УЗЕЛ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА РЕГУЛЯТОРА ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЯ, КОРПУС ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЯ ДЛЯ ТАКОГО УЗЛА, ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО ИЛИ ДВИГАТЕЛЬ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЙ УЗЕЛ ИЛИ КОРПУС ТУРБОНАГНЕТАТЕЛЯ Российский патент 2020 года по МПК F02B37/18 

Настоящее изобретение относится к узлу рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя и, в частности, но не исключительно, относится к узлу рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя, содержащему концевой упор для рычажного механизма регулятора давления наддува.

Уровень техники

Со ссылкой на Фиг. 1 обеспечен хорошо известный двигатель 10 внутреннего сгорания с турбонагнетателем 20 для повышения его выходной мощности и уменьшения выбросов. Обычно турбонагнетатель 20 выполнен с турбиной 22, работающей на отработавших газах, приводящей в движение компрессор 24, установленный на том же валу. В дополнение, такие турбонагнетатели 20 часто включают в себя перепускной клапан, известный как клапан 26 регулятора давления наддува, который используется для регулирования потока отработавших газов в перепускном канале 28, расположенном параллельно турбине 22 турбонагнетателя. Клапан 26 регулятора давления наддува может использоваться для регулирования количества отработавших газов, текущих через турбину 22, и, таким образом, изменения мощности, доступной для приведения в движение компрессора 24. Соответственно прирост производительности, обеспечиваемый турбонагнетателем 20, может регулироваться положением клапана 26 регулятора давления наддува. Обычно цель наддува турбонагнетателем 20 заключается в запуске двигателя 10 с наименьшим возможным уровнем дросселирования дросселем 12, тем самым уменьшая насосные потери.

Со ссылкой на Фиг. 2 положение клапана 26 регулятора давления наддува может регулироваться регулировочным клапаном 30. Регулировочный клапан 30 находится в сообщении по текучей среде с первым и вторым опорными давлениями через первый и второй впуски 32, 34 соответственно. Регулировочный клапан 30 преобразует первое и второе опорные давления посредством подвижного элемента, который выполнен с возможностью выборочной передачи первого или второго опорных давлений на выпуск 38 регулировочного клапана. Таким образом, регулировочный клапан 30 обеспечивает сигнал выходного давления, который может иметь значение между первым и вторым опорными давлениями и который может быть изменен путем изменения рабочего цикла подвижного элемента. Подвижный элемент может выборочно перемещаться соленоидом так, что регулировочный клапан 30 может содержать клапан, приводимый в движение соленоидом широтно-импульсной модуляции. Блок 41 управления двигателем БУД (ECU) может отправлять сигнал регулировочному клапану 30 для изменения перепускания через клапан регулятора давления наддува, например, в зависимости от давления, измеренного датчиком 37 во впускном коллекторе 36. Таким образом, давление наддува, обеспечиваемое турбонагнетателем 20, может регулироваться.

Сигнал выходного давления из регулировочного клапана, в свою очередь, находится в сообщении по текучей среде с капсулой 40 регулятора давления наддува. Капсула 40 регулятора давления наддува содержит поршень 42, действующий против пружины 43. Соединительный стержень 44, прикрепленный к поршню 42, выполнен с возможностью перемещения клапана 26 регулятора давления наддува посредством рычажного механизма 45. Рычажный механизм 45 может содержать поворотный участок 46, который может поворачиваться вокруг оси 46' для перемещения клапана 26 регулятора давления наддува от или по направлению к соответствующему седлу клапана. Отрегулированное выходное давление из регулировочного клапана 30 действует на поршень 42 против пружины 43 и, таким образом, открывает или закрывает клапан 26 регулятора давления наддува.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен узел рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя, содержащий: клапан регулятора давления наддува, содержащий затвор клапана регулятора давления наддува, выполненный с возможностью выборочного регулирования потока отработавших газов через турбину турбонагнетателя; привод, выполненный с возможностью открытия или закрытия клапана регулятора давления наддува; и рычажный механизм регулятора давления наддува, выполненный с возможностью передачи перемещения привода клапану регулятора давления наддува, отличающийся тем, что узел рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя дополнительно содержит упор, причем упор расположен так, что участок рычажного механизма регулятора давления наддува или затвора клапана регулятора давления наддува примыкает к упору, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении, тем самым уменьшая ослабление в рычажном механизме регулятора давления наддува турбонагнетателя.

