Способ регулирования дизеля с турбонаддувом и дизель с турбонаддувом Советский патент 1991 года по МПК F02D17/02 F02D13/00 

Изобретение о гносится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к системам регулирования двигателей.

Цель изобретения - повышение экономичности дизеля на частичных нагрузках путем использования отключаемой группы

цилиндров для наддува цилиндров неотключаемой группы.

На фиг 1 предстарлена схема дизеля, на фиг.2 - механизм изменения фаз впускных и выпускных клапанов, общий вид; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг,4 сечение Б-Б на фиг.З.

Дизель содержит блок управления, компрессор 1, подключенный к впускному трубопроводу 2, турбину 3 привода компрессора 1, подключенную к выхлопному коллектору 4 и снабженную выпускным патрубком 5, две группы цилиндров - отключаемую и неотключаемую, сообщенные с впускным трубопроводом 2 и выхлопным Коллектором А при помощи впускных и выпускных клапанов, трубопроводы подачи Топлива к группам цилиндров и общий для всех цилиндров механизм газораспределения. Каждый цилиндр снабжен дополнительным механизмом газораспределения и механизмом переключения привода клапанов. На входе в компрессор установлен фильтр б, во впускном трубопроводе 2 установлена заслонка 7, отделяющая его от компрессора 1, а выхлопной коллектор 4 снабжен заслонкой 8, отделяющей его от турбины 3, и заслонкой 9, отделяющей в нем ресивер, причем выхлопной коллектор 4 и ресивер снабжены патрубками 10 и 11 с фильтрами 12 и 13 и заслонками 14 и 15, установленными соответственно в патрубках 10 и 11, которые сообщены с атмосферой, и каналами 16 и 17 с установленными в них заслонками 18 и 19, связанными с выпускным патрубком 5 турбины 3. при этом все заслонки сообщены с блоком управления.

Механизм газораспределения включает общий для всех цилиндров распределительный вал 20 с впускным 21 и выпускным 22 кулачками для каждого цилиндра и неподвижно установленной на нем шестерней 23, толкатели, каждый из которых выполнен - в виде головки 24 с роликом 25 и стержня 26, ползуны 27 м 28, штанги 29 и 30 и коромысла, сообщенные с впускными и вылуск- ными клапанами. Дополнительный механизм газораспределения включает кулачковый вал 31с впускным 32 и выпускным кулачками и шестерней 33, постоянно входящей в зацепление с шестерней 23 на распределительном валу 20, и дополнительные толкатели, каждый из которых выполнен в виде головки 34 с роликом 35 и стержня 36, сообщенного с одним из ползунов. Диаметр шестерни 33 выполнен в два раза меньше диаметра шестерни 23, а каждый кулачковый вал 31 установлен в корпусе 37 на подшипниках 38. Каждая головка толкателя имеет внутреннее резьбовое отверстие 39, наружные шлицы 40 и входит в шлицевое отверстие втулки 41, выполненной за одно целое с кронштейном 42, закрепленным на дизеле и снабженным ребром 43 жесткости. Каждый стержень толкателя снабжен одним резьбовым концом 44, входящим в резьбовое отверстие 39 головки, и сообщен другим

концом с глухим отверстием 45 в ползуне с возможностью осевого перемещения. На каждом стержне толкателя установлена шестерня 46 управления, а между ней и ползуном размещена пружина 47.Каждый ползун установлен без возможности относительного поворота во втулке 48, выполненной как одно целое со съемным кронштейном 49, установленным на дизеле.

0 Каждый механизм переключения привода клапанов выполнен в виде пневмоци- линдра 50, снабженного рабочей полостью 51, поршнем 52, штоком 53, выполненным заодно с зубчатой рейкой 54, и пружиной 55.

5 Поршень 52 жестко связан со штоком 53 и снабжен упором 56. Пружина 55 контактирует одним концом с поршнем 52, а другим концом с кольцом 57, застопоренным упругой разрезной шайбой 58. Между кронштей0 ном 42 и сьемным кронштейном 49 установлень. оси 59 и 60, зафиксированные в подшипниках на кронштейнах. На оси 59 размещены шестерни 61 и 62, причем шестерня 61 входит в зацепление с зубчатой

5 рейкой 54 пневмоцилиндра, а шестерня 62 входит в зацепление с управляющими шестернями 46 основного и дополнительного толкателей впускных клапанов. На оси 60 размещена шестерня 63, входящая в зацеп0 ление с управляющими шестернями 46 основного и дополнительного толкателей выпускных клапанов и с шестерней 62 на оси 59. Зубчатая рейка 54 входит в направляющее отверстие в кронштейне 42. Каж5 дый пневмоцилиндр посредством трубки 64 связан с блоком управления дизеля, сообщающим рабочую полость 51 пневмоцилиндра с системой сжатого воздуха или с атмосферой, Глухие отверстия 45 каждого

0 ползуна снабжены боковыми сверлениями 65 для выхода воздуха при перемещении в них стержней толкателей Для огра ниче- ния хода поршня в пневмоцилиндре установлена упругая разрезная шайба 66.

