Силовая установка Советский патент 1987 года по МПК F02B37/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, и может быть использовано в силовых установках с двигателями внутреннего сгорания с турбонаддувом и с дополнительной камерой сгорания.

Цель изобретения - повышение эффективности силовой установки путем улучшения согласования расходных ха- рактеристик дизеля и турбокомпрессора.

На чертеже показана схема предлагаемой силовой установки.

Установка содержит дизель 1 с по- ниженной степенью сжатия, турбокомпрессор 2, дополнительную камеру 3 сгорания, обводной канал А, заслонку 5 и орган 6 регулирования перепуска воздуха в обводном канале 4, Турбо- компрессор 2 подсоединен через возду- хонапорный патрубок 7 к впускному ресиверу 8 и через газоприемное отверстие 9 к выхлопному коллектору 10 дизеля 1.

Турбокомпрессор 2 снабжен воздухо- впускным трубопроводом 11 с местным сопротивлением 12 (например, в виде колена). Дополнительная камера 3 сгорания установлена в выхлопном коллек- торе 10. Обводной канал 4 подсоединен к воздухонапорному патрубку 7 и к дополнительной камере 3 сгорания. Заслонка 5 установлена в обводном канале 4. Орган 6 регулирования перепуска воздуха снабжен цилиндром 13 и размещенным в последнем дифференциальным поршнем 14 с образованием четырех полостей 15-18 попарно равного диаметра. Поршень 14 подключен к за- слонке 5, одна из полостей 16 с меньшим диаметром связана через воздушный трубопровод 19 с обводным каналом 4 перед заслонкой 5 по ходу потока, а другая полость 15 - с атмосферой.

Орган 6 регулирования перепуска воздуха выполнен в виде измерителя расхода воздуха через турбокомпрессор 2, дпя чего полости 17 и 18 с большим диаметром связаны через воз- душные каналы 20 и 21 с воздуховпуск- ным трубопроводом 11 соответственно . до местного сопротивления 12 и после него по ходу потока, а полость 16 меньшего диаметра, связанная с об- водным каналом 4, и полость 17 большего диаметра, связанная с воздухо- впускным трубопроводом 11 до местного сопротивления 12, расположены с противоположных сторон дифференциального поршня 14.

Для упрощения конструкции органа 6 регулирования дифференциальный поршень 14 выполнен в виде цилиндрической шайбы -22 и двух штоков 23 и 24, установленных с противоположных сторон на оси шайбы 22. Цилиндр 13 органа 6 регулирования выполнен с дву- ся стаканами 25 и 26, размещенными на его торцах. Каждый из штоков 23 и 24 размещен в соответствующем стака-. не 25 и 26 цилиндра 13. Полости 15 и 16 меньшего диаметра выполнены в стаканах 25 и 26, а полости 17 и 18 большего диаметра - в цилиндре 13 со стороны его торцов.

Для обеспечения оптимального согласования расходных характеристик дизеля Г и турбокомпрессора 2 отношение площади Sj. поверхности большего диаметра полостей 17 или 18 к площади 8 поверхности меньшего диаметра полостей 15 или 16) органа 6 регулирования должно составлять величину.

:определяемую по формуле

де

S,. F 2р.. К

F

(и

.ре.

В ч площадь поперечного сечения

воздуховпускного трубопровода II,

плотность воздуха при нормальных атмосферных условиях, кг/м ;

коэффициент местного сопротивления воздуховпускного трубопровода II (определяется по известным зависимостям в зависимости от конструктивных параметров трубопровода); К,- константа в квадратичной параболе, аппроксимирующей линию оптимальных КПД компрессора турбокомпрессора 2 (определяется по экспериментальной или расчетной характеристике компрессора), (кг/с)/Па. Известно, что с достаточной точостью линия оптимальных ШД комцрес- ора может быть аппроксимирована вадратичной параболой вида

PJ, кг/с.

(2)

где (Р.-РО) - избыточное давление

наддува. Па;

Cix - массовый расход воздуха через компрессор,со 1353903

ответствующий оптималь-через каналы 20 и 21 давление возду ному КПД компрессораха соответственно до и после местно- для данного значенияго сопротивления 12 в воздуховпуск- избыточного давленияном трубопроводе 11, Дифференциаль- наддува ().ный поршень 14 под воздействием пере- Для режимов течения воздуха,имею-пада давления в местном сопротивле- щих место в воздуховпускных трубо-НИИ 12 будет перемещать заслонку 5 в проводах турбокомпрессоров (число Ма-поло сение, при котором обеспечивает- ха М ,3), потеря давления лР вю оптимальное согласование гидрав- местном сопротивлении 12 воздухо-лических xapaктepиcтиk дизеля I и тур- впускного трубопровода 11 определяет-бокомпрессора 2 и прохождение их че- ся по формулерез зону оптимальных КПД турбокомG.,прессора 2, Это обеспечивается К.

4Р , Па. (З)15 полнением дифференциального поршня 14

2 р соответствии с соотношением (1).

