СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ТУРБОКОМПРЕССОРА С РЕСИВЕРОМ И ТЕПЛООБМЕННИКОМ ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения эффективности работы турбокомпрессора транспортного дизеля.
Известна система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля, содержащая: двигатель внутреннего сгорания, турбину, компрессор, воздушный фильтр, глушитель, перепускной клапан канала отработавших газов, ресивер отработавших газов, в котором происходит аккумулирование энергии отработавших газов, перепускной клапан ресивера, односторонний клапан, установленный в перепускном канале сжатых газов с ресивера на турбину и блок управления перепускными клапанами (Патент на полезную модель №101093, дата подачи заявки 05.04.2010, опубликовано: 10.01.2011 Бюл. №1).
В системе управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля, используется энергия аккумулированных отработавших газов, которые накапливаются в ресивере. При ускорении транспортного средства, когда водитель воздействует на педаль подачи топлива, от датчиков поступает сигнал на блок управления, который открывает перепускной клапан ресивера, дополнительные отработавшие газы поступают из ресивера на турбину. Поступление отработавших газов в ресивер происходит на режиме торможения двигателем через перепускной клапан канала отработавших газов.
Недостатком в известной системе является то, что после поступления отработавших газов в ресивер на режимах торможения двигателем, происходит падение температуры отработавших газов в ресивере, что сказывается негативно на работе системы управления турбокомпрессором. Это следует из того, что на переходном режиме при ускорения транспортного средства, когда водитель воздействуя на педаль подачи топлива увеличивает подачу топлива, в трубопроводе перед турбиной к отработавшим газам из цилиндров двигателя дополнительно подаются накопленные отработавшие газы из ресивера. При их смешивание в трубопроводе перед турбиной происходит падение суммарной температуры смешанных отработавших газов. А так как производительность турбокомпрессора зависит от давления отработавших газов перед турбиной, а давление соответственно зависит от температуры отработавших газов, то падение температуры отработавших газов приведет к снижению необходимой производительности турбокомпрессора. Тем самым происходит частичное рассогласование работы компрессора и двигателя на переходном режиме при ускорении транспортного средства, что может вызвать повышение дымности и выброса токсичных компонентов с отработавшими газами, возникающих при неполном сгорании топлива, так как турбокомпрессор не будет обеспечивать подачи необходимого количества свежего заряда воздуха в соответствии с цикловой подачи топлива на переходном режиме ускорения транспортного средства.
Данная конструкция является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за наиболее близкий аналог (прототип).
Задачей предложения является повышение эффективности работы турбокомпрессора на переходных режимах работы двигателя: на разгоне транспортного средства, когда происходит подача в трубопровод перед турбиной дополнительных отработавших газов из ресивера и их смешивание с отработавшими газами из цилиндров двигателя.
Решение поставленной задачи достигается тем, что система управления работой турбокомпрессора содержащая турбину, компрессор, ресивер отработавших газов, перепускной клапан канала отработавших газов, односторонний клапан в перепускном канале сжатых газов, перепускной клапан ресивера, блок управления перепускными клапанами, датчик давления отработавших газов в ресивере и датчик перемещения рейки топливного насоса высокого давления отличается от прототипа тем, что в ней установлен теплообменник, который подсоединен к трубопроводу отработавших газов после турбины и к перепускному каналу сжатых газов, в котором происходит подогрев отработавших газов, накопленных в ресивере, отработавшими газами после турбины.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком, где изображена система управления работой турбокомпрессора с ресивером и теплообменником транспортного дизеля.
Предлагаемая система управления работой турбокомпрессора с ресивером и теплообменником транспортного дизеля содержит двигатель внутреннего сгорания 1, турбину 2, компрессор 3, воздушный фильтр 4, соединенный через воздухопровод с компрессором 3, глушитель 5, соединенный через выпускной трубопровод 6 с теплообменником 7, выпускной трубопровод 8, соединяющий теплообменник 7 с турбиной 2, ресивер отработавших газов 9, в котором происходит аккумулирование отработавших газов, перепускной клапан 10 канала отработавших газов 11, односторонний клапан 12, установленный в перепускном канале сжатых газов 13, перепускной клапан ресивера 14, блок управления перепускными клапанами 15, датчик давления отработавших газов 16 в ресивере, топливный насос высокого давления с рейкой 17, датчик перемещения рейки топливного насоса высокого давления 18.
