Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1979 года по МПК F02B37/12 

Двигатапь / внутреннего сгораня снабжен трубокомпрессором, состоящим из турбины 2 и приводимого от последней через зал 3 компрессора 4. Обводная труба 5 соединяет газоприемный 6 и воздухонапорный

7патрубки турбокомпрессора. Орган 5 дросселирования представляет собой тарельчатый клапан и установлен в обводной трубе. Обводная труба подключена к газоприемному патрубку через дополнительную камеру 9 сгорания. Тарельчатый клапан посредством штока 10 связан с уравновешивающим поршнем 11 в виде подвижной стенки полости, подключенной к трубе.

8варианте, приведенном на фиг. 1, роль такой стенки выполняет торцовая стенка внутренней полости сильфона 12, подключенного в трубе при помощи отверстия 13, расположенного на участке, заключенном между органом дросселирования и воздухонапорным патрубком трубокомпрессора. В варианте, приведенном па фиг. 2, полость находится в штоке тарельчатого клапана, имеюшем увеличенный диаметр. Клапан подпружинен при помощи пружины 14, усилие которой регулируется винтом 15. Боковые стенки сильфона также выполняют роль пружины, а предварительная затяжка этой пружины зависит от перемещения по резьбе подвижного упора 16.

На фиг. 2 показана установка золотника 17 в отверстии 13. Золотник кинематически соединен с уравновешивающим поршнем при помощи пружины 18. При этом полость дополнительно при помощи канала 19 сообщена с участком 20, заключенным между органом дросселирования и газоприемным патрубком 6 турбины. К уравновешивающему поршию может быть подсоединен амортизатор, как иоказано на фиг. 4. Шток 10 тарельчатого клапана может быть соединен с поршнем 21, помещенным в цилиндрическую иолость 22, заполненную вязкой жидкостью. Разделенные поршнем части полости 22 сообщаются между собой при помощи сквозных отверстий, поэтому поршень служит амортизатором колебаний клапана. Давление вязкой жидкости можно изменять при помощи насоса 23. Это давление может в связи с этим выполнять роль подвижного упора и заменять усилие пружины.

Золотник 17 кинематически соединен с устройством для регулирования подачи топлива в дополнительную камеру сгорания. Система подачи топлива содержит топливный насос 24, соединенный при помогци напорного трубопровода 25 с форсун ой 26, установленной в дополнительной камере сгорания.

Для регулирования количества топлива, впрыскиваемого через форсунку, предусмотрен сливной трубопровод 27, подключенный при помощи гибкого участка 28 к устройству для регулирования расхода. Это

устройство выполнено в виде дроссельного отверстия 29 и помещенного в него подвижного конуса 30, кинематически соединенного с золотником при помощи штока 31. Дроссельное отверстие 29 расположено в перегородке 32, отделяющей в полости штока 10 клапана отсеки 33 и 34, один из которых соединен со сливным трубопроводом 27, а второй при помощи дренажной

трубы 35 - с топливным баком 36. При перемещении золотника перемещается подвижный конус 30 и изменяется проходное сечение для слива топлива, подаваемого насосом 24 неносредственно в бак, и соответственно количество топлива, впрыскиваемого в дополнительную камеру сгорания через форсунку 26. Для перемещения золотника используется перепад давлений, действующих на его торцовые поверхности.

Для этого предусмотрена дополнительная магистраль 37, соединяющая полость 38 в штоке с воздуховпускным ресивером 39 двигателя, т. е. с тем участком системы воздухоснабжения, на котором сжатый воздух

уже подвергся охлаждению в воздухоохладителе. В магистрали 37 установлен игольчатый клаиан 40, а в полости 38 имеется дросселирующее отверстие 41, сообщающее ее с атмосферой. Дополнительиая камера 9

сгорания соединена также с выхлопным коллектором 42 двигателя при помощи трубы 43.

В процессе работы двигателя / он пи тается воздухом, сжатым в компрессоре 4.

Часть воздуха из этого компрессора перепускается по обводной трубе 5 в дополнительную камеру сгорания. Изменение количества перепускаемого воздуха и количества топлива, подаваемого в дополнительную

камеру сгорания, позволяет регулировать давление наддува двигателя.

Орган 8 дросселирования (тарельчатый клапан), установленный в обводной трубе 5, понижает давление на величину АР, являющуюся нарастающей функцией, предпочтительно линейной или существенно линейной, от давления Р перед органом дросселирования.

Эту линейную функцию можно записать

в виде

АР аР + р ,

где а и р - коэффициенты.

Так как дроссельный орган выполнен в виде тарельчатого клапана, на торцы его тарелки действуют давления Р и Р-ДР, стремящиеся его переместить. Разность этих давлений уравновешивается иодвижной стенкой полости, подключенной к трубе. Пружина М обеспечивает открытие клапана в момент запуска и требуемый закон изменения проходного сечения клапана, для чего и предусмотрен регулировочный

