Двигатель внутреннего сгорания с наддувом Советский патент 1981 года по МПК F02B37/04 F02D23/02 

(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ

I

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигатёлестроению, в частности к устройству и регулированию двигателей с турбокомпрессором, приводимым в действие энергией выхлопа и гидроприводом.

Известны двигатели с газоту збинным наддувом, содержащие турбокомпрессор, на валу которого установлена гидравлическая турбина, подключенная к насосу через маслонапорную магистраль, в которой размещен датчик давления масла, и муфту сцепления, подключенную к насосу и к коленчатому валу двигателя и связанную через солеинЬид с ynpaBjj ляющим узлом, преобразующим импульсы от датчиков давления масла, давления наддува, давления отработавших газов, частоты вращения и расхода топлива ij

Сигнал на включение муфты вырабатывается при уменьшении ниже заданного уровня любого из контролируемых параметров, кроме давления масла, которое не должно превышать заданной величины.

. В таких двигателях при значительной сложности конструкции, регулирование подкрутки турбокомпрессора осуществляется ступенчато включением и выключением муфты сцепления, что не всегда рационально, и не позволяет оптимизировать воздухойнабжение и интенсивность подкрутки с режимом работы двигателя.

Известны также двигатели внутреннего сгорания с наддувом, содержащие турбокомпрессор, подсоединенный к гидропередаче, масляный насос, напорная магистраль которого подключена к гидропередаче и к сливному трубопрог воду, в котором установлен редукционный клапан, и регулятор скорости, снабженный центробезкным измерителем ско20рости, подключенным к золотнику и к задатчику режима работы, и сервомотором подачи топлива с силовым поршрем, рабочая полость которого подключена через напорный трубопровод к золотнику 2j. Однако в таких двигателях регулирование прОизЕодительности масляного насоса осзществляется только в зависимости от частоты вращения коле ;чатого. вала двигателя без соглйсования частоть вращения ротора турбоком прессора, а следовательно, и расход воздуха с цикловой подачей топлива, что ухудшает работу двигателя на переходных и частотных режимах. Цель изобретения - улучшение регулирования подачи топлива и воздуха на переходных режимах работы двигателя, а также на частичных режимах Для достижения поставленной цели редукционный клапан выполнен в виде подпружиненного золотника, снабженного кольцевой проточкой, подключенной к сливному трубопроводу, и рабочей полостью, подсоединенной к напорному трубопроводу, а подключение последнего к рабочей полости силового поршня выполнено через дроссель и через обводной трубопровод, в котором установлен обратный клапан. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого двигателя внутреннего .сгорания с наддзгвом. Двигатель содержит турбокомпрессор 1, состоящий из турбины 2 и компрессора 3, подсоединенный к гидропередаче 4, масляный насос 5, напорную магистраль 6, подключенную к гид ропередаче 4 и к сливному трубопрово ду 7 , в котором установлен редукцион нь1й клапан, вьшолненный в виде подпружиненного золотника 8. Двигатель содержит также регулятор 9 скорости, снабженный центробежным измерителем 10 скорости, подключенным к золотнику II и через все режимную пружину 12 к задатчику (не показан) режима работы (позиционеру и сервомотором 13 подачи топлива с силовьпуг поршнем J4, рабочая полость 15 которого подключена через напорный трубопровод 16 к золотнику 11 и мйслянЪму насосу 17. Золотник 8 уста новлен в корпусе 18, нагружён пружиной 19 и снабжен кольцевой проточкой 20, подключенной к сливному тру(5опроводу 7 и рабочейполостью 21, подсоединенной к напорному трубопрово- 55 ду I6. Подключение трубопровода 6 к рабочей полости 15 силового поршня 14 выполнено через дроссель 22 и че 4 рез обводной трубопровод 23, в котором установлен обратный клапан 24. Силовой поршень поджат пружиной 25 и снабжен щтоком 26 подачи топлива, подключенным к топливному насосу (не показан). Золотник 11 снабжен кольцевой проточкой 27, а регулятор 9 скорости получает вращение от коленчатого вала 28 через конические шестерни 29. Рабочие полости 15 и 21 соединены также через канал 30 со сливной ванной 31 , а мезкду напорньм трубопроводом 16 и сливной ванной 31 установлен предохранительный клапан 32. Двигатель работает следующим образом. При увеличении нагрузки (набор позиций за счет перевода позиционера) всережимная пружина 12 сжимается, усилие пружины становится больше центробежной силы измерителя скорости 10, и золотник 11 перемещается вниз, открывая кольцевой проточкой 27 проход маслу от масляного насоса 17 по напорному трубопроводу 16 к рабочей полости 21 подпружиненного золотника 8. ПРИ этом пружина 19 сжимается, золо.