Предлагаемая система управления работой турбокомпрессора с ресивером и теплообменником транспортного дизеля работает следующим образом.
При равномерном движении (преимущественном режиме работы двигателя) транспортного средства, воздух через воздушный фильтр 4 по воздухопроводу попадает в компрессор 3, сжимается в компрессоре и под необходимым давлением поступает в цилиндры Двигателя 1 (расчет турбокомпрессора производится для одной рабочей точки, в которой он работает с максимальным коэффициентом полезного действия, в качестве расчетной точки выбирается характерная точка характеристики двигателя, вблизи которой располагаются преимущественные режимы его работы). После рабочего процесса в цилиндрах двигателя 1 отработавшие газы поступают по выпускному трубопроводу на турбину 2. Отработавшие газы приводят во вращение турбину 2 и далее через выпускной трубопровод 8, теплообменник 7, выпускной трубопровод 6 и глушитель 5 выводятся в атмосферу.
При торможении двигателем (когда водитель уменьшает количество подачи топлива), команда от датчика перемещения рейки топливного насоса высокого давления 18 поступает на блок управления 15, который открывает перепускной клапан ресивера 14 и перепускной клапан 10 канала отработавших газов 11, кроме того клапан 6 прикрывает канал на турбину 2. Отработавшие газы под давлением поступают в ресивер отработавших газов 9 по каналу отработавших газов 11. Таким образом, происходит аккумулирование отработавших газов без потерь энергии двигателя и привлечения дополнительных источников энергии.
При ускорении транспортного средства, водитель, воздействуя на педаль подачи топлива, увеличивает подачу топлива. От датчика перемещения рейки топливного насоса высокого давления 18 и датчика давления отработавших газов 16 в ресивере поступают сигналы на блок управления 15, который открывает перепускной клапан ресивера 14 (перепускной клапан 10 канала отработавших газов 11 закрыт). Раннее аккумулированные отработавшие газы поступают под давлением из ресивера отработавших газов 9 через перепускной клапан ресивера 14, через односторонний клапан 12 по перепускному каналу сжатых газов 13 и через теплообменник 7 на турбину 2. В теплообменнике 7 отработавшие газы после турбины отдают часть теплоты отработавшим газам из ресивера 9. Таким образом, в трубопровод перед турбиной 2 поступают газы из ресивера 9 с более высокой температурой, и в итоге на турбину 2 поступает большее количество отработавших газов с более высокой суммарной температурой (отработавшие газы из цилиндров двигателя 1 и подогретые в теплообменнике 7 аккумулированные отработавшие газы из ресивера 9), следовательно турбина 3 турбокомпрессора раскручивается быстрее и тем самым на переходном режиме ускорения в цилиндры поступает большее количество свежего заряда воздуха, которое необходимо для сгорания топлива, подаваемого водителем при трогание и ускорении транспортного средства.
По сравнению с наиболее близким аналогом (прототипом), предлагаемая система управления работой турбокомпрессора с ресивером и
теплообменником транспортного дизеля обеспечивает подачу из ресивера в трубопровод перед турбиной дополнительных отработавших газов через теплообменник (установленный на выпускном трубопроводе после турбины турбокомпрессора и на перепускном канале сжатых газов), в котором происходит подогрев отработавших газов из ресивера, тем самым суммарная энергия отработавших газов, подаваемых на турбокомпрессор на режиме разгона дизеля увеличивается.
По сравнению с наиболее близким аналогом (прототипом), предлагаемая система управления работой турбокомпрессора с ресивером и теплообменником транспортного дизеля обеспечивает повышение эффективности работы транспортного дизеля на переходных режимах при ускорении транспортного средства, то есть улучшает согласованность работы поршневой части двигателя и системы воздухоснабжения на переходных режимах ускорения, улучшает топливную экономичность, уменьшает количество выбросов токсичных компонентов с отработавшими газами, возникающих при неполном сгорании топлива.
Указанные преимущества свидетельствуют о достижении поставленной задачи - повышение эффективности работы турбокомпрессора на переходных режимах работы двигателя.