Уравнение (1) может быть получено

из условия равновесия дифференциально- Формула изобрете.ния го поршня 14

Sg ЛР S (Рц- РО ).20 Силовая установка, содержащая

Силовая установка работает еле-дизель с пониженной степенью сжатия,

дующим образом.турбокомпрессор, подсоединенный через

Турбокомпрессор 2 подает сжатыйвоздухонапорный патрубок к впускному

воздух через воздухонапорный патру-ресиверу и через газоприемнде отверсбок 7 и впускной ресивер 8 дизеля 1 .25 тие - к выхлопному коллектору дизеля

Отработавшие газы поступают через вы-и снабженный воздуховпускным трубохлопной коллектор в дополнительнуюпроводом с местным сопротивлением,

камеру 3 сгорания, где подогреваютсядополнительную камеру сгорания, уси из нее поступают в газоприемное от-тановленную в выхлопном коллекторе,

верстие 9 турбокомпрессора 2 и рас-30 обводной канал, подсоединенный к возкручивают его. Воздух в камеру 3 его-духонапорному патрубку турбокомпресрания поступает через обводной каналсора и к дополнительной камере сго4. Орган 6 регулирования перепускарания, заслонку, установленную в обвоздуха с помощью дифференциальноговодном канале, и орган регулирования

поршня 14, разме0;енного в цилиндре(- перепуска воздуха в обводном канале,

13 и подключенного к заслонке 5,обес-снабженный цилиндром и размещенньЫ в

печивает подачу требуемого количест-последнем дифферен1щальным поршнем

ва воздуха в камеру 3 сгорания.с образованием четырех полостей поПри неработающем дизеле 1 и вы-парно равного диаметра, причем пор-

ключенной дополнительной камере 340 иен,ь подключен к заслонке, а одна из

сгорания исходное положение заслонкиполостей с меньшим диаметром связа5 поддерживается пружиной, размещен-на через воздушный трубопровод с обной в полости 15 меньшего диаметра,водным каналом перед заслонкой по хосвязанной с атмосферой и размещеннойду потока, а другая - с атмосферой,

в стакане 25. Усилие перемещения пру- отпк ча.ютп.&яся тем, что,

жины пренебрежительно мало по сравне-с целью повьш1ения эффективности пунию с усилием, действующим на диф-тем улучшения согласования расходных

ференциальный поршень 14 от давленияхарактеристик дизеля и турбокомпреснаддува, передаваемого через трубо-сора, орган регулирования перепуска

провод 19 в полость 16 меньшего диа-50 воздуха выполнен в виде измерителя

метра, расположенную в стакане 26.расхода воздуха через турбокомпрессор,.

При изменении нагрузки орган 6 ре-причем полости с большим диаметрЪм

гулирования расхода воздуха выпол-связаны через воздушные каналы с возняет функции измерителя воздуха че-духовпускным трубопроводом соответстрез турбокомпрессор. Это обеспечива-55 венно до местного сопротивления и

ется тем, что в полости 17 и 18 диф-после него по ходу потока, а полость

ференциального поршня 14 (вьтолнен-меньшего диаметра, связанная с об-

кого в виде цилиндрической шайбы 22водным каналом, и полость большего

и двух штоков 23 и 24) передаетсядиаметра, связанная с воздуховпуск 1353903

ным трубопроводом до местного сопро-на оси шайбы, цилиндр органа регулитивления, расположены с противополож-рования выполнен с двумя стаканами,

ных сторон дифференциального поршня.размещенными на его торцах, причем

2. Установка по п.1, о т л и ч а-каждый из штоков размещен в соответю щ а я с я тем, что дифференциаль- ,ствующем стакане цилиндра, полости

Hbrii порщень вьшолнен я виде цилинд-меньшего диаметра выполнены в стакарической шайбы и двух штоков, уста-нах, а полости большего диаметра - в

новленных с противоположных сторонцилиндре со стороны торцов.

Изобретердае позволяет повысить эффективность силовой установки путем улучшения согласования расходных характеристик дизеля и турбокомпрессора. Для этого орган 6 регулирования перепуска воздуха выполнен в виде измерителя расхода воздуха через турбокомпрессор 2, для чего полости 17 и 18 с большим диаметром связаны с воздуховпускным трубопроводом I1 соответственно до местного сопротивления 12 и после него по ходу потока. Полость 16 меньшего диаметра,связанная с обводным каналом 4, и полость 17 расположены с противоположных сторон дифференциального поршня 14. Последний выполнен в виде цилиндрической шайбы 22 и штоков 23 и 24. При изменении нагрузки поршень 14 под воздействием перепада давления в местном сопротивлении перемещает заслонку 5 в положение, при котором обеспечивается оптимальное согласование гидравлических характеристик дизеля 1 и турбокомпрессора 2 и прохождение их через зону оптимальных КПД турбокомпрессора. Это обеспечивается выполнением поршня 14 в соответствии с определенным соотношением. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. S сл оо СП со х о со