СИСТЕМА НАДДУВА ДЛЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВА ПЕРЕПУСКНОЙ ЗАСЛОНКИ
SUPERCHARGING SYSTEM FOR PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND OPERATING METHOD OF BYPASS GATE DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к системе наддува для поршневого двигателя внутреннего сгорания, причем система наддува содержит блок турбонаддува, имеющий компрессорную часть и турбинную часть, механически соединенные друг с другом, систему выхлопных газов, соединяющую турбинную часть блока турбонаддува с двигателем, систему впуска воздуха, соединяющую компрессорную часть блока турбонаддува с двигателем, устройство перепускной заслонки, имеющее входной конец в соединении по потоку с системой впуска воздуха после компрессорной части блока турбонаддува, и клапан, выполненный с возможностью регулирования потока газа в устройстве перепускной заслонки, причем клапан содержит подвижный элемент клапана, выполненный с возможностью ограничения потока газа через клапан, и блок управления потоком, выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента клапана, как определено в ограничительной части независимого пункта 1 формулы изобретения.
Изобретение относится также к способу эксплуатации устройства перепускной заслонки в поршневом двигателе внутреннего сгорания, имеющем систему наддува, содержащую блок турбонаддува, содержащий компрессорную часть и турбинную часть, механически соединенные друг с другом, систему выхлопных газов, соединяющую турбинную часть блока турбонаддува с двигателем, систему впуска воздуха, соединяющую компрессорную часть блока турбонаддува с двигателем, причем устройство перепускной заслонки имеет входной конец в соединении по потоку с системой впуска воздуха после компрессорной части блока турбонаддува и имеет клапан, выполненный с возможностью регулирования потока газа в устройстве перепускной заслонки, причем клапан содержит подвижный элемент клапана, выполненный с возможностью ограничения потока газа через клапан, и блок управления потоком, выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента клапана, как определено в ограничительной части независимого пункта 17 формулы изобретения.
Холодный воздух может вызывать проблемы в системах наддува. Причина этого заключается в том, что холодный воздух является плотным, что означает, что, если холодный воздух подается в систему наддува и сжимается компрессорной частью блока турбонаддува системы наддува, давление, которое создается компрессорной частью блока турбонаддува на выходной стороне компрессорной части блока турбонаддува, может превышать давление, которое способна создавать компрессорная часть блока турбонаддува. Результатом этого могут быть повреждения компрессорной части блока турбонаддува.
Задача изобретения
Задачей изобретения является обеспечение решения проблемы. Поскольку электрические компоненты не являются надежными в холодных условиях, необходимо, чтобы проблема решалась без использования электрических компонентов.
Краткое описание изобретения
Система наддува для поршневого двигателя внутреннего сгорания отличается определениями независимого пункта 1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения системы наддува определены в зависимых пунктах 2-16 формулы изобретения.
Способ эксплуатации устройства перепускной заслонки в поршневом двигателе внутреннего сгорания отличается определениями независимого пункта 17 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения способа определены в зависимых пунктах 18-26 формулы изобретения.
Изобретение основано на механическом управлении блоком управления потоком клапана устройства перепускной заслонки в ответ на температуру, воспринимаемую термочувствительным исполнительным механизмом. Поскольку термочувствительный исполнительный механизм механически соединен с блоком управления потоком клапана устройства перепускной заслонки, электрические устройства не требуются. Термочувствительный исполнительный механизм может, например, быть выполнен с возможностью восприятия температуры по меньшей мере одного из окружающего воздуха, окружающего корпус, где расположен поршневой двигатель внутреннего сгорания, имеющий систему наддува, или воздуха, протекающего в системе впуска воздуха перед компрессорной частью блока турбонаддува.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает блок-схему первого варианта выполнения,
Фиг. 2 показывает блок-схему второго варианта выполнения.
