Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания - SU650517A3

Чертежи

Описание

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.

Реферат

Формула