Рычажный механизм регулятора давления наддува может содержать рычажный элемент. Рычажный элемент может быть соединен с приводом и затвором клапана регулятора давления наддува в первой и второй точках на рычажном элементе соответственно. Рычажный элемент может поворачиваться вокруг оси, проходящей через третью точку на рычажном элементе. Третья точка может быть обеспечена между первой и второй точками на рычажном элементе. Альтернативно одна из первой и второй точек может находиться между третьей точкой и другой из первой и второй точек.

Участок рычажного механизма регулятора давления наддува может примыкать к упору, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении. Указанный участок рычажного механизма регулятора давления наддува может быть расположен во второй точке или в области второй точки на рычажном элементе.

Затвор клапана регулятора давления наддува может примыкать к упору, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении. Упор может прилегать к затвору клапана на поверхности затвора клапана, обращенной от седла клапана регулятора давления наддува.

Упор может быть обеспечен внутри пути потока в или из турбины турбонагнетателя. Альтернативно упор может быть обеспечен снаружи пути потока в или из турбины турбонагнетателя.

Упор может содержать упорную поверхность. Упор может содержать упругую упорную поверхность.

Упор и/или участок рычажного механизма регулятора давления наддува или затвор клапана регулятора давления наддува может содержать магнит, например, постоянный магнит, выполненный с возможностью притяжения друг к другу упора и участка рычажного механизма регулятора давления наддува или затвора клапана регулятора давления наддува. Магнит может представлять собой электромагнит, выполненный с возможностью выборочного приведения в действие. Электромагнит может быть выполнен с возможностью приведения в действие, когда на клапан регулятора давления наддува подан сигнал, что он должен находиться в открытом положении.

Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения обеспечен корпус турбонагнетателя для узла турбонагнетателя, причем узел турбонагнетателя содержит: клапан регулятора давления наддува, содержащий затвор клапана регулятора давления наддува, выполненный с возможностью выборочного регулирования потока отработавших газов через турбину турбонагнетателя; привод, выполненный с возможностью открытия или закрытия клапана регулятора давления наддува; и рычажный механизм регулятора давления наддува, выполненный с возможностью передачи перемещения привода клапану регулятора давления наддува, отличающийся тем, что корпус турбонагнетателя содержит упор, причем упор расположен так, что участок рычажного механизма регулятора давления наддува или затвор клапана регулятора давления наддува примыкает к упору, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении, тем самым уменьшая ослабление в рычажном механизме регулятора давления наддува турбонагнетателя.

Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения обеспечен узел клапана регулятора давления наддува турбонагнетателя, содержащий: клапан регулятора давления наддува, выполненный с возможностью выборочного взаимодействия с седлом клапана; и концевой упор, содержащий упорную поверхность, причем концевой упор выполнен так, что клапан регулятора давления наддува примыкает к упорной поверхности, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении.

Транспортное средство или двигатель может содержать вышеупомянутый узел рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя, узел клапана регулятора давления наддува турбонагнетателя или корпус турбонагнетателя.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения, и чтобы более наглядно показать, как оно может быть осуществлено, далее путем примера будет сделана ссылка на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 показывает схематический вид ранее предложенной конструкции двигателя и турбонагнетателя с регулятором давления наддува;

Фиг. 2 показывает схематический вид ранее предложенного узла регулятора давления наддува для регулирования положения регулятора давления наддува турбонагнетателя;

Фиг. 3 показывает схематический вид узла рычажного механизма регулятора давления наддува согласно первому примеру настоящего изобретения;

Фиг. 4 показывает схематический вид узла рычажного механизма регулятора давления наддува согласно второму примеру настоящего изобретения;

Фиг. 5 показывает вид в аксонометрии корпуса турбонагнетателя согласно третьему примеру настоящего изобретения; и

Фиг. 6 показывает вид в разрезе корпуса турбонагнетателя согласно четвертому примеру настоящего изобретения.

Подробное описание

Со ссылкой на Фиг. 3-6 настоящее изобретение относится к узлу 100 рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя. Узел 100 рычажного механизма регулятора давления наддува содержит клапан 126 регулятора давления наддува и привод 140, выполненный с возможностью открытия или закрытия клапана регулятора давления наддува. Узел 100 рычажного механизма регулятора давления наддува дополнительно содержит рычажный механизм 145 регулятора давления наддува, выполненный с возможностью передачи перемещения привода 140 клапану 126 регулятора давления наддува.

Как описано выше со ссылкой на Фиг. 1 и 2, клапан 126 регулятора давления наддува может регулировать поток отработавших газов через турбину турбонагнетателя, и работа клапана 126 регулятора давления наддува подобна работе, описанной выше. Например, регулировочный клапан 130 может регулировать положение клапана 126 регулятора давления наддува на основании сигнала от БУД 141. Сигнал от БУД может по меньшей мере частично зависеть от давления, измеренного датчиком 137 во впускном коллекторе 136.