Фиг. 3 показывает блок-схему третьего варианта выполнения,
Фиг. 4 показывает блок-схему четвертого варианта выполнения,
Фиг. 5 показывает блок-схему пятого варианта выполнения,
Фиг. 6 показывает блок-схему шестого варианта выполнения,
Фиг. 7 показывает блок-схему седьмого варианта выполнения,
Фиг. 8 показывает блок-схему восьмого варианта выполнения,
Фиг. 9 показывает блок-схему девятого варианта выполнения,
Фиг. 10 показывает блок-схему десятого варианта выполнения,
Фиг. 11 показывает блок-схему одиннадцатого варианта выполнения, и
Фиг. 12 показывает термочувствительный исполнительный механизм, который может быть использован в системе и в способе.
Подробное описание изобретения
Фиг. 1-11 показывают некоторые варианты выполнения системы наддува.
Сначала система наддува для поршневого двигателя 1 внутреннего сгорания и некоторые варианты выполнения и варианты системы наддува будут описаны более подробно.
Система наддува содержит блок 2 турбонаддува, имеющий компрессорную часть 3 и турбинную часть 4, механически соединенные друг с другом.
Система наддува содержит систему 5 выхлопных газов, соединяющую турбинную часть 4 блока 2 турбонаддува с двигателем 1.
Система наддува содержит систему 6 впуска воздуха, соединяющую компрессорную часть 3 блока 2 турбонаддува с двигателем 1.
Система наддува содержит устройство 7 перепускной заслонки, имеющее входной конец 8 в соединении по потоку с системой 6 впуска воздуха 6 после компрессорной части 3 блока 2 турбонаддува.
Система наддува содержит клапан 9, выполненный с возможностью регулирования потока газа в устройстве 7 перепускной заслонки.
Клапан 9 содержит подвижный элемент 10 клапана, выполненный с возможностью ограничения потока газа через клапан 9, и блок 11 управления потоком, выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента клапана.
Блок 11 управления потоком клапана 9 устройства 7 перепускной заслонки механически соединен с термочувствительным исполнительным механизмом 12 так, что термочувствительный исполнительный механизм 12 выполнен с возможностью управления блоком 11 управления потоком клапана 9 в ответ на температуры, воспринимаемые термочувствительным исполнительным механизмом 12.
Фиг. 1-11 показывают для ясности дополнительно выхлопной коллектор 20 поршневого двигателя 1 внутреннего сгорания, впускной коллектор 21 поршневого двигателя 1 внутреннего сгорания и цилиндры 22 поршневого двигателя 1 внутреннего сгорания. Функция двигателя внутреннего сгорания известна из уровня техники.
Термочувствительный исполнительный механизм 12 может содержать полый трубчатый элемент 13, такой как полый жесткий корпус или капилляр, имеющий полость 24, заполненную терморасширяющимся веществом 25, которое выполнено с возможностью расширения и сжатия в ответ на изменения температуры терморасширяющегося вещества 25, причем терморасширяющееся вещество 25 выполнено с возможностью воздействия на блок 14 исполнительного механизма, такой как поршневой элемент, который находится в контакте с терморасширяющимся веществом 25 и который находится в контакте с блоком 11 управления потоком клапана 9. Фиг. 12 показывает термочувствительный исполнительный механизм 12 этого типа. Термочувствительный исполнительный механизм 12 может содержать пружинные средства (не показаны на чертежах), которые выполнены с возможностью нагружения энергией пружины, когда терморасширяющееся вещество 25 расширяется и воздействует на блок 14 исполнительного механизма, посредством чего энергия пружины, загруженная в пружинные средства, выполнена с возможностью воздействия на блок 14 исполнительного механизма, когда терморасширяющееся вещество 25 сжимается. Таким образом, пружинные средства могут быть использованы для приведения блока 14 исполнительного механизма, например, в отведенное положение, когда терморасширяющееся вещество 25 сжимается.
В качестве альтернативы, термочувствительный исполнительный механизм 12 может содержать по меньшей мере один биметаллический элемент, имеющий внешнюю форму, которая выполнена с возможностью изменения в ответ на изменения температуры указанного по меньшей мере одного биметаллического элемента, причем указанный по меньшей мере один биметаллический элемент выполнен с возможностью воздействия на блок 14 исполнительного механизма, такой как поршневой элемент, который находится в контакте с указанным по меньшей мере одним биметаллическим элементом и который находится в контакте с блоком 11 управления потоком клапана 9.
