Система регулирования температуры наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК F02B29/04 F01P5/08 

ИзоГфетсмие отипоггси к мяшииостроеиик), а имрмм(1 к ЛПИ1 ;ne.iecipneHHK), в чаотIKKTH к устройств) систем охлажления наддувовочиого мо;, лвнгапчлси внутреннего сгорания с исгюльзопанис-м энергии Fii iхлогных лля полачи охлажлиюиито позлу.ха. Известны системы регулирования температуры паллупочного ноядуха лвигателя внутреннего сгорания, содержащие уста1;онлснный во впускном трубопрополг лкнгателя теплообменник, н()лк;1К)ченный к га.човыхлопной магистрали чере.ч байнасный канал, заслонку, устаиовле11ную вг, вгускном отверстии байпасного канала, и датчики лавления и температуры воздуха во ннускном трубонроволе, связан 1ые через испо.чнитсльный орган с заслоикой 1|. В таких системах регулирование температуры иаддувочного возлу.ха (хушествляется во всем диапазоне изменения нагрузки на двигатель по закону пропорциональной зависимости. Олнако известно, что в двигателях с повышенным запасом кругяп1его момента (например, в дизе,1ях с характеристикой ностоянмой мощности) характер распределения огггимальных значений температуры наддувочного воздуха в зависимости от изменения нагрузки существенно отличается от закона пропорциональной зависимости и представляет собой функцию с экс тремумом. Такое )асг1ределение оптимальны. значений температуры наддувочного воз духа обусловлено необходимостью улучнк-ния экономичности н снижения жесткости работы двигателей на частичных нагрузка.х, например, меньших 60---80 /о, снижения мак симальных 3tia4eHHA. давления сгорания при нагрузках, больших указанного уровня. В связи с этим регулирование температур, наддувочного воздуха с изменением нагрузки на двигатель в известных системах осуществляется нео 1тнмально. Це-пьк) изобретения является Г овы1 1ение эффективности )аботы системы и двигателя в 1елом. Для достижения цели система регулирования те.м11е| атур1 1 наддувочного воздуха дв)1гателя внугреннего сгорания, содержащая установ;1ен к.п1 во впускном трубопроводе двигателя тен.тообменник, по.тклкшенный к газов ихло П1ой .магистрал че))ез байпасны | канал, заслонку. уста 1овле П1ую во впускном OT UpcTHn 6aiinacHoro канала, и датчики да 1ления и температуры воздуха во впускном )воде, связанные через исполнительный орган с заслонко11, дополнительно снабже 1а газовым эжектором и вс1юм(гате. воздуховпускным патрубком е органом е-о ерекрытия. причем глзоный эжектор подк,1ючен своим пассивным к выходному отверстию байпасмого канала, а эжектора в.1пачнено в виде участка газовыхлонной магистрали, вспом()гательнь Г| ноздуховпускной патрубок иодсоединен к бай 1асному каналу между засло 1кой и теплообменником, а орган )екр1,1тия патрубка сблокирован с заслонкой Кроме того, в системе регулирования датчики давления и температуры вь.пюлнепы в виде тензометрическо о измерителя и терморезистора соответственно. фиг. 1 представлена схема системы ре улирова П1я температуры наддувочного воздуха; на фиг. 2 - датчик давления. Система регулирования содержит нагнетатель I с воздухонагюрным патрубком 2, впускной трубопровод 3 двигателя 4 внутреннего сгорания, теплообменник 5. газовыхлопную магистраль 6. бай 1асный канал 7, заслонку 8, латчики 9 и 10 соответственно давления и температуры воздуха во впускно.м трубопроводе 3. исполнительный орган И регулировани-я теплообмена, газовый эжектор 2 и вспомогательный воздухоппускной патрубок 13 с органом 14 ео перекрытия. Теплообменник 5 устанс влен во впускном трубопроволе 3 и подключен к газовыхлопной магистрали Г) через байпасный канал 7. 8 установлена во вг ускгК)м отверстии 15 байг асного канала 7. Датчики 9 и 10свя.заны через испо.шительный орган 1 I с заслоикой Я. В .1опной магистрали Ь установлена турбина 16 привода нагнетателя 1. Газовь й эжектор 12 подключен своим пассивным соплом 17 к выходному отверстию -8 байпасного канала 7. а активное с(«1ло 19 эжектора 12 в)1по,1ненп в виде участка газовых.юпнон ма истра.1И. Вспомогательнь Й воздухов1 скной 1агрубок 13 подсоединен к байпасному каналу 7 между зас.()нк(1Й 8 м теп.юобменником 5. а орган И перекрытия патрубка 13 сблокирован с засло 1кой 8. Датчики 9 и 10 давления и температуры пыполпе(е) в виде тензометрического из.мернте.чн и терморезистора соот(етственно. Установленный во В1 ускном трубопроводе 3 датчик 9 давления снабжен тензорезистором 20, установленным на пластине 21, и диа())рагмой 22. подсоединенной через UTOK 3 к пластине. Исполнительный орган 11подсоеди 1ен к датчикам 9 и 10 через 1реобраз(шатель 24. снабженный обмоткой 25 и ь ор 1ально замкнутыми контактами 26. В байг асном канале 7 после теплообменника 5 вынолпено отверстие 27 с органом 28 его перекрытия, подключеннь1м к исполнительному органу I. Система регулирования работает следующим образом. Отработавшие газы из двигателя 4 поступают в газовыхлонную магистраль 6 и раскручивают турбину 16. которая приводит во вращение нагнетатель 1. Воздух через воздухонапорный патрубок 2 поступает во впускной труб01 ровод 3 и теплообменник 5. В оследнем осуществляется либо

