УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГОНА РОТОРА ТУРБОКОМПРЕССОРА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ТАНКА Российский патент 2022 года по МПК F02B37/10 F02D23/00 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для улучшения приемистости силовой установки военной гусеничной машины.

Известно устройство для регулирования наддува дизеля, содержащее турбокомпрессор с турбиной, работающей на отработавших газах, и компрессор, напорный патрубок которого сообщен с цилиндрами дизелей через приемный ресивер, резонансный трубопровод и промежуточные емкости, объединяющая каждая впускные патрубки не более чем четырех цилиндров с неперекрывающимися фазами впуска (Авторское свидетельство СССР №946411, кл. F02B 27/00, 1982), Приемный ресивер снабжен предохранительным клапаном, отрегулированным на допустимое давление в промежуточной емкости. 'Клапан имеет подпружиненный запорный элемент, поперечное сечение которого выполнено по линейной зависимости от его хода. Турбокомпрессор подобран так, чтобы обеспечить достаточно высокий крутящий момент дизеля при пониженной частоте вращения коленчатого вала.

Недостатком данного устройства является то, что применяемое регулирование не исключает условий для возникновения рассогласований расходных характеристик турбокомпрессора и поршневого двигателя вследствие отставания разгона турбокомпрессора от разгона коленчатого вала на переходных режимах работы, что приводит к снижению эксплуатационных экономических и мощностных показателей.

Известна система (Патент на полезную модель RU №101093 МПК F02B 37/04, F02B 37/14, опубликовано 10.01.2011), содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбину, компрессор, воздушный фильтр, соединенный через воздуховод с компрессором, глушитель, соединенный через выпускной трубопровод с турбиной, перепускной клапан канала отработавших газов, ресивер отработавших газов, в котором происходит аккумулирование энергии отработавших газов, перепускной клапан ресивера, односторонний клапан, установленный в перепускном канале сжатых газов с ресивера на турбину и блок управления перепускными клапанами.

Недостатком данной системы является наличие в ее составе ресивера отработавших газов достаточно большого объема. Силовая установка с данной системой имеет низкие показатели по габаритной мощности, в следствие чего затруднено ее применение на военных гусеничных машинах.

Из изученных аналогов в качестве прототипа принят дизельный двигатель военной гусеничной машины (Патент на полезную модель RU №207444 МПК F02B 37/16, F02D 23/00, опубликовано 28/10/2021) с устройством регулирования наддува, содержащий дизельный двигатель, турбину, приводимый ею компрессор, воздушный фильтр, соединенный через воздуховод с компрессором, перепускной клапан трубопровода, соединяющего впускной коллектор с воздушным фильтром, перепускной клапан трубопровода, соединяющего нагнетательный патрубок компрессора с выпускным коллектором, датчик положения педали акселератора, датчик частоты вращения коленчатого вала и блок управления перепускными клапанами.

Недостатком данной конструкции является низкая эффективность, обусловленная недостаточным увеличением скорости вращения турбины и, как следствие, незначительное снижение эффекта «турбоямы» (запаздывание роста давления воздуха во входном коллекторе двигателя вследствие инерции нарастания давления выхлопных газов в турбине при резком нажатии на педаль акселератора).

Техническим результатом: заявляемого предложения является повышение эффективности работы турбокомпрессора за счет исключения эффекта «турбоямы».

Технический результат достигается тем, что между турбиной и компрессором дополнительно устанавливают герметичный корпус гидравлического привода, в котором выполнены масляные каналы, соединяющие расположенные по периметру корпуса форсунки, подающие масло на ковши турбины Пельтона, установленной на одном валу с колесами турбины и компрессора. К герметичному корпусу винтовым соединением жестко крепят регулировочную заслонку выполненную с возможностью управления электронным блоком управления по сигналу от датчика положения педали акселератора и датчика частоты вращения коленчатого вала, а также сливное устройство, обеспечивающее слив масла в масляный бак машины.

Предложение поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 изображена принципиальная схема устройства для разгона ротора турбокомпрессора силовой установки танка.

Предлагаемое устройство для разгона ротора турбокомпрессора силовой установки танка содержит: турбину 1, приводимый ею компрессор 2, вал 3, вращающийся на подшипниках 4 и 5 с установленными на нем и жестко закрепленными шпоночным соединением колесами турбины 1, компрессора 2 и турбиной Пелътона 6, герметичный корпус 7 гидравлического привода, винтовым соединением жестко и герметично соединенный с корпусом турбины 1 и корпусом компрессора 2, форсунки 8, установленные по периметру герметичного корпуса 7 (см. фиг.2), крепящиеся в нем резьбовым соединением, соединенные между собой масляным каналом 9, масло к которому отбирается с помощью регулировочной заслонки 10, крепящейся винтами к герметичному корпусу 7 и выполненной с возможностью управления от электронного блока управления 11 по сигналу от датчика положения педали акселератора 12 и датчика частоты вращения коленчатого вала 13, сливное устройство 14, винтовым соединением жестко крепящееся в нижней части герметичного корпуса 7.

