Устройство для увеличения тормозной мощности многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания транспортного средства во время режима торможения двигателем - RU2006145223A

Реферат

1. Устройство для увеличения тормозной мощности многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания транспортного средства во время режима торможения двигателем, которое имеет расположенное внутри двигателя устройство торможения двигателем, одноступенчатый или многоступенчатый работающий на отработавших газах турбонагнетатель (4, 4'), с (в каждой ступени) работающей на отработавших газах турбиной (9) и компрессором (3) наддувочного воздуха, а также две коллекторные ветви (5, 6) для отработавших газов, предназначенные для подачи выталкиваемого из нескольких цилиндров отработавшего газа с объединением в группы на вход (8; 8а, 8b) турбины, при этом

каждая коллекторная ветвь (5, 6) для отработавших газов выполнена с возможностью полного запирания с помощью запирающей заслонки (10, 11) во время режима торможения двигателем,

от запираемой зоны каждой коллекторной ветви (5, 6) для отработавших газов ответвляется байпасный трубопровод (12, 13),

каждый байпасный трубопровод (12, 13) соединен с сопловым отверстием (16, 17), которое образовано в стенке (18) работающей на отработавших газах турбины (9; 9b),

оба сопловых отверстия (16, 17) проходят в перпендикулярной оси турбинного колеса (20) плоскости либо

а) параллельно друг другу и через соответствующий смежный друг с другом выход (16', 17'), либо

b) под острым углом друг к другу, а также с переходом друг в друга и затем через общий выход (21)

по касательной к наружной зоне турбинного колеса (20) в турбинную камеру,

во время режима торможения двигателем предусмотрена возможность ответвления из собравшегося в закрытых коллекторных ветвях (5, 6) для отработавших газов отработавшего газа через байпасные трубопроводы (12, 13) двух частичных потоков отработавших газов, которые затем через сопловые отверстия (16, 17) либо в виде двух струй отработавшего газа, либо объединенной газовой струи попадают с высоким давлением и высокой скоростью на рабочие лопатки турбинного колеса (20), за счет чего ускоренно приводится турбонагнетатель (4, 4'), и в результате сжатый воздух направляется в камеры сгорания двигателя (1) внутреннего сгорания, что приводит там к увеличению тормозной мощности.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый байпасный трубопровод (12, 13) посредством клапанов (14, 15) выполнен с возможностью запирания или переключения на пропускание.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оба управляемых клапана (14, 15) выполнены с возможностью приведения в действие с помощью соответствующего электропневматического или электромагнитного установочного устройства (23), которое получает свои управляющие команды от управляющего электронного устройства (24), в частности, бортового компьютера или вычислительного управляющего устройства транспортного средства.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в управляющем электронном устройстве (24) записаны или хранятся в виде данных стратегии управления для открывания, удерживания открытыми или закрывания обоих клапанов (14, 15).

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что записанная в управляющем электронном устройстве (24) стратегия управления рассчитана так, что оба клапана (14, 15) в начале торможения двигателем или с запаздыванием во времени после распознавания потребности в повышенной тормозной мощности устанавливаются на пропускание, а при падении скорости вращения двигателя ниже заданного значения переводятся снова в положение запирания.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что записанная в управляющем электронном устройстве (24) стратегия управления рассчитана также для оказания влияния на работу турбины вне фаз торможения двигателем, то есть на нормальную работу двигателя, так что при открытых запирающих заслонках (10, 11) и пропускающих коллекторных ветвях (5, 6) для отработавших газов в определенных диапазонах нагрузки двигателя и/или скорости вращения двигателя за счет целенаправленного открывания, удерживания открытыми и снова закрывания клапанов (14, 15) и тем самым целенаправленного ввода газовой струи в работающую на отработавших газах турбину (9) дополнительно к обоим нормальным объемным потокам отработавших газов осуществляется изменение скорости вращения турбонагнетателя в соответствии с изменяемой геометрией турбины.

7. Устройство по любому из пп.2-6, отличающееся тем, что оба клапана (14, 15) и соответствующие установочные устройства (23) выполнены так, что обеспечивается возможность не только открывания и закрывания байпасных трубопроводов (12, 13) с помощью клапанов (14, 15), но и оказания влияния, дросселирования или изменяемого регулирования их эффективного пропускного поперечного сечения.

8. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что несколько частей устройства объединены в компактный переключающий модуль (36), который предназначен для установки в виде предварительно изготовленного и смонтированного блока между расположенным со стороны входа турбины фланцем (71) и расположенным со стороны конца обеих коллекторных ветвей (5, 6) для отработавших газов фланцем.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в основной структуре (37) переключающего модуля (36) предусмотрены рядом друг с другом два канала (38, 39) для отработавших газов, из которых каждый соединен на входе с одной коллекторной ветвью (5 или соответственно 6) для отработавших газов, а на выходе входит в расположенный внутри основной структуры общий канал (7) для отработавших газов, причем в каждом из каналов (38, 39) для отработавших газов установлена запирающая заслонка (10 или соответственно 11), и при этом дополнительно к этому в основной структуре (37) переключающего модуля (36) выполнены байпасные трубопроводы (12, 13).