охлаждение, либо подогрев надлувичного воздуха в зависимости от нагрузки двигателя по закону, определяемому настройкой системы регулирования, и, в частности, преобразователя 24 и исполнительного органа

11регулирования те1ыообмена. В преобразователе 24 формируется выходной сигнал, который получается в резулыате алгебраического сложения двух сигналов, вырабатываемых датчиками 9 и 10, н является функцией нагрузки на двигатель и температуры окружающего воздуха. Посредством нормально замкнутых контактов 26 преоб разователя 24 производится включение и выключение исполнительного органа II, а через него - заслонки 8 и органов 14 и 28 перекрытия, .в резу.1ьтате чего регулируется теплообмен и температура наддувочного воздуха.

Активное сопло 19 гачово о эжектора 12 осуществляет подсос (из пассивного сопла 17 и выходного отверстия 18 байпасного канала 7) либо отработавших газов, поступаюп1их и:; впускного отверстия 15, либо воздуха из патрубка 13 и отверстия 27, либо смеси воздуха и iазов в зависимости от положения заслопки 8 и органов 14 и 28 перекрытия. При неизменном давлении наддува температура воздуха на впуске поддерживается на заданном ypoEoie регулирования. При отк,1опении от заданной температуры в сторону ув(.ичения сопротивление терморезистора (датчика К) температуры) возрастает. В связи с этим напряжение на обмотке 25 преобразователя 24 пс)вы111ается. При превып1ении температурой регулируемого значения выходной сигнал преобразователя 24 становится достаточным для размыкания контактов 26. Последние размыкаются, исполнительный орган II регулирования теплообмена пе()еводит заслонку 8 и органы 14 и 28 перекрытия в положение, при котором воздуховпускной патрубок 13 открывается, а газы из турбины 16 направляются по газовыхлопной магистрали 6 в эжектор 12. Проходяпхие через эжектор

12газы просасывают через патрубок 13 и теплообменник 5 воздух из окруисаюшей среды. При этом наддувочный воздух, проходящий через теплообменник 5, охлаждается.

С понижением температуры наддувочного воздуха на впуске в дви|-атель сопротивление терморезистора датчика 10 температуры уменьшается. В результате снижается напряжение на обмотке 25. При уменьшении значения заданной температуры ниже регулируемой величины выходной сигнал преобразователя 24 становится недостаточным для удержания контактов 26 в разомкнутом состоянии. Контакты 26 замыкаются, обеспечивая тем самым питание исполнительного органа I1 регулирования теплообмена. Последний срабатывает, переводя органы 14 и 28 перекрытия и заслонку 8 в положение (фиг. 1, пунктир), при котором воздушный патрубок 13 закрывается, и газы из турбины

16 направляются по байнасному кана.1у 7 через теплообменник 5 на вьппуск. При этом 11ад.1увочный воздух, проходя через теплообменник Г), подогревается. flixiorpeR происходит до тех пор, кжа температура воздуха на впуске в двигатель 4 :ie начнет нренышать регулируемую величину, псчме чего опять начннается охлаждение н;1дд вочно141 воздуха.