винт 15. В дополнительную камеру 9 сгорания поступают: первичный воздух в зону сгорания через окна золотника /7; выхлопной газ из трубы для введения этого выхлопного газа в зону смешения, расположенную ниже зоны сгорания; вторичный воздух, поступающий через клапан, для введения свежего воздуха на уровне упомянутой зоны смешения. Для впуска первичного воздуха предусмотрен центральный клапан 19, расположенный коаксиально с камерой сгорания, для впуска выхлопных газов - первый кольцевой трубопровод, окружаюш,ий центральный трубопровод, в котором образована зона горения, а для впуска вторичного воздуха - второй кольцевой трубопровод, охватываюший первый кольцевой трубопровод. Орган дросселирования (тарельчатый клапан) регулирует расход вторичного воздуха путем обеспечения перепада давлений. Золотник 17 регулирует расход вторичного воздуха. Проходное сечение золотника зависит от перепада АР, регулируемого клапаном. Таким образом, между проходным сечением SP для первичного воздуха и проход ным сечением 5 для вторичного воздуха существует определенная зависимость. Если АР обозначает разность давления по обе стороны клапана, а Р - есть давление в верхней части обводного трубопровода, можно записать нарастающую линейную функцию, связывающую ДР и Р следующим образом: AP aP-f,p, где аир - два коэффициента. С другой стороны, можно записать, что эта разность давления АР пропорциональна удельной массе m свежего воздуха и квадрату его скорости и. , где k - в первом приближении постоянная величина. Таким образом, из обоих приведенных уравнений можно вывести величину скорости и: Но сумма проходных сечений Sp и 5 связана с общим расходом Q свежего воз духа по обводной трубе следующим урав нением: SP+SS где S;, функция Я, или 5р |Р|, Р есть заданный закон, связывающий роходное сечение Sp с давлением Р или аменяя скорость ее величиной в зависиости от давления S, + 5, Q + P) В этих условиях расход первичного возуха QP зависит только от давления Р по равнению Qp /(P)Ca + P) l. L Расход вторичного воздуха Q всегда равен разности между общим расходом через обводную трубу и расходом первичного воздуха QJ, Q. Q-Qp. Сумма проходных сечений Sp+Ss (соответственно для первичного и вторичного воздуха) определяется, таким образом, величинами давления выпуска Р компрессора и расходом Q свежего воздуха в обводной трубе. Такпм образом видно, что достаточно воздействовать на одно из этих проходных сеченпй 5р и S,., второе регулируется само под действием перепада давлений. Для этого, как показано на фиг. 2, золотник 17 может быть выполнен в виде поршня, одна из поверхностей которого подвергается воздействию давления первичного воздуха, а другая его поверхность подвержена воздействию противодавления Р. и пружины 18. Перекрытие или открывание отверстия или отверстий 13 посредством золотника можно осуществлять, снабдив его одним или несколькими отверстиями, выполненными в юбке поршня. Противодавление, воздействующее на этот золотник, может быть равно атмосферному давлению. Однако в некоторых случаях и с целью перемещения зоны регулирования выбрать противодавление PC, которое выше атмосфериого давления; для этого предусмотрено подключение полости 35, ограниченной торцом золотника, к впускному ресиверу 39 двигателя и сообщение этой полости с атмосферой при помощи дросселирующего отверстия 41. Сжатый воздух постоянно выходит из полости 38 через отверстие 41, в результате чего в ней устанавливается некоторое избыточное давление PC, которое ниже, давления наддува. Когда давление, воздействующее на золотник увеличивается, он смещается влево

и зшеньшает проходное сечение отверстия 13 и тем самым снижает расход иервичноfo воздуха.

Вариант изобретения, показанный на фиг. 2, позволяет путем воздействия на геометрию золотника и на характеристики пружины, выбирать закон зависимости между проходным сечением Sp и давлением Р-АР. или разностью этим давлением Р- АР и противодавлением PC в регулировочной полости 38.

Каждой- величине проходного сечения SP соответствует величина расхода первичного воздуха Q,,, и следовательно, величина расхода топлива, вводимого в камеру сгорания, причем этот расход топлива обеспечивается геометрией подвижного конуса 30, перемещаемого золотником.

При перемещении конуса в отверстии 29 изменяется проходное сечение дросселя и количество топлива, сливаемого по дренажной трубе 35. Соответственно меняется количество топлива, попадающего через форсунку в дополнительную камеру сгорания, т. е. соединение устройства для регулирования расхода топлива с золотником позволяет согласовывать между собой расход воздуха и топлива, поступающих в дополнительиую камеру сгорания.

В результате соединение органа дросселирования с уравновешивающнм поршнем, .как было показано, обеспечивает согласование расхода воздуха через обводпую трубу с режимом работы двигателя и соответственно улучшает согласование давления наддува двигателя с режимом работы.

Формула изобретения

1.Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее турбокомпрессор, газоприемный и воздухонаиориый патрубки которого сообщены между собой при помощи обводной трубы с уотаповленным в ней органом дросселирования, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности двигателя путем согласования расхода воздуха через обводную трубу с режимом его работы, орган дросселирования соединен с уравновещивающим иорщнем, выполненным в виде

подвил иой стенки полости, подключенной к трубе.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что орган дросселирования выполнен подпружиненным.

3. Устройство по пп. 1-2, отличающееся тем, что к уравновешивающему поршню подсоединен амортизатор.

4.Устройство но пп. 1-3, отлпчающ е е с я тем, что полость подключена к

трубе при помощи отверстия, расположенного на участке, заключенном между органом дросселирования и воздухонапорным патрубком.

5.Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в отверстии установлен золотник, кинематически соединенный с уравновешивающим порщнем, а полость дополнительно при помощи канала сообщена с участком трубы, заключенным между органом дросселироваппя и газоприе.мным патрубком.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Патент Швейцарии 508127, кл. F 02 В 37/00, опублик. 1971.