Также как описано выше, регулировочный клапан 130 может регулировать первое и второе опорные давления из соответственных первого и второго впусков 132, 134 для изменения давления на выпуске 138. Давление на выпуске 138, в свою очередь, находится в сообщении по текучей среде с приводом 140. Привод 140 содержит поршень 142, действующий против пружины 143. Соединительный стержень 144, прикрепленный к поршню 142, выполнен с возможностью перемещения клапана 126 регулятора давления наддува посредством рычажного механизма 145 регулятора давления наддува. Отрегулированное выходное давление из регулировочного клапана 130 действует на поршень 142 против пружины 143 и, таким образом, открывает или закрывает клапан 126 регулятора давления наддува. Фиг. 3 и 4 иллюстрируют клапан 126 регулятора давления наддува в частично открытом положении.

Хотя привод 140 описан как пневматический или гидравлический привод, в равной степени предполагается, что привод может содержать электродвигатель, например, серводвигатель, или любой другой тип привода, который может преобразовывать сигнал от БУД 141 в различные положения клапана регулятора давления наддува.

Снова со ссылкой на Фиг. 3-6 рычажный механизм 145 регулятора давления наддува может содержать рычажный элемент 146. Рычажный элемент 146 может быть поворотно соединен с приводом 140, например, конец соединительного стержня 144 может быть соединен с рычажным элементом в первой точке 147а на рычажном элементе. В дополнение, рычажный элемент 146 может быть поворотно соединен с подвижным затвором 127 клапана регулятора давления наддува во второй точке 147b на рычажном элементе. Затвор 127 клапана регулятора давления наддува может выборочно взаимодействовать с соответствующим сиденьем 128 перепускного клапана для выборочной блокировки потока через клапан 126 регулятора давления наддува.

Рычажный элемент 146 может поворачиваться вокруг оси 146', которая проходит через третью точку 147с на рычажном элементе. Ось 146' и третья точка 147с могут быть неподвижными, например, относительно турбонагнетателя. Как изображено, третья точка 147с может быть обеспечена между первой и второй точками 147а, 147b на рычажном элементе. Альтернативно одна из первой и второй точек может находиться между третьей точкой и другой из первой и второй точек. В любом случае рычажный элемент 146 может передавать перемещение привода 140 затвору 127 клапана регулятора давления наддува.

Узел 100 рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя дополнительно содержит упор 150, к которому может примыкать рычажный механизм 145 регулятора давления наддува и/или затвор 127 клапана, когда клапан 126 регулятора давления наддува находится в открытом положении. Упор 150 может быть расположен так, что рычажный механизм 145 регулятора давления наддува и/или затвор 127 клапана примыкают к упору 150, когда привод 140 находится в пределах диапазона его перемещения.

В первом примере настоящего изобретения, изображенном на Фиг. 3, упор 150 расположен так, что участок 148 рычажного механизма 145 регулятора давления наддува может примыкать к упору 150, когда клапан 126 регулятора давления наддува находится в открытом положении. Как изображено на Фиг. 3, указанный участок 148 рычажного механизма регулятора давления наддува может быть расположен во второй точке 147b или в области второй точки 147b на рычажном элементе. Однако в альтернативных примерах упор 150 может быть расположен так, что контактный участок 148 обеспечивается между первой и третьей точками 147а, 147с (как изображено на Фиг. 5) или между второй и третей точками 147b, 147с (как изображено на Фиг. 6).

Во втором примере настоящего изобретения, изображенном на Фиг. 4, упор 150 расположен так, что затвор 127 клапана регулятора давления наддува может примыкать к упору 150, когда клапан 126 регулятора давления наддува находится в открытом положении. Упор 150 может примыкать к затвору 127 клапана на поверхности затвора клапана, обращенной от седла 128 клапана регулятора давления наддува.

В дополнительном примере настоящего изобретения могут быть обеспечены оба упора 150 из первого и второго примеров.