5 Дизель работает по следующему способу.

На малых оборотах, на малых нагрузках и на холостом ходу, когда прекращают подачу топлива в отключаемую группу цилинд0 ров, происходит ухудшение работы компрессора 1 из-за резкого уменьшения расхода рабочего тела через турбину 3. что ведет к уменьшению количества воздуха, подаваемого компрессором 1 в группу ци5 линдров с включенной топливоподачей. и к возникновению помпажа. Снижается экономичность дизеля. Для повышения экономичности путем создания необходимого стабильного давления наддува при относительно малых затратах энергии блок регулировзния дизеля отключает турбокомпрессор путем закрытия заслонок 7 и 8, одновременно закрывается заслонка 9, отделяющая выхлопной коллектор 4 от ресивера, открывается заслонка 18 в канале 16, сообщающем выхлопной коллектор 4 с выпускным патрубком турбины 3, открывается заслонка 14 в патрубке 10, сообщающем ресивер через фильтр 12 с атмосферой, при этом заслонка 15 и 19 закрыты. Одновременно с регулированием положения заслонок изменяют порядок работы впускных и выпускных клапанов. Блок регулирования сообщает рабочую полость 51 пневмоци- линдра 50 при помощи трубки 64 с атмосферой. При этом поршень 52 перемещается до упора в дно пневмоцилиндра 50 под действием пружины 55, Рейка 54 через шестерню 61 вращает ось 59, от которой вращение передается через шестерню 62 и управляющие шестерни 46 стержням толкателей впускных клапанов, а через шестерню 63 на оси 60 соответственно стержням толкателей выпускных клапанов. При вращении стержни основных толкателей выворачиваются из головок 24 на величину, равную двойному рабочему ходу головок, одновременно стержни дополнительных толкателей вворачиваются в головки 34 на ту же величину. Вворачивание стержней исключает их взаимодействие с донышками глухих отверстий 45 ползунов 27 и 28. Управление впускными и выпускными клапанами переходит к кулачковому валу 31 дополнительного механизма газораспределения, вращающемуся с удвоенной частотой по сравнению с распределительным валом. При открытии выпускных клапанов происходит засасывание воздуха через фильтр 12 и патрубок 10 в ресивер, а из него воздух поступает через выпускные клапаны в цилиндры отключенной группы. При открывании впускных клапанов цилиндров отключенной группы осуществляется выталкивание сжатого воздуха во впускной трубопровод 2, из которого воздух под давлением поступает в цилиндры неотключаемой группы. Выпускные газы из этих цилиндров через открытые выпускные клапаны поступают в выхлопной коллектор 4. а из него по каналу 16 в выпускной патрубок 5 турбины 3.

Для обеспечения равномерного износа всех цилиндров дизеля осуществляется чередование отключения групп цилиндров. В этом случае открываются заслонка 15 в патрубке 11 и заслонка 19 в канале 17, сообщая выхлопной коллектор 4 через фильтр 13 с атмосферой, а ресивер через канал 17 с выпускным патрубком 5 турбины 3. При этом ресивер подключен к цилиндрам неотключаемой группы, а выхлопной коллектор - к цилиндрам отключаемой группы.,

Изменение числа цилиндров, используемых для создания наддува, и числа цилиндров, используемых для получения полезной работы, обеспечивает регулирование мощности двигателя в широких пределах, при этом достигается оптимальное давление наддува на малых оборотах, малых нагрузках и холостом ходу, улучшаются условия сгорания топлива в цилиндрах и повышается экономичность дизеля:

Формула изобретения

1. Способ регулирования дизеля с тур- бонаддувом, путем подачи воздуха от компрессора по впускному трубопроводу в отключаемую и неотключэемую группы цилиндров через их впускные клапаны, подачи

топлива, его сжигания и выпуска отработавших газов через выпускные клапаны цилиндров в выхлопной коллектор и из него в турбину, отключения на частичных нагрузках подачи топлива в отключаемую группу