Термочувствительный исполнительный механизм 12 предпочтительно, но не обязательно, термоизолирован, за исключением конца 17 термочувствительного исполнительного механизма 12.
Система наддува может, как показано на Фиг. 2, 4, 6, 8, 10 и 11, быть обеспечена в поршневом двигателе 1 внутреннего сгорания, расположенном в корпусе 15, и входной конец 16 системы 6 впуска воздуха может находиться в соединении по потоку с окружающим воздухом, окружающим корпус 15.
Если система наддува обеспечена в поршневом двигателе 1 внутреннего сгорания, расположенном в корпусе 15, и имеет входной конец 16 системы 6 впуска воздуха в соединении по потоку с окружающим воздухом, окружающим корпус 15, термочувствительный исполнительный механизм 12 может подвергаться воздействию или иметь конец 17, подвергающийся воздействию окружающего воздуха, окружающего корпус 15.
Термочувствительный исполнительный механизм 12 может подвергаться воздействию или термочувствительный исполнительный механизм 12 может иметь конец 17, подвергающийся воздействию газа, протекающего в системе 6 впуска воздуха перед компрессорной частью 3 блока 2 турбонаддува.
Если система наддува обеспечена в поршневом двигателе 1 внутреннего сгорания, расположенном в корпусе 15, и имеет входной конец 16 системы 6 впуска воздуха в соединении по потоку с окружающим воздухом, окружающим корпус 15, термочувствительный исполнительный механизм 12 может подвергаться воздействию или термочувствительный исполнительный механизм 12 может иметь конец 17, подвергающийся воздействию газа, протекающего в системе 6 впуска воздуха перед компрессорной частью 3 блока 2 турбонаддува.
Устройство 7 перепускной заслонки может, как показано на Фиг. 3-11, иметь выходной конец 18 в соединении по потоку с системой 6 впуска воздуха перед компрессорной частью 3 блока 2 турбонаддува. Преимущество этого состоит в том, что термическая энергия газа, то есть впускного воздуха из устройства 7 перепускной заслонки, нагревает свежий впускной воздух, поступающий из входного конца 16 системы 6 впуска воздуха до компрессорной части 3 блока 2 турбонаддува. В результате этого воздух, подаваемый в компрессорную часть 3 блока 2 турбонаддува, будет менее плотным. В качестве альтернативы, как показано на Фиг. 1 и 2, устройство 7 перепускной заслонки может иметь выходной конец 18, выполненный с возможностью выпуска газа из устройства 7 перепускной заслонки наружу системы 6 впуска воздуха.
Система 6 впуска воздуха, как показано на Фиг. 5-11, может содержать воздухоохладитель 19 наддува после компрессорной части 3 блока 2 турбонаддува. Входной конец 8 устройства 7 перепускной заслонки может, как показано на Фиг. 9-11, находиться в соединении по потоку с системой 6 впуска воздуха через воздухоохладитель наддува. Входной конец 8 устройства 7 перепускной заслонки, как показано на Фиг. 7 и 8, может находиться в соединении по потоку с системой 6 впуска воздуха перед воздухоохладителем наддува. Как показано на Фиг. 5 и 6, входной конец 8 устройства 7 перепускной заслонки может находиться в соединении по потоку с системой 6 впуска воздуха после воздухоохладителя наддува.
Блок 11 управления потоком клапана 9 может иметь пневматический привод и питаться воздухом из пневматической системы 23. В таком случае термочувствительный исполнительный механизм 12, такой как блок 14 исполнительного механизма термочувствительного исполнительного механизма 12, может быть выполнен с возможностью управления блоком 11 управления потоком клапана 9 посредством управления подачей воздуха из пневматической системы 23 в блок 11 управления потоком клапана 9.
Блок 11 управления потоком клапана 9 может быть выполнен с возможностью выборочного перемещения подвижного элемента 10 клапана в полностью открытое положение или в полностью закрытое положение. В качестве альтернативы, блок 11 управления потоком клапана 9 может быть выполнен с возможностью перемещения подвижного элемента 10 клапана между полностью открытым положением и полностью закрытым положением и в положения между указанным полностью открытым положением и указанным полностью закрытым положением.
