Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК F02B37/12 F02B41/10 

LO

С

Изобретение позволяет повысить экономичность двигателя внутреннего сгорания с регулируемым наддувом. К выхлопному коллектору 2 двигателя 1 внутреннего сгорания последовательно подключены силовая турбина 3 и турбина 5 турбокомпрессора 6. По сигналам датчиков 14 и 15 в блоке 16 управления формируется сигнал на перекрытие канала 7 перепуска газов в атмосферу и на изменение передаточного отношения передачи 4 При снижении давления во впускном трубопроводе 10 открывается обратный клапан и воздух поступает из атмосферы 1 ил

Изобретение относится к машиностроению, а именно к комбинированным двигателям внутреннего сгорания с регулируемым наддувом,

Цель изобретения - повышение экономичности двигателя.

На чертеже представлена принципиальная схема двигателя.

Двигатель 1 внутреннего сгорания выполнен с выхлопным коллектором 2, к которому последовательно по ходу отработавших газов подключены силовая турбина 3, соединенная при помощи кинематической передачи 4 с коленчатым валом двигателя 1, и турбина 5 турбокомпрессора 6. Газоприемный патрубок турбины 5 связан с магистралью выпуска отработавших газов силовой турбины 3 и соединен с атмосферой при помощи канала 7 перепуска, снабженного органом 8 перекрытия, который связан с исполнительным механизмом 9 привода.

Передача выполнена с переменным передаточным отношением. Впускной трубопровод 10 двигателя 1, к которому подключен воздухонапорный патрубок турбокомпрессора, сообщен через канал 11 с атмосферой через впускной патрубок компрессора 12, входящего в состав турбокомпрессора 6. В канале 11 установлен с возможностью открытия внутрь впускного трубопровода обратный клапан 13. Устройство снабжено датчиком 14 нагрузки двигателя и датчиком 15 частоты вращения вала двигателя 1, которые связаны с блоком 16 управления органом 8 перекрытия канала перепуска и органом изменения (не показан) передаточного отношения передачи 4.

При работе двигателя на нагрузках, близких к номинальной, отработавшие газы подаются через выхлопной коллектор 2 на турбину 5 турбокомпрессора 6. где совершают работу, которая расходуется на сжатие

О 00

сх го о ю

воздуха в компрессоре 12 и создание необ ходимого давления во впускном трубопроводе двигателя 1. С датчиков 14 и 15 нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя 1 постоянно поступают сигналы в блок управления 16. Если энергия отработавших в цилиндре газов превышает величину, требуемую для создания необхо димого давления во впускном трубопроводе, то часть энергии передается через силовую турбину 3 на вал двигателя 1 с помощью блока 16 управления в соответствии с сигналами датчиков 14 и 15. При уменьшении нагрузки двигателя до определенной величины, корректируемой в зависимости от скоростного режима двигателя, в блоке 16 управления формируется сигнал. который с помощью исполнительного механизма 9 открывает орган 8 перекрытия и отработавшие газы направляются после силовой турбины 3 через канал 7 непосредст- венно в атмосферу, минуя турбину 5 турбокомпрессора 6. При этом во впускном трубопроводе 10 возникает разрежение, которое приводит к открытию автоматического клапана 13, что позволяет подавать воздушный заряд в двигатель, минуя компрессор 12, через канал 11. Одновременно с блока 16 управления поступает управляющий сигнал на передачу 4, изменяя ее передаточное отношение и увеличивая таким образом сопротивление проточной части силовой турбины 3. Отработавшие газы, расширяясь в силовой турбине, совершают работу, которая передается на вал двигателя 1 через передачу 4.

Регулирование передаточным отношением передачи 4 осуществляется следующим образом. Используя сигналы с датчиков нагрузки 14 двигателя и оборотов 15 коленчатого вала, блок управления с помощью положительной обратной связи устанавливает оптимальное передаточное отношение передачи 4, при котором двигатель развивает максимальный момент на данном скоростном режиме.

В памяти блока управления заложен закон изменения крутящего момента двигателя для создания необходимого коэффициента приспосабливаемости. Используя сигналы с датчиков 14 и 15, блок управления рассчи тывэет отклонение от требуемого закона изменения крутящего момента и с помощью отрицательной обратной связи устанавливает соответствующее положение газораспределительного органа 8. чтобы ликвидировать отклонение момента от расчетного.

Отключение турбокомпрессора производится на режимах частичных нагрузок, информация о которых находится в памяти блока управления по сигналам с датчиков 14

и 15, если загрузка двигателя на данном скоростном режиме соответствует данным, заложенным в блок 16 управления.

Таким образом, управление работой двигателя производится с помощью двух0 контурной системы автоматического регулирования с двумя регулируемыми величинами. Первый контур представляет собой непрерывное регулирование с помощью положительной обратной связи пе5 редаточным отношением передачи 4, второй контур - непрерывно-дискретное регулирование органом 8 с отрицательной обратной связью. В результате одновременного регулирования перепуска

0 и передаточного отношения эффективность использования энергии отработавших газов увеличивается и повышается экономичность двигателя внутреннего сгорания. Формула изобретения

5Двигатель внутреннего сгорания, содержащий силовую турбину, связанную через кинематическую передачу с его коленчатым валом и подключенную к его выхлопному коллектору, турбокомпрессор,

0 подключенный воздухонапорным патрубком к впускному трубопроводу двигателя, и магистраль выпуска отработавших газов из силовой турбины в газоприемный патрубок турбокомпрессора, отличающийся тем,

5 что, с целью повышения экономичности, он дополнительно содержит блок управления с датчиком частоты вращения и нагрузки, элементом вычисления крутящего момента по их показаниям и элементом сравнения вы0 численного крутящего момента с заданным, канал перепуска, соединяющий с атмосферой магистраль выпуска отработавших газов из силовой турбины, приводной орган перекрытия канала перепуска и обратный

5 клапан, причем кинематическая передача выполнена с органом изменения передаточного отношения, привод органа перекрытия канала перепуска и орган изменения передаточного отношения связаны с блоком уп0 равления с возможностью открытия канала перепуска при нагрузке ниже заданной для измеренной частоты вращения и с возможностью изменения передаточного отношения по показаниям элемента сравнения, а

5 впускной трубопровод двигателя выполнен с каналом, соединяющим его с атмосферой. и обратный клапан установлен в последнем с возможностью открытия внутрь впускного трубопровода.

77