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что каждый байпасный трубопровод (12, 13) в основной структуре (37) переключающего модуля (36) имеет два отдельных участка, при этом первый отдельный участок образован ответвляющимся от канала (38, 39) для отработавших газов по существу вертикально вверх или вниз глухим отверстием (40 или соответственно 41), и при этом следующий второй отдельный участок образован отходящим от соответствующего глухого отверстия (40 или соответственно 41) и выходящим на переднюю, обращенную к турбине торцевую сторону (37а) основной структуры (37) переключающего модуля отверстием (42, 43), которое соединено с одним из обоих расположенных внутри корпуса турбины сопловых отверстий (16 или соответственно 17).

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в основной структуре (37) переключающего модуля (36) предусмотрены рядом друг с другом два сквозных канала (38, 39) для отработавших газов, из которых каждый соединен на входе с одной коллекторной ветвью (5 или соответственно 6) для отработавших газов, а на выходе со входом (8а, 8b) турбины, при этом в каждом из каналов (38, 39) для отработавших газов установлена запирающая заслонка (10 или соответственно 11), причем дополнительно к этому в основную структуру (37) переключающего модуля (36) интегрированы также байпасные трубопроводы (12, 13) и открывающие и закрывающие их клапаны (14, 15), а также, по меньшей мере, части соответствующих установочных устройств (23, 65).

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что в основной структуре (37) переключающего модуля (36) от каждого канала (38, 39) ответвляется по существу вертикально вверх или вниз глухое отверстие (40, 41) в качестве первого отдельного участка байпасного трубопровода (12, 13), в котором установлен соответствующий клапан (14, 15) со своей клапанной тарелкой (14', 15') с возможностью возвратно-поступательного перемещения между запирающим положением и положением пропускания и при необходимости установки в промежуточных положениях, при этом от каждого глухого отверстия (40, 41) отходит в качестве другого отдельного участка байпасного трубопровода (12 или соответственно 13) выходящее на переднюю, обращенную к турбине торцевую сторону (37а) основной структуры (37) переключающего модуля отверстие (42, 43), которое соединено с одним из обоих расположенных внутри корпуса турбины сопловых отверстий (16 или соответственно 17), причем клапанная тарелка (14', 15') каждого клапана соединена через проходящий коаксиально в отверстии (45, 46) в основной структуре (37) переключающего модуля (36) шток (47, 48) с установочным органом (49, 50) соответствующего установочного устройства (23).

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что шток (47, 48) каждого клапана (14, 15) в случае электропневматического установочного устройства (23) соединен с образующим его часть установочным поршнем (49, 50), который в выполненной в основной структуре (37) за глухим отверстием (40, 41) отдельно и коаксиально с ним управляющей камере (51, 52) отделяет переднюю камеру (53, 54) сжатия от задней камеры (55, 56) сжатия, при этом камеры (55, 56) сжатия соединены каждая через напорный трубопровод (57, 58; 59, 60) с выходом пропускающего/запирающего клапана (30, 31), один вход которого соединен с источником (25) сжатого воздуха, а другой вход которого соединен с атмосферой, так что обеспечивается возможность попеременного нагружения давлением в одном или другом направлении и соответственно разгрузки от давления камер сжатия для приведения в действие клапана (14, 15) в зависимости от положения переключения соответствующего пропускающего/запирающего клапана (30, 31).

14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что обе запирающие заслонки (10, 11) для синхронного и одинакового приведения в действие закреплены на установочной оси (61), которая установлена с возможностью поворота в проходящем поперек основной структуры (37) переключающего модуля (36) приемном отверстии и через расположенный снаружи рычаг (62) соединена с поршневым штоком (63), на свободном другом конце которого расположен поршень (64), который в пневматическом цилиндре (65) сжатия отделяет переднюю камеру (66) сжатия от задней камеры (67) сжатия, при этом обе камеры (66, 67) сжатия через напорные трубопроводы (68, 69) соединены с выходами пропускающего/запирающего клапана (32), с помощью которого обеспечивается возможность попеременного нагружения давлением в одном или другом направлении и соответственно разгрузки от давления камер сжатия, для перестановки поршня (64) и тем самым запирающих заслонок (10, 11) в зависимости от их положения переключения.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что цилиндр (65) сжатия закреплен снаружи на основной структуре (37) переключающего модуля (36).

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сопловые отверстия (16, 17) выполнены цилиндрическими или слегка коническими в направлении их выхода (16', 17', 21).