СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБОНАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F02B37/12 F02D23/00 F04D27/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с турбонаддувом.

Известен способ (аналог) регулирования турбонаддува ДВС [1] путем подвода газов к рабочему колесу турбины с направляющего аппарата через дополнительный канал в обратном направлении вращения рабочего колеса, за счет чего происходит торможение вала ротора. Недостаток указанного способа состоит в том, что газодинамический процесс в турбине нарушается, происходит запирание выхлопных газов и снижение эффективности рабочего процесса самого ДВС, как в режиме горного тормоза. Чрезмерно повышаясь во время перепуска, давление выпускных газов перед турбиной р_Т становится выше давления наддува p_К, что приводит к увеличению отрицательной работы насосных ходов и, соответственно, к ухудшению эффективных показателей двигателя внутреннего сгорания.

В работе [2] описаны опыты по измерению мощности механических потерь в подшипнике турбокомпрессора с невращающейся моновтулкой. В результате исследований определено [2], что величина механических потерь в подшипнике достигает более 2 кВт. Потери происходят вследствие гидроторможения вала ротора маслом, находящимся в полости моновтулки.

В работе [3], посвященной доводке турбокомпрессора ТКР 7H1, показано, что при незаполненной полости моновтулки маслом в измененной конструкции подшипниковой моновтулки мощность передаваемая к компрессору увеличивается, а при заполненной уменьшается на величину 0,5 кВт. Это привело к решению разделить поток масла: одну часть его направить на смазку подшипников, а другую - на регулирования турбокомпрессора гидроторможением вала ротора.

Подобные устройства используются для испытания ДВС под нагрузкой тормозным устройством [4]. Современные испытательные стенды оснащены гидравлическим тормозом. Гидравлические тормоза отличаются сравнительной простотой конструкции и большим диапазоном энергоемкости. Основными узлами гидротормоза являются статор и ротор, вращающийся в подшипниках. Через гидротормоз протекает жидкость (вода), при вращении ротора вследствие гидродинамического сопротивления жидкости создается тормозной момент, равный моменту, развиваемому двигателем. Изменение тормозного момента осуществляется за счет изменения активной площади взаимодействия ротора с жидкостью. В зависимости от степени заполнения жидкостью используются гидротормоза полного или частичного заполнения. В тормозах полного заполнения активная площадь ротора изменяется перемещением заслонок-шиберов, установленных между ротором и статором, а в тормозах частичного заполнения - изменением количества подаваемой в гидротормоз жидкости. В штифтовых тормозах на ободе закреплены в два или несколько рядов стальные штифты, которые обычно крепятся и к статору. Штифты устанавливают с небольшим зазором между штифтами ротора. Дисковые и штифтовые гидротормоза работают при частичном заполнении гидротормоза жидкости. В них под действием центробежной силы жидкость отбрасывается к периферии, образуя вращающееся жидкостное кольцо. Тормозной момент зависит от толщины этого жидкостного кольца.

Прототипом предлагаемого изобретения является патент Германии, заявка №19959485, опубликованная 2001.06.21 «Система управления подачей смазки к турбокомпрессору» [5]. В предложенной системе производится изменение давления масла регулируемым дросселем и температуры масла с помощью теплообменника, благодаря чему добиваются повышения КПД турбокомпрессора путем снижения механических и тепловых потерь.

Заявляемое изобретение направлено на создание нового способа регулирования турбонаддува ДВС гидроторможением вала ротора.

На фиг.1 представлена схема способа регулирования турбонаддува ДВС.

Сущность способа заключается в следующем: регулирование турбонаддува ДВС производится изменением частоты вращения ротора с использованием гидроторможения для увеличения или уменьшения количества масла, подаваемого (фиг.1) к подшипнику 1, ротора 2, установленного в корпусе 3 турбокомпрессора. Отвод масла из полости подшипника турбокомпрессора и ее заполненность регулируется путем поворота золотника 4.

Заявляемый способ регулирования турбонаддува ДВС осуществляется следующим образом. При работе ДВС с минимальным расходом газов через турбину для увеличения давления наддува золотник 4 открыт полностью. При повышении расхода газов через турбину, чтобы давление наддува не превышало допустимой величины, золотник 4 полностью перекрывает сливное отверстие.

Таким образом, происходит регулирования турбонаддува ДВС.

Исполнительный механизм открытия и закрытия золотника работает от давления воздуха за компрессором.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1.Патент РФ №2253026, МПК F02B 37/18, 37/02. «Способ регулирования турбонаддува ДВС».

2. Савельев Г.М., Лямцев Б.Ф., Аболтин Э.В. «Опыт доводки и производства турбокомпрессоров автомобильных двигателей»: Учебное пособие для институтов повышения квалификации. -Москва, 1985 г., с.45-49.

3. Гаффаров А.Г., Денисов А.С., Кулаков А.Т., Макушин А.А. «Совершенствование подшипникового узла турбокомпрессора автотракторного двигателя «(статья): Вестник Оренбургского государственного университета, №10, 2011. - с.238-241.

4. Гидротормоз с регулируемым тормозным моментом. Автор Островский Мирон Львович. Авторское свидетельство №1428870, F16D 57/00.

5. Патент Германия: заявка №19959485, опубликованная 2001.06.21 «Система управления подачей смазки к турбокомпрессору», МАН, автор Вахтмейстер Георг.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с турбонаддувом. Техническим результатом является расширение диапазона регулирования турбонаддува ДВС. Сущность изобретения заключается в изменении частоты вращения ротора с использованием гидроторможения для изменения количества масла, подводимого к подшипнику ротора, установленного в корпусе турбокомпрессора. Отвод масла регулируется путем поворота золотника, управляемого исполнительным механизмом. 1 ил.

Способ регулирования турбонаддува двигателя внутреннего сгорания за счет увеличения или уменьшения мощности, передаваемой от турбины турбокомпрессора к компрессору изменением мощности механических потерь в подшипнике, включающий подвод масла от двигателя и отвод, отличающийся тем, что регулируемое гидроторможение вала ротора производится маслом, находящимся в замкнутой полости моновтулки под давлением, путем регулирования количества сливаемого масла из корпуса подшипника ротора турбокомпрессора поворотом золотника.