цилиндров, перевода ее в компрессорный режим и подачи сжатого в ней воздуха в цилиндры неотключаемой группы, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности дизеля на частичных нагрузках, одновременно с отключением подачи топлива отключают турбину и компрессор при помощи перекрытия впускного трубопровода и выхлопного коллектора, в последнем отдепяют ресивер, сообщенный с

цилиндрами отключаемой группы, ресивер и коллектор сообщают с атмосферой и производят подачу воздуха в цилиндры отключаемой группы из атмосферы через ресивер и выпускные клапаны, а выпуск из них сжатого воздуха производят через впускные клапаны во впускной трубопровод,

2. Дизель с турбонаддувом, содержащий блок управления, компрессор, подключенный к впускному трубопроводу, турбину

привода компрессора, снабженную выпуск- ным патрубком и подключенную к выхлопному коллектору, дре группы цилиндров, одна из которых выполнена с возможностью отключения, сообщенные с впускным

трубопроводом и выхлопным коллектором при помощи впускных и выпускных клапанов, трубопроводы подзчи топлива к группам цилиндоов и механизм газораспределения, включающий общий

для всех цилиндров распределительный вал с впускными и выпускными кулачками, причем каждый кулачок связан с соответствующим клапаном через толкатель, штангу и j-.соомысло, а а трубопроводе подачи топли- эа в отключаемую группу цилиндров установлен орган перекрытия, связанный с блоком управления,отличающийся тем, что.с целью повышения экономичности дизеля на частичных нагрузках путем поочередного отключения групп цилиндров и использования отключенной группы цилиндров для наддува цилиндров неотключенной группы, каждый цилиндр дизеля снабжен дополнительным газораспределительным механизмом и механизмом переключения привода впускных и выпускных клапанов, во впускном трубопроводе и в выхлопном коллекторе установлены заслонки для отключения турбокомпрессора и выхлопной коллектор снабжен заслонкой для отделения в нем ресивера, причем выхлопной коллектор и ресивер снабжены патрубками с размещенными в них заслонками и установленными на входе в патрубки фильтрами, сообщенными с атмосферой, и каналами, снабженными заслонками и сообщенными с выпускным патрубком турбины-, каждый дополнительный газораспределительный механизм выполнен в виде кулачкового вала с впускным и выпускным кулачками и дополнительными толкателями, каждый основной и дополнительный толкатели привода одного клапана подключены к

0 общему ползуну, установленному между толкателями и штангой, каждый толкатель выполнен подпружиненным и снабжен шестерней управления его подключением к кулачку, каждый механизм переключения привода клапанов выполнен в виде пневматического привода зубчатой передачи, связанной с шестерней управления каждого толкателя, и все заслонки и пневматический привод сообщены с блоком управления.

5

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить экономичность дизеля на частичных нагрузках путем использования отключаемой группы цилиндров для наддува цилиндров. Дизель содержит блок управления, компрессор 1, подключенный к впускному трубопроводу 2, турбину 3 привода компрессора 1, подключенную к выхлопному коллектору 4 и снаб- женную выпускным патрубком 5, отключаемую и неотключаемую группы цилиндров, сообщенные с впускным трубопроводом 2 и выхлопным коллектором 4 при помощи впускных и выпускных клапанов, и общий для всех цилиндров основной механизм газораспределения. Каждый цилиндр снабжен дополнительным механизмом газораспределения и механизмом переключения привода клапанов. На входе в компрессор установлен фильтр 6, во впускном трубопроводе 2 размещена заслонка 7, отделяющая его от компрессора 1, а выхлопной коллектор 4 снабжен заслонкой 8, отделяющей его от турбины 3, и заслонкой 9, отделяющей от него ресивер. При этом выхлопной коллектор 4 и ресивер снабжены патрубками 10 и 11 с фильтрами 12 и 13 и заслонками 14 и 15, установленными соответственно в патрубках 10 и 11,и каналами 16 и 17 и установленными в них заслонками 18 и 19, связанными с выпускным патрубком 5 турбины 3. Использование цилиндров отключаемой группы для наддува цилиндров неотключаемой группы позволяет регулировать мощность дизеля в широких пределах, обеспечивая оптимальное давление наддува на малых нагрузках. При этом упучшают- ся условия сгорания топдива в цилиндрах и повышается экономичность дизеля. 2 с п. ф-лы, 4 ил. О -ч со ел 00

я « , 5

QOQ.QOQ

J / 6

ад ЈZ /г

м

в

9/

ОС

83СЈШ

«О CsiЗ4

со ю со

F-- Г- СО

/ ш$

s

В- Б

56 52 53

Ы 36

55 57 58 42 59 61 54 фигЛ