Система наддува двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02B37/00 F02D23/00 

; Изобретение относится к машино- |строению, а именно к двигателестро- ению,и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с регулируемым сопловым аппаратом турбины турбокомпрессора.

I Целью изобретения является повы- |шение эффективности системы наддува |и двигателя в целом путем оптимиза- |ции разности давления наддува и дав- |ления газов в турбокомпрессоре.

.На чертеже приведена схема предлагаемой системы наддува.

Система наддува.содержит турбоком- ig прессор 1 с регулируемым сопловым аппаратом 2, механизм 3 поворота лопаток, электродвигатель 4, тахогенера- тор 5, преобразователь 6 разности

10

Отработавшие газы из двигателя 11 поступают в газовпускную магистраль 10 турбины турбокомпрессора 1 и раскручивают его. Сжатый в компрессоре воздух подается через воздухонапор- ный патрубок 13 в ресивер двигателя 11. Для повышения эффективности наддува и КПД двигателя 11 необходимо увеличивать подачу воздуха, что можно обеспечить за счет повышения разности между давлением наддува Р, в воз- дзгконапорном патрубке 13 и давлением газов перед турбиной В,

в газовпускной магистрали 10, т.е. противодавлением в выпускном коллекторе двигателя 11. Это в данном случае обеспечивается за счет оптимизации разности давлений в датчиках 7 и 8 регулиро- давлений в электрический сигнал,снаб- 20 ванием соплового аппарата 2 турбины женный двумя датчиками 7 и 8 давлений, турбокомпрессора 1 с помощью мехаи электронный регулятор 9 давления.

Сопловой аппарат 2 установлен в газовпускной магистрали 10, подсоединенной к двигателю 11, и подключен через кинематическую связь 12 к механизму 3 поворота лопаток, электродвигателю 4 и тахогенератору 5. Один из датчиков преобразователя 6 установлен в воздухонапорном патрубке 13 I турбокомпрессора 1 и подсоединен к I второму датчику В через блок 14 суммирования, подключенный к электрической цепи 15. Электронный регулятор 9 давления подсоединен через контакты 16 двухпозиционных поляризованных реле 17 и 18 к тахогенератору 5 и электрической цепи 15 преобразователя 6 разности давлений и связан с обмот- ;ками 19 возбуждения электродвигателя :4. Второй датчик 8 выполнен в виде I датчика давления газов перед турбиной, сообщенного с газовпускной магистралью 10, причем датчики 7 и 8 давления выполнены в виде сильфонов с подвижными стенками 20 и 21, а блок 14 суммирования преобразователя 6 выполнен в виде тяги 22, подключенной к подвижным стенкам 20 и 21 сильфонов и связанной через ползун 23 с реостатом 24, установленным в электрической цепи 15 преобразователя 6. I -

ч

Электронный регулятор У давления выполнен с дифференциальной цепочкой 25, снабженной конденсатором 26, сопротивлением 27 и усилителем 28.

Система наддува работает следующи образом.

0

Отработавшие газы из двигателя 11 поступают в газовпускную магистраль 10 турбины турбокомпрессора 1 и раскручивают его. Сжатый в компрессоре воздух подается через воздухонапор- ный патрубок 13 в ресивер двигателя 11. Для повышения эффективности наддува и КПД двигателя 11 необходимо увеличивать подачу воздуха, что можно обеспечить за счет повышения разности между давлением наддува Р, в воз- дзгконапорном патрубке 13 и давлением газов перед турбиной В,

в газовпускной магистрали 10, т.е. противодавлением в выпускном коллекторе двигателя 11. Это в данном случае обеспечивается за счет оптимизации разности давлений в датчиках 7 и 8 регулиро- 0 ванием соплового аппарата 2 турбины турбокомпрессора 1 с помощью мехаизма 3 поворота, управляемого элекронным регулятором 9 давления, полуающим сигнал по электрической цепи 15

от преобразователя 6 разности давлений в электрический сигнал.

Подвижные стенки 20 и 21 сильфонов датчиков 7 и 8 давлений воздействуют на тягу 22 блока 14 суммирования. Перемещение тяги 22 и ползуна 23 реостата 24 пропорционально разности давлений Рц-Р-,. Напряжение и в цепи 15 преобразователя 6 пропорционально этой разности в виде электрического сигнала подается в усилитель 28 электронного регулятора 9 давления, а затем в дифференциальную цепочку с конденсатором 26 и сопротивлением 27 и с постоянной времени RC. Напряжение U, снимаемое с сопротивления 27, равно

и, -RcfH-,

где t - время.

