Управляющее устройство для двигателя внутреннего сгорания с турбокомпрессором Советский патент 1988 года по МПК F02B37/12 

Изобретение относится к устройствам для регулируемого наддува двигателей внутреннего сгорания при помо- ши турбокомпрессора, состоящего из расположенных на общем валу турбины и компрессора, приводимых в действие электромотором.

Цель изобретения - улучшение характеристик двигателя при разгоне,

На чертеже представлена схема управляющего устройства.

Двигатель 1 внутреннего сгорания снабжен турбокомпрессором 2, состоящим из расположенных на общем валу 3 турбин ы А и компрессора 5. Турбина 4 работает на выхлопных газах двигателя I. Электромотор 6 выполнен в виде обратимой электрической машины, соединен валом 3 турбокомпресссг- ра через муфту 7 сцепления и связан через преобразователь 8 тока с электрической сетью 9, к которой подведено также питание от дизель-генераторных комплектов 10 и 11. К сети 9 под ключены потребители 12, такие как системы отопления, кондиционирования трансформаторы и т.п. Блок управлени выполнен в виде вычислительного устройства и, которое связано с измери телем 14 фактической частоты вращения турбокомпрессора, выполненным в виде тахогенератора, и/или датчиком 15 давления, развиваемого компрессором. Кроме того, к вычислительному устройству 13 подключен датчик 16 частоты сети 9, выполняющей роль накопителя электрической энергии.

Вычислительное устройство 13 из сравнения заданных и фактических значений, хранимых в памяти, в частности по характеру изменения давления, развиваемого компрессором, или по характеристике мощности; подводи- мой к электромотору 6, как функции мощности двигателя внутреннего сгорания, вычисляет управляющие воздействия для блока управления статическим преобразователем 8 тока, при которых в случае работы электромотора 6 в режиме мотора обеспечивается мак симально быстрый разгон и оптимальные условия для бездымного сгорания по коэффициенту избытка воздуха на сгорание.

При избытке энергии в выхлопных газах : .м( ктромотор 6 переводится на работу режиме электрогенератора.

Q

5 0 5 0 ,,

д г г

0

Статический преобразователь 8 тока выполнен преимушественно в виде импульсного инвертора с промежуточной цепью постоянного тока и содержит ведомый от электрической установки инвертор 17, соединенный через промежуточную цепь 18 постоянного тока с реверсивным преобразователем 19. Инвертор 17 управляется управ- устройством 20, к которому подводятся управляющие воздействия от вычислительного устройства 13.Аналогично этому для реверсивного преобразователя 19 привода предусмотрено управляющее устройство 21, которое получает соответствующее управляющее воздействие от вычислитель- ного устройства 13, а опорные значения - от сети 9.

В зависимости от мощности двигатель может быть оборудован дополнительными блоками 22 и 23 турбокомпрессоров, при этом каждый турбокомпрессор вьтолнен так же, как и турбокомпрессор 5 и тоже соединен с электромотором 6.

Двигатель 1 внутреннего сгорания оборудован регулятором 24 для регулирования подачи топлива через систему 25 впрыска топлива. Мощность двигателя заранее задается датчиком 26 заданного параметра в качестве задающего воздействия.

В генераторном режиме работы электромотора 6 избыток энергии отработавших газов может подаваться в виде электрической энергии в сеть или подводиться к независимому потребителю 27.

Переклю чение электромотора 6 (обратимой электрической машины) в режим генератора и наоборот производится в зависимости от заданного значения давления, развиваемого компрессором, или от значения, вычисленного вычислительным устройством 13, или от значения мощности двигателя I внутреннего сгорания. При этом управляющие воздействия, подводимые к статическому преобразователю 8 тока, определяют мощность, отдаваемую электромотором 6 в режиме генерато ра. Дополнительные преиг щества возникают в случае использования блока управления в совокупности с турбокомпрессором, у которого на основе расчетов число лопаток турбины 4 и компрессора 5 выполнен из условия

обеспечения такого значения КПД,при котором в верхнем диапазоне частичных нагрузок двигателя 1 внутреннего сгорания используется не вся энергия отработавших газов, а избыточная энергия может быть преобразована в электрическую энергию. Оптимизация обеспечивается, например, применением колес компрессора с изогнутыми наеад лопастями и/или входными нап- равляю11Ц1ми аппаратами.

В случае выполнения электромоторов 6 в виде асинхронных электрических двигателей, при регулировании напряжения и частоты они работают как обычные электрические машины на общую сеть.

Электромоторы 6 могут быть выполнены в виде синхронных электрических машин, в частности в виде синхронных машин с постоянным возбуждением.

Целесообразно вьшолнять электромотор 6 охлаждаемым путем разбрызгивания масла. Этим обеспечивается ком- пактность конструкции и возможность монтажа глушителя шума всасьшания турбокомпрессоров.

Формула изобретения

Управляющее устройство для двигателя внутреннего сгорания с турбокомпрессором, состоящим из расположенных на общем валу компрессора и

турбины, работающей на выхлопных газах, и кинематически связанным с оО ратимой электрической машиной, подключенной к накопителю электрической энергии через статический преобразователь тока, содержащее блок управления, связанный с измерителем фактической скорости вращения турбокомпрессора, с измерителем фактического напряжения накопителя и с измерителем величины ускорения и снабженный преобразователем сигналов измерителей в управляющий сигнал на статический преобразователь тока для перевода обратимой электрической машины в режим электромотора при разгоне двигателя внутреннего сгорания, в режим генератора при избытке энергии выхлопных газов и для выпрямления тока генератора, отличающееся тем, что, с целью улучшения характеристик двигателя при разгоне, устройство дополнительно снабжено датчиком мощности двигателя, датчиком давления, развиваемого компрессором, и датчике частоты накопителя электрической энергии, а блок управления выполнен в виде вычислительного устройства, снабжен блоком памяти заданных величин мощности, давления и частоты и элементом сравнения заданных величин с фактическими, причем последний дополнительно подключен к преобразователю сигналов измерителей.

Изобретение позволяет улучшить характеристики двигателя при разгоне. Турбокомпрессор двигателя состоит из расположенных на общем валу 3 турбины 4 и компрессора 5. Турбина работает на вьпслопных газах двигателя. Устр-во содержит электромотор 6,муф-о-о ту 7 сцепления, преобразователь 8 тока, электрическую сеть 9, дизель- генераторные комплекты 10 и 1 1 ,вьгчис- лительное устр-во 13, измеритель 14 фактической частоты вращения турбокомпрессора, выполненный в виде та- хогенератора, датчик 15 давления, развиваемого компрессором, датчик 16 частоты сети 9, выполняющей роль накопителя электрической энергии. Устр-во 13 из сравнения заданных и фактических значений, хранимых в памяти, вычисляет управляющие воздействия для блока управления преобразователем 8, при которых в случае работы электромотора 6 в режиме мотора, обеспечивается максимально быстрьй разгон и оптимальные условия для бездьмного сгорания по коэффициенту избытка воздуха. При избытке энергии в выхлопных газах электромотор 6 переводится на работу в режиме электрогенератора. 1 ил. § СО 00 00 to 4 О оо см