тник 8 поднимается вверх, и кольцевая проточка 20 уменьшает (или совсем перекрывает) йроход к маслу по сливному трубопроводу 7 на слив в картер , увеличивая этим самым поступление масла в гидропередачу 4. Турбокомпрессор 1 раскручивается и начинает подавать больше воздуха в двигатель. Одновременно масло под давлением от насоса 17 через дроссель 22 поступает в рабочую полость 15 сливного поршня 14 сервомотора 13. При этом поршень 14 опускается вниз и замедленно выдвигает шток 26 на увеличение подачи топлива, которое впрыскивается в ранее подготовленный необходимьй воздушный заряд. . При увеличении нагрузки на двигатель за счет переменных сопротивлений (изменениерельефа трассы, включение вентилятора и т.д.) при постоянном положении позиционера уменьшается частота вращения коленчатоговала 28 Двигателя, что приводит к уменьшению центробежной силы грузов измерителя 10 скорости. Золотник 11 под деист- вием всережимной пружины 12 опускается вниз и кольцевой проточкой 27 сообщает насос 17 по напорному трубрпроводу 16 с рабочими полостями 15 И 21. При этом происходит замедленное увеличение подачи топлива за счет ис течения масла через дроссель 22, что необходимо для согласования увеличения расхода топлива с увеличением частоты вращения ротора турбокомпрес сора 1 и расхода воздуха. При уменьшений нагруз ки (сброс по зиций за счет перевода позиционера) уменьшается усилие всережимной пружины 12, золотник 11 перемещается вверх и сообщает рабочие полости 15 И 21 через дроссель 22, обратный кла пан 24, кольцевую проточку 27, напорный трубопровод 16 и канал 30 со сливной ванной 31. При Ьтом hpoHcxoдит резкое умейьшение подачи топлива (из-за выхода масла из полости 15 через два канала), увеличение слива масла в картер двигателя через сливной трубопровод 7 от нйсоса 5 и умен шение этим самым р асхода масла через гидропередачу 4, а, следовательно, и снижение расхода воздуха через турбокомпрессор 1. Аналогично двигатель работает и при уменьшении нагрузки (при задан|ном положении позиционера), когда уменьшаются различные переменные нагрузки или при въезде на легкий профиль пути. ; При установившейся нагрузке, когда усилия от пружины 12 и от измерителя 10 скорости уравновешены, кол цевая проточка 27 находится между каналом 30 и трубопроводом 16, насос 17 перекачивает масло в сливную ванну 31 через предохранительный клапан 32. Таким образом, предлагаемый двигатель внутреннего сгорания с наддувон позволяет обеспечить регулирование соотношения подачи топлива и Воз духа на переходных режимах работы, Iчто приводит к повышению индикаторно го КПД двигателя, к повышению коэффициента приспособляемости при работе двигателя по внешней скоростной характеристике и к снижению тепловых напряжений и нагарообразования в цилиндре за счет повьш1ения качества смесеобразования и сгорания. Формула изобретени Двигатель внутреннего сгорания с наддувом, содержапщй турбокомйрессор, подсоединенный к гидропередаче, масляньй насос, напорная магистраль которого подключена к гидропередаче и к сливному трубопроводу, в котором установлен редукционный клапан, и регулятор скорости, снабженный центробежным измерцтелем скорости, подключенным к золотнику и к задатчику режима работы, и сервомотором подачи тошшба с силовым поршнем рабочая полость которого подключена через напорный трубопровод к золотнику, о тлйчающийся тем, что с целью улучшения регулирования подачи топлива и воздуха на переходных режимах, редук.ционнь1й клапан выполнен в виде подпружиненного золотника, снабженного кольцевой проточкой, подключенной к сливному трубопроводу, и paбoJeй полостью, подсоединенной к напорному трубопроводу, а подключение последнего к рабочей полости силового поршня вьшолнено через дроссель и через обводной трубопровод, в котором установлен обратный клапан. Источники информации, принятые во ёнимание Ери экспертизе . 1. Патент США № 3869866, кл. 60-607, опублик.1975. 2. Авторское свидетельство СССР IP 523177, кл. F 02 В 37/04, 1976 (прототип). I