесь положении при максимальном отклонении xm исполнительного органа.
Фиг.4 показывает принципиальную схему системы 1 регулирования отработавшего газа согласно фиг.1 во втором конечном положении 15 поршня 19 с активированным регулирующим исполнительным органом 9. Если усредненное давление Pm в уравновешивающем давление объеме 10 емкости 30, уравновешивающей давление, превышает пороговое значение, то через напорный трубопровод 31 активируется отверстие 29 в цилиндре 23 исполнительного органа и поршень 24 исполнительного органа перемещается в зависимое от давления отклонение xp, так что шток 25 исполнительного органа укорачивает общую длину тяги 7 управления и при этом переводит дроссельную заслонку 12 во вторую зависимую от давления позицию 18 и поток отработавшего газа может идти в направлении стрелки F через зазор между дроссельной заслонкой 12 и стенкой канала, причем поток обеспечивает то, что давление P1 выше по течению дроссельной заслонки 12 сохраняется на постоянном допустимом уровне.
Фиг.5 показывает принципиальную схему системы 2 регулирования отработавшего газа согласно второму варианту выполнения изобретения. Компоненты с одинаковыми функциями, как на предыдущих фигурах, обозначаются одинаковыми позициями и специально не рассматриваются. В этом втором варианте выполнения изобретения показывается только второе конечное положение 15 поршня цилиндра 20 исполнительного механизма. Второй вариант выполнения изобретения отличается от первого варианта выполнения изобретения согласно фиг.1-4 тем, что уравновешивающий объем 10 и регулирующий исполнительный орган 9 расположены в общем корпусе 32. Этот общий корпус 32 имеет область, которая заполнена уравновешивающим давление объемом 10, и область, в которой поршень 24 исполнительного органа может двигаться внутри цилиндра 23 исполнительного органа, причем обе области пневматически через отверстие 29 соединены друг с другом. Преимущество этого варианта выполнения уже обсуждалось выше, так что новое обсуждение является излишним.
На фиг.6 представлена принципиальная схема системы 3 регулирования отработавшего газа согласно третьему варианту выполнения изобретения во втором конечном положении 15 поршня 19 привода 16 в цилиндре 20 исполнительного механизма 20. Здесь также компоненты с одинаковыми функциями обозначены одинаковыми позициями и специально не рассматриваются. Различие в отношении предыдущих форм осуществления заключается в том, что вместо шатуна 21 теперь предусмотрен полый цилиндр 33, в котором помещены как уравновешивающий давление объем 10, так и регулирующий исполнительный орган. Этот полый цилиндр 33 установлен непосредственно на поршне 19 привода, так что возможно заметно большее максимальное отклонение xm при движении поршня 25 исполнительного органа. Подобного рода увеличение является преимуществом для предложенной согласно изобретению системы регулирования отработавшего газа заключающимся в том, что она применима для очистки сажевого фильтра, так как эта очистка, а также дросселирование отработавшего газа в канале 5 для отработавшего газа происходит при работающем двигателе и включенном впрыскивании. Для этого дроссельный клапан 4 для отработавшего газа расположен в области системы отработавшего газа ниже по течению сажевого фильтра и выше по течению не показанного глушителя двигателя внутреннего сгорания. Эта система 3 регулирования отработавшего газа может применяться для очистки фильтров пылевых частиц в дизельных стационарных двигателях, судовых двигателях или дизельных приводных агрегатах электрогенераторов и рельсовых транспортных средствах.
На фиг.7-9 показаны варианты выполнения систем 40, 50 и 60 регулирования отработавшего газа согласно уровню техники, которые уже были рассмотрены ранее, так что в этом месте можно отказаться от повторения.
Изобретение относится к системе регулирования отработавшего газа и способу регулирования отработавшего газа. Сущность изобретения: система (1) регулирования содержит в канале (5) для отработавшего газа дроссельный клапан (4) для отработавшего газа и исполнительное устройство (6) дроссельного клапана(4) для отработавшего газа с тягой (7) управления. Устройство регулирования давления отработавшего газа регулирует давление (P1) отработавшего газа, создающееся в канале (5) для отработавшего газа выше по течению дроссельного клапана (4) для отработавшего газа. Для этого тяга (7) управления имеет регулирующий исполнительный орган (9), который взаимодействует с объемом (10), уравновешивающим давление. Объем (10), уравновешивающий давление, при этом пневматически соединен с дроссельным отверстием (11) выше по течению дроссельного клапана (4) для отработавшего газа. Техническим результатом изобретения является увеличение срока службы системы регулирования отработавшего газа и снижение уровня шума. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 9 ил.