При изменении давления наддувочного

О воздуха значение регу.-|ируемого параметра меняется. Па х;)лост{)м ходу и малых нагрузках двигателя 1 тензоре.иктор 20, обладая повышенным сопротивлением, уменьпичет паде 1ием напряжения tui обмотке 25. Н резу,1Ьтате выходной сигнал преобразователя

.S 24 снижается, и его величина стиноинтся недостаточной для размыкания контактов 26. Размыкание контактов, а сле/юпательно, и изменение положен.ия о()ганов 14 и 28 перекрытия и зас.тонки 8 произойдет только

0 при повьпненном значении температуры наддувочно1о воздуха, поэтому уровень егулируемой не..пчины температуры наддувочного воздуха на ма,1ых нагрузка и хо.юстом ходу двигателя 4 увеличивается. I С повькнением дав.-1ения наддува сопро5 тпнление тензорезистора 20 уменьи ается, .1ствие чего возрастает напряжение на обмотке 25. В результате выходной сигнал преобразователя 24 увеличивается, поэтому размыкание контактов 26 н изменение положения заслонки 8 и органов 4 и 28 iiepe0крытия произойдет нри 3Ha4etiHH температуры наддувочного воздуха. Следовате,1ьно, с ноп1 11неьп)ем давления наддува ур|)вень регулируемой величины температуры наддувочного воздуха снижается.-,

При да,чьнеЙ111ем увеличении давления

5 наддува (например больше 60-80 /о нагрузки на дшпатель 4) сопротивление тензорезистора 20 начинает возрастать, что приводит к yMeHbuieiiHKi напряжения па обмотке 25. fi резулыате выходно11 сигнал преоб0 разователя 24 снопа сннжается, а следовательно, уровень регулируемой величины температуры наддувочного воздуха снова новьпнается.

Сопротивление тензо11езистора 20 изменяется в зависимости от давления наддува,

5 являющегося функцией нагрузки на двигатель 4 и температуры окр жаюн1его воздуха по закону, представляющему c()6oii ()ункцию с экстремумом в зоне, соответствующей 60-80°/о нагрузки на дви1-атель 4. Такое изменение сонротивления обеспечивается

0 тем, что пластина 21 датчика 9 давления (нагрузки) с закрепленным на ней тензорезистором 20 имеет наи.меньп1ую де(.юрмацию при нагрузке на двигатель, равной 60- , так как подвижн11|й конец этой пласти5 ны 21 соединен со штоком 23 диафрагмы 22 в положении ее, соответствующем указанной нагрузке.

Таким образом, применение предлагаемой системы регулирования, в которой в газовыхлопной магистрали установлен га.юйый эжек-top, а во впускном трубопроводе размещены датчики давления и температуры, подключенные через преобразователь и исполнительный орган к засло11ке и органам

перекрытия патрубков, Г7озволяет обеспечить оптимальное регулирование температуры на.гяувочного воздуха с изменением нагрузки на двигатель по закону, представляющему функцию с экстремумом.

1. СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая установленный во впускном трубопроводе двигателя теплообменник, подключенный к газовыхлопной магистрали через байпасный канал, заслонку, установленную во впускном отверстии байпасного канала, и датчики давления и температуры воздуха во впускном трубопроводе, связанные через исполнительный орган с заслонкой, отличаю1 {аяся том, что, с целью повышения эффективности путем согласования темнсратуры наддувочного воздуха с нагрузкой двигателя, она дополнительно снабжена газовым эжектором и вспомогательным волду.ховнускным патрубком с органом его перекрытия, причем газовый эжектор подключен своим пассивным соплом к выходному отверстию байпасного канала, а активное сопло эжектора выполнено в виде участка газовыхлонной магистрали, вспомогательный воздуховпускной патрубок подсоединен к байпасному каналу между заслонкой и теплообменником, а орган перекрытия патрубка сблокирован с заслонкой. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчики давления и температуры выполнены в виде тензометрического измерителя (Л и терморезистора соответственно.

2 23 21 20