Далее со ссылкой на Фиг.5 и 6, когда клапан 126 регулятора давления наддува может быть обеспечен для пути потока, обходящего турбину турбонагнетателя, упор 150 может быть обеспечен внутри пути потока в, вокруг или из турбины турбонагнетателя. Альтернативно упор может быть обеспечен снаружи этого пути потока. В любом случае корпус турбонагнетателя 160, например, выпускной корпус турбины, может содержать упор 150. Как изображено на Фиг. 5, упор 150 может быть обеспечен снаружи относительно пути потока через корпус 160 турбонагнетателя. Как изображено на Фиг. 6, упор 150 может быть обеспечен внутри относительно пути потока через корпус 160 турбонагнетателя. Соответственно упор 150 может выступать из корпуса турбины (внутрь или наружу) в области рычажного элемента 146. В случае, когда упор 150 обеспечен внутри корпуса турбонагнетателя, упор может быть расположен за рычажным элементом относительно потока через турбонагнетатель или перепускной клапан. Соответственно упор 150 не может препятствовать потоку через турбонагнетатель или перепускной клапан. В любом случае упор 150 может быть выполнен за одно целое, например, отлит, с корпусом 160 турбонагнетателя.

Соединения рычажного механизма регулятора давления наддува в общем представляют собой простые шарниры, которые могут иметь относительно большие зазоры для исключения трения, например, вследствие коррозии из-за воздействия жесткой среды. Из-за этих больших зазоров, когда ранее предложенный клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении, рычажный механизм регулятора давления наддува может издавать нежелательный стучащий шум. Однако согласно примерам настоящего изобретения, когда клапан 126 регулятора давления наддува находится в открытом положении, контакт с упором 150 уменьшает ослабление в рычажном механизме 145 регулятора давления наддува турбонагнетателя и тем самым уменьшает стучащий шум. Уменьшение ослабления осуществляется за счет рычажного механизма, размещенного при сжатии или растяжении посредством удерживающей силы, передаваемой от привода на упор 150.

Удерживающая открытое положение сила от привода может, например, быть обеспечена пружиной 143 в приводе и/или давлением, действующим на поршень 142. Привод и/или упор 150 могут быть выполнены, например, расположены, так, что удерживающая открытое положение сила является достаточной, чтобы уменьшать ослабление в рычажном механизме до уровня, при котором не возникает слышимый стук.

Дополнительно или альтернативно, удерживающая открытое положение сила может быть по меньшей мере частично обеспечена магнитом (не показан). Упор 150, участок 148 рычажного механизма регулятора давления наддува и/или затвор 127 клапана регулятора давления наддува может содержать магнит. Магнит может притягивать друг к другу упор 150 и участок 148 рычажного механизма регулятора давления наддува или затвор 127 клапана регулятора давления наддува. Магнит может представлять собой постоянный магнит. Альтернативно магнит может представлять собой электромагнит, выполненный с возможностью выборочного приведения в действие, например, с помощью БУД 141, только когда клапан 126 регулятора давления наддува должен находиться в открытом положении. Таким образом, привод 140 не должен преодолевать всю или часть удерживающей открытое положение силы, когда клапан регулятора давления наддува должен быть открыт.

Упор может содержать упорную поверхность, к которой может примыкать участок 148 рычажного механизма регулятора давления наддува или затвор 127 клапана регулятора давления наддува. Упорная поверхность может быть эластичной, например, такой, что она деформируется под действием удерживающей открытое положение силы. Такая упругая поверхность может уменьшать любые ударные нагрузки, прикладываемые при открытии клапана регулятора давления наддува, и может дополнительно уменьшать вероятность любого стука в рычажном механизме регулятора давления наддува.

Калибровка БУД 141 и/или пружины 143 привода может обеспечивать, что открытое положения достигается без избыточной нагрузки рычажного механизма 145 регулятора давления наддува или превышения давления в приводе. Другими словами, удерживающая сила не может чрезмерно нагружать рычажный механизм или привод. Кроме того, электрический привод (или соответственный контроллер) может знать, где находится открытое положение концевого упора, и выполнен с возможностью приложения соответствующей нагрузки на рычажный механизм для предотвращения возникновения стука регулятора 145 давления наддува.

Настоящее изобретение раскрывает добавление открытого предельного концевого упора к системе регулятора давления наддува на клапане регулятора давления наддува. В настоящее время максимальный подъем клапана регулятора давления наддува регулируется только перемещением привода или электродвигателя. Работа любой из этих частей в их пределах не нагружает рычажный механизм регулятора давления наддува, следовательно, стук не возникает. Нагрузка рычажного механизма регулятора давления наддува в открытом состоянии клапана достигается путем добавления неподвижного упора, например, в точке или вблизи точки, в которой рычажный механизм регулятора давления наддува соединен с затвором клапана, тем самым ограничивая открытие регулятора давления наддува до того, как привод достигнет максимального перемещения.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что хотя изобретение раскрыто путем примера со ссылкой на один или более примеров, оно не ограничивается раскрытыми примерами, и что альтернативные примеры могут быть обеспечены без отклонения от объема охраны изобретения, который определен приложенной формулой изобретения.