1. Система регулирования отработавшего газа, содержащая
- дроссельный клапан (4) для отработавшего газа, установленный в канале (5) для отработавшего газа,
- исполнительное устройство (6) дроссельного клапана (4) для отработавшего газа с тягой (7) управления,
- устройство (8) для регулирования давления (P1) отработавшего газа, возникающего в канале (5) для отработавшего газа выше по течению дроссельного клапана (4) для отработавшего газа,
отличающаяся тем, что тяга (7) управления содержит регулирующий исполнительный орган (9), предназначенный для взаимодействия с объемом (10), уравновешивающим давление, причем объем (10), уравновешивающий давление, пневматически соединен с дроссельным отверстием (11) выше по течению дроссельного клапана (4) для отработавшего газа.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство (8) для регулирования давления отработавшего газа содержит устройство, ограничивающее давление отработавшего газа.
3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дроссельный клапан (4) для отработавшего газа содержит дроссельную заслонку (12).
4. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дроссельный клапан (4) для отработавшего газа содержит дроссельную заслонку (13) типа бабочки.
5. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что исполнительное устройство (6) содержит привод (16), занимающий два конечных положения (14, 15), с первым конечным положением (14), при котором тяга (7) управления и регулирующий исполнительный орган (9) удерживают дроссельный клапан (4) для отработавшего газа в открытой позиции (17), причем дроссельный клапан (4) для отработавшего газа во втором конечном положении (15) привода (16) имеет позицию (18), обусловленную регулирующим исполнительным органом (9) и давлением отработавшего газа (Pm) объема (10), уравновешивающего давление.
6. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что исполнительное устройство (6) содержит привод (16), занимающий два конечных положения (14, 15), с первым конечным положением (14), при котором тяга (7) управления и регулирующий исполнительный орган (9) удерживают дроссельный клапан (4) для отработавшего газа в открытой позиции (17), причем дроссельный клапан (4) для отработавшего газа во втором конечном положении (15) привода (16) имеет позицию (18), обусловленную регулирующим исполнительным органом (9) и давлением отработавшего газа (Pm) объема (10), уравновешивающего давление, причем привод (16) содержит приводимый в действие электромагнитным способом поршень (19).
7. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что исполнительное устройство (6) содержит привод (16), занимающий два конечных положения (14, 15), с первым конечным положением (14), при котором тяга (7) управления и регулирующий исполнительный орган (9) удерживают дроссельный клапан (4) для отработавшего газа в открытой позиции (17), причем дроссельный клапан (4) для отработавшего газа во втором конечном положении (15) привода (16) имеет позицию (18), обусловленную регулирующим исполнительным органом (9) и давлением отработавшего газа (Pm) объема (10), уравновешивающего давление, причем привод (16) содержит приводимый в действие гидравлическим способом поршень (19).
8. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что исполнительное устройство (6) содержит привод (16), занимающий два конечных положения (14, 15), с первым конечным положением (14), при котором тяга (7) управления и регулирующий исполнительный орган (9) удерживают дроссельный клапан (4) для отработавшего газа в открытой позиции (17), причем дроссельный клапан (4) для отработавшего газа во втором конечном положении (15) привода (16) имеет позицию (18), обусловленную регулирующим исполнительным органом (9) и давлением отработавшего газа (Pm) объема (10), уравновешивающего давление, причем привод (16) содержит приводимый в действие пневматическим способом поршень (19).
9. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, исполнительное устройство (6) содержит привод (16), занимающий два конечных положения (14, 15), с первым конечным положением (14), при котором тяга (7) управления и регулирующий исполнительный орган (9) удерживают дроссельный клапан (4) для отработавшего газа в открытой позиции (17), причем дроссельный клапан (4) для отработавшего газа во втором конечном положении (15) привода (16) имеет позицию (18), обусловленную регулирующим исполнительным органом (9) и давлением отработавшего газа (Pm) объема (10), уравновешивающего давление, причем регулирующий исполнительный орган (9) механически соединен с поршнем (19) привода (16).
10. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что исполнительное устройство (6) содержит привод (16), занимающий два конечных положения (14, 15), с первым конечным положением (14), при котором тяга (7) управления и регулирующий исполнительный орган (9) удерживают дроссельный клапан (4) для отработавшего газа в открытой позиции (17), причем дроссельный клапан (4) для отработавшего газа во втором конечном положении (15) привода (16) имеет позицию (18), обусловленную регулирующим исполнительным органом (9) и давлением отработавшего газа (Pm) объема (10), уравновешивающего давление, причем привод (16) исполнительного устройства (6) содержит цилиндр (20) исполнительного механизма, поршень (19) и шатун (21), предварительно напряженный, упруго пружинящий в первом неактивном состоянии цилиндра (20) исполнительного механизма, причем цилиндр (20) исполнительного механизма установлен шарнирно с концом (22), противоположным шатуну (21).
11. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что регулирующий исполнительный орган (9) содержит цилиндр (23) исполнительного органа с предварительно напряженным упруго пружинящим (24) исполнительным органом и установленный на поршне (24) исполнительного органа шток (25) исполнительного органа, причем шток (25) исполнительного органа свободным концом (26) шарнирно соединен с плечом рычага (27), который выполнен с возможностью взаимодействия с осью вращения (28) дроссельного клапана для отработавшего газа (4).
12. Система по п.11, отличающаяся тем, что в цилиндре (23) исполнительного органа выполнено отверстие (29), которое пневматически соединено с объемом (10), уравновешивающим давление, причем в уменьшенном в части давления состоянии объема (10), уравновешивающего давление, плечо рычага (27), шарнирно соединенное со штоком (25) исполнительного органа, имеет максимальное отклонение (xm) и в нагруженном давлением состоянии объема (10), уравновешивающего давление, плечо рычага (27) имеет регулируемое в зависимости от давления отклонение (xp).
13. Система по п.12, отличающаяся тем, что на дроссельном отверстии (11) канала (5) для отработавшего газа расположена емкость (30) для объема, уравновешивающего давление, которая посредством напорного трубопровода (31) соединена с отверстием (29) цилиндра (23) исполнительного органа.
14. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что объем (10), уравновешивающий давление, и регулирующий исполнительный орган (9) расположены в общей емкости (32).
15. Система по п.10, отличающаяся тем, что шатун (21) выполнен в виде полого цилиндра (33), причем полый цилиндр (33) содержит регулирующий исполнительный орган (9).
16. Система по п.10, отличающаяся тем, что шатун (21) выполнен в виде полого цилиндра (33), причем полый цилиндр (33) содержит регулирующий исполнительный орган (9) и объем (10), уравновешивающий давление.
17. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дроссельный клапан (4) для отработавшего газа расположен ниже по течению выпускного коллектора двигателя внутреннего сгорания и выше по течению сажевого фильтра.
18. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дроссельный клапан (4) для отработавшего газа расположен ниже по течению сажевого фильтра двигателя внутреннего сгорания и выше по течению глушителя.
19. Способ регулирования отработавшего газа с системой регулирования отработавшего газа, в котором:
- устанавливают дроссельный клапан (4) для отработавшего газа в канале (5) для отработавшего газа,
- предусматривают исполнительное устройство (6) дроссельного клапана (4) для отработавшего газа с тягой (7) управления,
- предусматривают устройство для регулирования (8) пульсирующего давления (P1) отработавшего газа, возникающего в канале (5) для отработавшего газа выше по течению дроссельного клапана (4) для отработавшего газа,
отличающийся тем, что выше по течению дроссельного клапана (4) для отработавшего газа расположено дроссельное отверстие (11), от которого пульсирующее давление (P1) отработавшего газа подводится к объему (10), уравновешивающему давление, который выравнивает пики пульсирующего давления (P1) отработавшего газа, и от которого уравновешенное давление (Pm) отработавшего газа подводится к регулирующему исполнительному органу (9), причем тяга (7) управления с регулирующим исполнительным органом (9) в первом конечном положении (14) привода (16) стабильно удерживает дроссельный клапан (4) для отработавшего газа в открытой позиции (17) и во втором конечном положении (15) привода (16) тяга (7) управления с регулирующим исполнительным органом (9) удерживает дроссельный клапан (4) отработавшего газа в стабильной позиции (18), управляемой подобающим давлением (Pm) объема (10), уравновешивающего давление.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что давление (P1) выше по течению дроссельного клапана (4) для отработавшего газа в закрытом положении (34) дроссельной заслонки (12) для отработавшего газа через дроссельное отверстие (11) подводят к объему (10), уравновешивающему давление, и уравновешенное давление (Pm) отработавшего газа питает исполнительный орган (9), который, при регулировании в зависимости от уравновешенного давления (Pm) отработавшего газа открывает дроссельный клапан (4) для отработавшего газа.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что дроссельное отверстие (11) и объем (10), уравновешивающий давление, образуют элемент замедления с фильтрующим эффектом, в котором снижаются или отфильтровываются пики давления пульсирующего давления (Р1) отработавшего газа, причем условия фильтрования регулируют таким образом, что дроссельная заслонка (12) для отработавшего газа занимает стабильную, регулируемую в зависимости от давления позицию (18).
