Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1985 года по МПК F02B37/12 F02B31/06 

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с нагнетателями, приводимыми в действие энергией выхлопа.

Цель изобретения - повышение экономичности двигателя внутреннего сгорания и надежности турбонагнетателя путем обеспечения плавности рег-улиройания количества натнетаемого воздуха.

О;шовременно улучшается, работа компрессора ,.на холостом ходуи алых нагрузках двигателя.. Повышается также надежность -OipraHOB перекрытия к.аналов подачи воздуха в двигателЪ .и турбш у.

На фйй«- 1 изображено устройство; на фиг. 2 - распределитель.

Устройство для наддува двигателя 1 внутреннего сгорания содержит воздухоочиститель 2, компрессор 3, воздухонапорный патрубок 4, распределитель 5, корпус которого вьпюлнен в виде сектора, впускной ресивер 6 двигателя, выхлопной трубопровод 7, перепускной патрубок 8, турбину 9. Турбина 9 и компрессор 3 образуют турбонагнетатель. Внутри распределителя 5 помешен полый поворотный сектор 10, который представляет собой жесткую конструкцию, установленную на валу 11. Объем сектора и распределителя выбран достаточным для демпфирования колебаний воздуха, находяшегося в полости сектора и распределителя. Эти.м достигается предохранение компрессора от помпажа и колебаний воздуха в впускном ресивере двигателя. Обводной воздушный патрубок 12 соединен- с полостью 13 распред,елителя через отверстие 14 в стенке его корпуса. Воздухонапорный патрубок 4 через отверстие 15 в стенке распределителя 5 и фигурный паз 16 в стенке полого сектора 10 соединен с воздуншой полостью 17 последнего. Выполнение паза 16 фигурным позволяет при повороте сектора изменять сечение отверстия, расходную характеристику потребителя воздуха или резко дросселировать напорный патрубок 4 компрессора. Распределитель 5 имеет отверстие 18 для выхода отработавших газов и канал 19 для выпуска сжатого воздуха в турбину на режимах холостого хода и малых нагрузках. При этом патрубок 8 соединен каналом 19 и продольной прорезью 20 в стенке сектора 10 с его внутренней полостью. Распределитель 5 посредством канала 21 подачи сжатого воздуха в двигатель и переходника 22 крепится к впускному ресиверу б и выхлопному трубопроводу 7. На торцовой стенке 23 сектора 10 имеется перепускное отверстие с обратным клапаном 24, посредством которого осуществляется связь внут-. ренней полости сектора с каналом 21. Клапан 24 может иметь различное конструктивное оформление: лепестковое в виде заслонки и т. д. На фиг. 2 показан лепестковый клапан, который выполнен в виде пластинки, прикрепленной одним концом к стенке 23 сектора. Трубопровод 25, переходник 22 и выхлопной трубопровод 7 образуют магистраль подачи отработавших газов из двигателя в трубину.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя на холостом ходу или режимах малых нагрузок сектор 10 занимает положение, показанное на фиг 2,

Пт

при этом воздухоснабжение двигателя осуществляется через обводной воздушный патрубок 12, отверстие 14, канал 21 и впускной ресивер 6. Компрессор отключен от цилиндров двигателя, и воздух, нагнетаемый им,

5 подается через воздухонапорный патрубок 4, отверстие 15, фигурный паз 16, внутреннюю полость поворотного сектора 10, продольную прорезь 20, канал 19 и патрубок 8 к турбине 9, раскручивая ее до высокой частоты вращения. Отработавшие газы поступают к турбине 9 через переходник 22, отверстие 18 и трубопровод 25. Турбина 9 турбокомпрессора раскручивается смесью газа и воздуха только до определенной (заданной) для холостого хода частоты вращения, по достижении которой в полости сектора 10 устанавливается соответствующее давление, достаточное для срабатывания обратного клапана 24. При этом перепускается часть воздуха из полости 17 в полость 13 и дальше - к цилиндрам двигаQ теля, осуществляя их подпитку. Дальнейшее увеличение частоты вращения ротора ограничивается открытием клапана 24.

Наличие фугирного паза 16 позволяет изменять сечение отверстия 15 и дросселировать воздух по желаемому закону, т. е. изменять характеристику сети.

Работа устройства на режимах средних и больших нагрузок осуществляется следующим образом.

Сектор 10 поворачивается управляющим органом таким образом, что отверстие 14 в

стенке распределителя 5 оказывается перекрытым сектором 10, и обводной воздушный патрубок 12 перекрыт. Воздухоснабжение двигателя осуществляется через воздухонапорный патрубок 4, отверстие 15 в стенке

распределителя 5, профильный паз 16 сектора 10, его воздушную полость 17, открытый клапан 24 и канал 21. При этом максимальное сечение профильного паза 16 совмещается с отверстием 15. Подвод отработавших газов к турбине осуществляется

0 через переходник 22, канал 19 и отверстие 18 по патрубку 8 и трубопроводу 25. В промежуточном положении сектора 10 подвод газов к турбине может осуществляться только через отверстие 18 и трубопровод 25. Формирование более эффективной расходной характеристики (за счет фигурного отверстия в стенке сектора) позволяет согласовывать характеристики компрессора и двигателя, что повыщает КПД турбокомпрессоpa на номинальных режимах, ведет к улучшению топливной экономичности двигателя в целом. Подбор объема коробки и сектора, достаточного для предохранения компрессора от колебаний воздуха, возникающих во впускном ресивере двигателя, позволяет расширить беспомпажную зону работы компрессора, предохраняет лопатки компрессора от

вибраций, расширяет возможности выбора компрессора из размерного ряда, что ведет в целом к повышению надежности и экономичности комбинированного двигателя. Установка клапана ограничивает максимальные обороты ротора, обеспечивает подпитку цилиндров воздухом, что повышает надежность двигателя.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее турб(Я1;п-цетатель с турбиной н компрессором, )iu;i:).делитс.П). включенный в магистраль подачи отработавших газов из двигатс.чя в 1урбину и снабженный окном для впуска сжатого воздуха из комнрессора и каналами для его поочередного вынуска в двигатсмь и в турбину, н органы перекрытия каналов, установленные в корпусе распределителя, отличающееся тем, что, с целью новьииения экономичности двигателя и надежности турбонагнетателя ну гем обеспечения плавности регулирования количества нагнетаемого воздуха, устройство снабжено органом изменения сечения окна для впуска сжатого воздуха в распределитель, причем органы перекрытия каналов и орган изменения сечения окна выполнены заодно в виде полого новоротного сектора, внутренняя полость которого соединена с окном через сопряженный с последним профильный паз, перемещающийся вдоль окна при повороте сектора, и связана с каналом для выпуска сжатого воздуха в двигатель через перепускное отверстие. 2. Устройство по п. I, отличающееся (Л тем, что в перепускном отверстии установлен обратный клапан. оо о ел 4; со