Изобретение относится к узлу рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя, который содержит: клапан регулятора давления наддува, содержащий затвор клапана регулятора давления наддува, выполненный с возможностью выборочного регулирования потока отработавших газов через турбину турбонагнетателя; привод, выполненный с возможностью открытия или закрытия клапана регулятора давления наддува; и рычажный механизм регулятора давления наддува, выполненный с возможностью передачи перемещения привода клапану регулятора давления наддува, согласно изобретению узел рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя дополнительно содержит упор, причем упор расположен так, что участок рычажного механизма регулятора давления наддува или затвор клапана регулятора давления наддува примыкает к упору, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении, тем самым уменьшая ослабление в рычажном механизме регулятора давления наддува турбонагнетателя, причем упор расположен вне пути потока в, вокруг или из турбины турбонагнетателя. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Узел рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя, содержащий:

клапан регулятора давления наддува, содержащий затвор клапана регулятора давления наддува, выполненный с возможностью выборочного регулирования потока отработавших газов через турбину турбонагнетателя;

привод, выполненный с возможностью открытия или закрытия клапана регулятора давления наддува; и

рычажный механизм регулятора давления наддува, выполненный с возможностью передачи перемещения привода клапану регулятора давления наддува,

причем узел рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя дополнительно содержит упор, причем упор расположен так, что участок рычажного механизма регулятора давления наддува или затвор клапана регулятора давления наддува примыкает к упору, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении, тем самым уменьшая ослабление в рычажном механизме регулятора давления наддува турбонагнетателя, причем упор расположен вне пути потока в, вокруг или из турбины турбонагнетателя.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что рычажный механизм регулятора давления наддува содержит рычажный элемент, причем рычажный элемент соединен с приводом и затвором клапана регулятора давления наддува, соответственно, в первой и второй точках на рычажном элементе.

3. Узел по п. 2, в котором рычажный элемент выполнен с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через третью точку на рычажном элементе.

4. Узел по п. 3, в котором третья точка находится между первой и второй точками на рычажном элементе.

5. Узел по любому из пп. 2-4, в котором участок рычажного механизма регулятора давления наддува примыкает к упору, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении, и указанный участок рычажного механизма регулятора давления наддува расположен во второй точке или в области второй точки на рычажном элементе.

6. Узел по любому из пп. 2-4, в котором затвор клапана регулятора давления наддува примыкает к упору, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении, причем упор примыкает к затвору клапана на поверхности затвора клапана, обращенной от седла клапана регулятора давления наддува.

7. Узел по любому из пп. 1-4, в котором упор содержит упругую поверхность.

8. Узел по любому из предыдущих пунктов, в котором упор и/или участок рычажного механизма регулятора давления наддува или затвор клапана регулятора давления наддува содержит магнит, выполненный с возможностью притяжения упора и участка рычажного механизма регулятора давления наддува или затвора клапана регулятора давления наддува друг к другу.

9. Узел по п. 8, в котором магнит представляет собой электромагнит, выполненный с возможностью выборочного приведения в действие.

10. Узел по п. 9, в котором электромагнит выполнен с возможностью приведения в действие, когда на клапан регулятора давления наддува подан сигнал, что он должен находиться в открытом положении.

11. Корпус турбонагнетателя для узла турбонагнетателя, причем узел турбонагнетателя содержит:

клапан регулятора давления наддува, содержащий затвор клапана регулятора давления наддува, выполненный с возможностью выборочного регулирования потока отработавших газов через турбину турбонагнетателя;

привод, выполненный с возможностью открытия или закрытия клапана регулятора давления наддува; и

рычажный механизм регулятора давления наддува, выполненный с возможностью передачи перемещения привода на клапан регулятора давления наддува,

в котором корпус турбонагнетателя содержит упор, причем упор расположен так, что участок рычажного механизма регулятора давления наддува или затвор клапана регулятора давления наддува примыкает к упору, когда клапан регулятора давления наддува находится в открытом положении, тем самым уменьшая ослабление в рычажном механизме регулятора давления наддува турбонагнетателя, причем упор расположен вне пути потока в, вокруг или из турбины турбонагнетателя.

12. Транспортное средство или двигатель, содержащий узел рычажного механизма регулятора давления наддува турбонагнетателя по любому из пп. 1-10 или корпус турбонагнетателя по п. 11.