22. Способ по любому из пп.19-21, отличающийся тем, что дроссельный клапан (4) для отработавшего газа удерживают в первой открытой позиции (17), пока привод (16) исполнительного устройства (6) является неактивным и сохраняет первое конечное положение (14).
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что положение дроссельного клапана (4) для отработавшего газа во второй регулируемой стабильной позиции сохраняется до тех пор, пока не активизируется привод (16) исполнительного устройства (6) и не займет второе конечное положение, при котором регулирующий исполнительный орган (9) займет регулируемое давлением (Pm) объема (10), уравновешивающего давление, положение и дроссельный клапан (4) для отработавшего газа соответственно из закрытой позиции (34) перемещают в стабильную, регулируемую в зависимости от давления, вторую позицию (18).
24. Способ по п.22, отличающийся тем, что с помощью привода (16) приводят в действие поршень (19) в цилиндре (20) исполнительного механизма электромагнитным, гидравлическим или пневматическим способом и перемещают его из первого конечного положения (14) во второе конечное положение (15).
25. Способ по любому из пп.19-21, отличающийся тем, что плечо рычага (27), которое взаимодействует с осью вращения дроссельного клапана (4) отработавшего газа и шарнирно соединено со свободным концом (26) штока (25) исполнительного органа, перемещают посредством поршня (24) исполнительного органа цилиндра (23) исполнительного органа в зависимости от давления.
26. Способ по п.25, отличающийся тем, что цилиндр (23) исполнительного органа через отверстие (29) пневматически соединен с объемом (10), уравновешивающим давление, причем в уменьшенном в части давления состоянии объема (10), уравновешивающего давления, плечо рычага (27), шарнирно соединенное со штоком (25) исполнительного органа, занимает максимальное отклонение (xm), а в нагруженном в части давления состоянии объема (10), уравновешивающего давления, плечо рычага (27) переводят в регулируемое в зависимости от давления отклонение (xp) с помощью исполнительного органа (9).
27. Способ по любому из пп.19-21, отличающийся тем, что дроссельный клапан (4) для отработавшего газа устанавливают ниже по течению выпускного коллектора двигателя внутреннего сгорания и выше по течению сажевого фильтра системы торможения двигателем, а давление (P1) в выпускном коллекторе регулируют через дроссельный клапан (4) для отработавшего газа, не превышая максимально допустимого давления в двигателе внутреннего сгорания и максимально допустимой зависимой от давления температуры при отключенном впрыскивании топлива в процессе торможения двигателем.
28. Способ по любому из пп.19-21, отличающийся тем, что дроссельный клапан (4) для отработавшего газа устанавливают ниже по течению сажевого фильтра частиц двигателя внутреннего сгорания и выше по течению глушителя очистительной системы сажевого фильтра, а давление (P1) в канале (5) для отработавшего газа регулируют через дроссельный клапан (4) для отработавшего газа, не превышая максимально допустимого давления в двигателе внутреннего сгорания и при включенном впрыскивании топлива при очистке сажевого фильтра, не превышая максимально допустимой, зависимой от давления температуры в сажевом фильтре.
| Устройство для управления электровозом тушильного вагона коксовой батареи | 1960 |
|
SU133049A1 |
| RU 96114107 A, 20.10.1998 | |||
| Устройство для дросселирования выхлопа двигателя внутреннего сгорания транспортного средства | 1991 |
|
SU1815376A1 |
| DE 4416739 A1, 16.11.1995 | |||
| DE 4118712 C1, 10.12.1992 | |||
| WO 9925962 A1, 27.05.1999 | |||
| Способ бурения с отбором керна | 1991 |
|
SU1808949A1 |
| US 4750459 A, 14.06.1988. | |||