Напряжение U управляет двухпози- ционным реле 17, цепь питания которого управляет двухпозиционным реле 18, получающим напряжение от тахоге- нератора 5. Напряжение на его зажимах

UTT пропор1щонально производной от угла d поворота вала тахогенератора 5 по времени

- 1г Полярность напряжения на зажимах тахогенератора 5 зависит от направления вращения вала электродвигателя 4, подключенного через кинематическую

связь 12 к механизму 3 поворота лопаток соплового аппарата 2.

Схема, состоящая из реле 17 и 18, представляет собой элемент логического действия, работающий следующим .образом.

Пусть система работает по характеристике и f(u/), стремясь к экстремуму этой функции (« , - угол поворота лопаток соплового аппарата 2). При этом напряжение на ко нтуре растет и конденсатор 26 заряжается. Напряжение в точке.б становится выше, чем в точке а. Контакт 16 реле 17 опускается, сигнал поступает на обмотки 19 возбуждения и электродвигатель 4 реверсируется. Это вызывает рост напряжения в контуре, а следовательно, дозарядку конденсатора 26 и изменение полярности на сопротивлении 27. Напряжение в точке а становится выше, чем в точке б. Одновременно меняется полярность напряжения на зажимах тахогенератора 5 и контактах 16, реле 18 поднимается. Поэтому электродвигатель 4 не реверсируется, а продолжает работать, увеличивая угол о(, , величину и напряжение U. После прохода максимума P, и напряжение снова падает Конденсатор 26 разряжается, напряжение в точке б становится выше, чем в точке а. Контакты 16 реле 17 идут вниз, реверсируя электродвигатель 4.

Таким образом, происходит непрерывное колебание лопаток соплового аппарата 2 в области максимума величины , что соответствует при данном режиме работы двигателя максимуму отношения . Это приводит к повышению эффективности системы наддува и двигателя в целом.

Формула изобретения

1. Система наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащая турбокомпрессор, у которого регулируемый сопловой аппарат установлен в газовпускной магистрали турбины и подключен через кинематическую связь к ме0 ханизму поворота лопаток, электродвигателю и тахогенератору, преобразователь разности давлений в электрический сигнал, снабженный двумя датчиками давления, один из которых

5 установлен в воздухонапорном патрубке турбокомпрессора и подсоединен к второму датчику давления через блок суммирования, подключенный к электрической цепи, и электронный регулятор

0 давления, подсоединенный через контакты двухпозиционных поляризованных реле к тахогенератору и электрической цепи преобразователя разности давлений и связанный с обмотками возбуж5 дения электродвигателя, отличающаяся тем, что, с целью повы- щения эффективности путем оптимизации разности давления наддува и давления газов, второй датчик преобразо0 вателя выполнен в виде датчика давления газов перед турбиной, причем оба датчика давления выполнены в виде сильфонов с подвижными стенками, а блок суммирования преобразователя выполнен в виде тяги, подключеннной к подвижным стенкам сильфонов и связанной через ползун с реостатом, установленным в электрической цепи .

2. Система по п. 1, отличаю0 щ а я с я тем, что электронный регулятор давления выполнен с дифференциальной цепочкой, снабженной конден- сатором и сопротивлением.

Изобретение позволяет повысить эффективность системы наддува и двигателя в целом путем оптимизации разности давления наддува и давления газов в турбокомпрессоре. Система содержит турбокомпрессор 1, сопловой аппарат 2, механизм 3 поворота лопаток, электродвигатель 4, тахогене- ратор 5, преобразователь 6 разности давлений в электрический сигнал, датчики 7 и 8 давлений, электронньй регулятор 9 давления. Датчик 8 является датчиком давления газов перед турбиной. Датчики 7 и 8 выполнены в виде сильфонов с подвижными стенками 20 и 21, а блок 14 суммирования преобразователя 6 выполнен в виде тяги 22, подключенной к подвижным стенкам 20 и 21 и связанной через ползун 23 с реостатом 24. Регулятор 9 выполнен с дифференциальной цепочкой 25, снабженной конденсатором 26, сопротивлением 27 и усилителем 28. Происходит непрерывное колебание лопаток соплового аппарата в области максимума величины , где РК - Давление наддува в воздухонапорном патрубке 13, Р - давление газов перед турбиной. Это соответствует при данном режиме работы двигателя максимуму (/) отношения з.п. ф-лы, 1 ил. СО О5 00 4 О5 4ib