Предлагаемое устройство для разгона ротора турбокомпрессора силовой установки танка работает следующим образом.

При работе двигателя танка на холостом ходу, малых нагрузках, а также при равномерном движении танка отработавшие газы, образованные в результате рабочего процесса в цилиндрах двигателя, приводят во вращение колесо турбины 1, которая в свою очередь обеспечивает работу компрессора 2, и далее через выпускной трубопровод выводятся в атмосферу. Воздух через воздушный фильтр (на фиг. не показан) из атмосферы попадает в компрессор 2, сжимается в компрессоре и с избыточным давлением через впускной коллектор поступает в цилиндры двигателя (на фиг. не показан).

При начале движения (ускорении) танка, механик-водитель танка воздействует на педаль подачи топлива (увеличивает подачу топлива), сигнал от датчика положения педали акселератора 12 и от датчика частоты вращения коленчатого вала 13 поступает на электронный блок управления 11. После обработки электронном блоком управления 11, сигнал поступает на исполнительный механизм - регулировочную заслонку 10, которая в зависимости от потребной частоты вращения колеса компрессора 2 обеспечивает забор смазочного масла из масляной магистрали двигателя и направляет отобранный поток через масляный канал 9 к форсункам 8, которые формируют реактивную масляную струю на ковши турбины Пельтона 6, которая способствует увеличению крутящего момента на валу 3, сокращению времени разгона компрессора 2 до номинальных оборотов, что позволяет минимизировать эффект «турбоямы» в двигателе и значительно увеличить приемистость силовой установки.

При прекращении воздействия механика-водителя танка на педаль подачи топлива или при установившемся режиме работы: двигателя блок управления 11 уменьшает, либо полностью прекращает отбор масла регулировочной заслонкой 10 и подачу его в канал 9, соединяющийся с форсунками 8.

Слив смазочного масла из герметичного корпуса 7 в масляный бак танка осуществляется с помощью сливного устройства 14.

Таким образом, потребная частота вращения турбокомпрессора двигателя танка обеспечивается за счет кинетической энергии смазочного масла двигателя, преобразованной во вращение в турбине Пельтона 6, закрепленной на одном валу с колесами турбины 1 и компрессора 2,

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство для разгона ротора турбокомпрессора силовой установки танка позволяет исключить (свести к минимуму) эффект «турбоямы» и, как следствие, значительно увеличить приемистость силовой установки и улучшить основные показатели по подвижности военной гусеничной машины.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство для разгона ротора турбокомпрессора содержит турбину (1), приводимый ею компрессор (2), датчик (12) положения педали акселератора и датчик (13) частоты вращения коленчатого вала. Между турбиной (1) и компрессором (2) размещен герметичный корпус (7) гидравлического привода, в котором выполнены масляные каналы (9). Масляные каналы (9) соединяют расположенные по периметру корпуса (7) форсунки (8), подающие масло на ковши турбины (6) Пельтона, установленной на одном валу (3) с колесами турбины (1) и компрессора (2). Герметичный корпус (7) выполнен с возможностью крепления к нему винтовым соединением регулировочной заслонки (10). Регулировочная заслонка (10) выполнена с возможностью управления электронным блоком (11) управления по сигналу от датчика (12) положения педали акселератора и датчика (13) частоты вращения коленчатого вала. Сливное устройство (14) обеспечивает слив масла в масляный бак машины. Технический результат заключается в снижении запаздывания роста давления воздуха во входном коллекторе двигателя вследствие инерции нарастания давления выхлопных газов в турбине при резком нажатии на педаль акселератора. 2 ил.

Устройство для разгона ротора турбокомпрессора, содержащее турбину, приводимый ею компрессор, датчик положения педали акселератора, датчик частоты вращения коленчатого вала, отличающееся тем, что между турбиной и компрессором установлен герметичный корпус гидравлического привода, в котором выполнены масляные каналы, соединяющие расположенные по периметру корпуса форсунки, подающие масло на ковши турбины Пельтона, установленной на одном валу с колесами турбины и компрессора, герметичный корпус выполнен с возможностью крепления к нему винтовым соединением регулировочной заслонки, выполненной с возможностью управления электронным блоком управления по сигналу от датчика положения педали акселератора и датчика частоты вращения коленчатого вала, и сливного устройства.