Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02B37/00 

Изобретение относитя к двигател строению. Известны устройства для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащие по меньшей мере один трубокомпрессор, у которого газоприемный патрубок подключен к выхлопному коллектору двигателя, воздухонапорный к воздушному ресиверу двигателя, а воздуховпускной сообщен с атмосферой, и по меньшей мере один предохра нительный клапан с впускной и выпускной полостями, из которых впускная полость сообщена с воздушным ресивером, а выпускная - с турбиной турбокомпрессора 1 . Известные устройства служат для регулирования давления наддува путем перепуска сжатого воздуха из воздушного ресивера в сопла или в выхлопной патрубок турбины турбокомпрессора. На предотвращение помпажа клапаны этих устройств не рассчитаны Однако в процессе эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с наддувом из заноса и закоксовывания проточных частей компрессора и турбины турбокомпрессора часто возникает помпаж. Для исключения помпажа смещают рабочую точку от границы устойчивой работы, но это сопровождается снижением КПД компрессора, и надежность такого приема не велика, так как устранить возможность возникновения помпажа полностью не удается. Целью изобретения является повышение надежности путем предотвращения помпажа. Для достижения поставленной цели клапан выполнен с управляющей полостью и последняя снабжена каналом для сообщения с атмосферой. Канал управляющей полости может быть сообщен с атмосферой через еоздуховпускной патрубок турбокомпрессора. На фиг. 1 показана схема устройст ва для двигателя с комбинированным поддувом: первая ступень - турбокомпрессор, вторая - приводной нагне татель, вариант; на фиг. 2 - схема наддува двигателя при помощи турбокомпрессора, вариант; на фиг. 3 клапан, разрез. Двигатель 1 внутреннего сгорания снабжен воздушным ресивером 2 и выхлопным коллектором 3. Турбокомпрессор k с турбиной 5 и компрессором 6 подключен газоприемным патрубком 7 к выхлопному коллектору 3 через Трубопровод 8. Воздухонапорный патрубок 9 турбокомпрессора подключен к воздушному ресиверу 2 через воздухонапорную магис.траль 10. В случае ком бинированного наддува в эту магистраль включен приводной нагнетатель 11 (фиг. 1), Воздуховпускной патрубок 12 турбокомпрессора сообщен с атмосферой. Предохранительный клапан 13 выполнен с впускной полостью k, выпускной полостью 15 и управляющей по лостью 16. Впускная полость Ц клапана сообщена с воздушным ресивером двигателя через магистраль 10, а выпускная 15 - турбиной 5 либо через трубу 17, связанную с газоприемным narpyiGKOM 7 турбокомпрессора (фиг.1) либо через трубу 18, связанную с выхлопным патрубком турбокомпрессора (фиг. 2). Управляющая полость снабжена каналом 19 для сообщения с атмосферой и отделена от впускной k и выпускной 15 полостей клапана при помощи поршня 20, уравновешенного пружиной 21, затяжка которой регулируется винтом 22. Канал 19 клапана сообщен с атмосферой через воздуховод 23 в котором установлен электр магнитный вентиль 24. Воздуховод 23 может быть подключен к воздуховпускн му патрубку 12 турбокомпрессора. При работе двигателя выхлопные газы из коллектора 3 поступают в ту бину 5, которая приводит во вращение турбокомпрессор 4, подающий сжатый воздух либо в приводной нагнетатель 11J механически связанный с валом двигателя, либо непосредственно в ресивер 2. НагнетаТель 11, получая энергию от вала двигателя, дожимает воздух и подает его в ресивер 2. Часть сжатого воздуха из ресивера 2 поступает во впускную полость 14 кл пана 13 и по.зазору между корпусом поршнем 20 проходит в управляющую олость 16, при этом давление воздуха в полости 14 равно давлению воздуха в полости 16. Так как площадь поршня 20, обращенная к полости 16, значительно больше площади, обращенной к полости 14, на поршень 20 действует сила, прижимающая его к корпусу полости 15. Таким образом, в нормальном положении поршень 20 перекрывает поступление воздуха из полости 14в полость 15. При попадании компрессора 6 в помпаж по сигналу от электронного блока (не показан), производящего сравнение разности давления на.нагнетании компрессора и перепада давлений на тарированном сопротивлении на всасывании компрессора с заданной разностью этих же величин, автоматически открывается электромагнитный вен тиль 24, сообщающий полость 16 с атмосферой или с всасыванием компрессора. Давление в полости 16 клапана падает, и поршень 20 поднимается под действием силы давления в полости 14, сообщая полость 14 с полостью 15. Часть сжатого воздуха в этот момент из ресивера 2, минуя двигатель, поступает в турбину 5, что позволяет вывести компрессор 6 из помпажа за счет некоторого уменьшения количества воздуха, поступающего в двигатель с одновременной подкруткой турбины 5. Для защиты от помпажа компрессора 6 при резкой аварийной остановке двигателя 1 часть сжатого воздуха из полости 15 клапана направляют в атмосферу через электромагнитный вентиль 24, который открывают одновременно с остановкой двигателя. Количество сжатого воздуха, пере пускаемого иЭ ресивера 2 в турбину 5 (или в атмосферу), устанавливается экспериментально и регулируется величиной подъема поршня 20, изменяемой перемещением винта 22, При выходе компрессора 6 из зоны помпажа электронное устройство закрывает электромагнитный вентиль 24 и давление в полостях 14 и 16 начинает выравниваться. В этот момент под действием пружины 21 пйршень 20 перекрывает полости 14 и 15, и перепуск воздуха прекращается. Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение двигателя позволяет предотвратить попадание центробежного или осевого компрессора в системе наддува двигателя внутреннег сгорания в помпаже и повысить надежность работы всей силовой установки Одновременно появляется возможность выбирать рабочую точку совмест ной работы поршневого двигателя и компрессора ближе к границе помпажа, в зоне более высоких КПД турбокомпрессора, что позволяет повысить эксплуатационную экономичность двигателя. Формула изобретения 1. Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее по меньшей мере один турбокомпрессор, у которого газоприемный патрубок подключен к вйхлопному коллектору двигателя, воздухонапорный к воздушному ресиверу двигателя, а воздуховпускной сообщен с атмосферой, и по меньшей мере один предохранительный клапан с впускной.,и выпускной полостями, из которых впускная полость сообщена с воздушным ресивером, а выпускная - с турбиной турбокомпрессора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем предотвращения помпажа, клапан выполнен с управляющей полостью и последняя снабжена каналом для сообщения с атмосферой. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что канал управляющей полости сообщен с атмосферой через воздуховпускной патрубок турбокомпрессора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № кл. 417-28, опублик. 1965.