Система наддува предпочтительно, но не обязательно, обеспечена ручным перепускным устройством 26 с ручным клапаном. С таким ручным перепускным устройством давление может быть сброшено вручную с выходной стороны компрессорной части 3 блока турбонаддува системы наддува.
Далее будут более подробно описаны способ эксплуатации устройства 7 перепускной заслонки в поршневом двигателе 1 внутреннего сгорания и некоторые варианты выполнения.
Поршневой двигатель 1 внутреннего сгорания имеет систему наддува, содержащую блок 2 турбонаддува, имеющий компрессорную часть 3 и турбинную часть 4, механически соединенные друг с другом, систему 5 выхлопных газов, соединяющую турбинную часть 4 блока 2 турбонаддува с двигателем 1, систему 6 впуска воздуха, соединяющую компрессорную часть 3 блока 2 турбонаддува с двигателем 1, причем устройство 7 перепускной заслонки имеет входной конец 8 в соединении по потоку с системой 6 впуска воздуха после компрессорной части 3 блока 2 турбонаддува и имеет клапан 9, выполненный с возможностью регулирования потока газа в устройстве 7 перепускной заслонки, причем клапан 9 содержит подвижный элемент 10 клапана, выполненный с возможностью ограничения потока газа через клапан 9, и блок 11 управления потоком, выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента клапана.
Способ содержит этапы, на которых обеспечивают термочувствительный исполнительный механизм 12, механически соединяют блок 11 управления потоком клапана 9 устройства 7 перепускной заслонки с термочувствительным исполнительным механизмом 12 и управляют блоком 11 управления потоком клапана 9 в ответ на температуры, воспринимаемые термочувствительным исполнительным механизмом 12.
В некоторых вариантах выполнения способа система наддува обеспечена в поршневом двигателе 1 внутреннего сгорания, расположенном в корпусе 15 так, что входной конец 16 системы 6 впуска воздуха находится в соединении по потоку с окружающим воздухом, окружающим корпус 15. В таких случаях способ может содержать этап, на котором располагают термочувствительный исполнительный механизм 12 или располагают конец термочувствительного исполнительного механизма 12 подвергающимся воздействию окружающего воздуха, окружающего корпус 15.
Способ может содержать этап, на котором располагают термочувствительный исполнительный механизм 12 или располагают конец термочувствительного исполнительного механизма 12 подвергающимся воздействию газа, протекающего в системе 6 впуска воздуха перед компрессорной частью 3 блока 2 турбонаддува.
Способ может содержать этапы, на которых обеспечивают термочувствительный исполнительный механизм 12, содержащий полый трубчатый элемент 13, такой как полый жесткий корпус или капилляр, имеющий полость 24, заполненную терморасширяющимся веществом 25, которое выполнено с возможностью расширения и сжатия в ответ на изменения температуры терморасширяющегося вещества 25, причем терморасширяющееся вещество 25 выполнено с возможностью воздействия на блок 14 исполнительного механизма, такой как поршневой элемент, который находится в контакте с терморасширяющимся веществом 25, механически соединяют блок 14 исполнительного механизма с блоком 9 управления потоком клапана и управляют блоком управления потоком клапана 9 с помощью блока 14 исполнительного механизма термочувствительного исполнительного механизма 12. Термочувствительный исполнительный механизм 12 может содержать пружинные средства (не показаны на Фиг.), которые выполнены с возможностью нагружения энергией пружины, когда терморасширяющееся вещество 25 расширяется и воздействует на блок 14 исполнительного механизма, посредством чего энергия пружины, загруженная в пружинные средства, выполнена с возможностью воздействия на блок 14 исполнительного механизма, когда терморасширяющееся вещество 25 сжимается. Таким образом, пружинные средства могут быть использованы для приведения блока 14 исполнительного механизма, например, в отведенное положение, когда термически расширяющееся вещество 25 сжимается.
Способ может содержать этапы, на которых обеспечивают термочувствительный исполнительный механизм 12, содержащий по меньшей мере один биметаллический элемент, имеющий внешнюю форму, которая выполнена с возможностью изменения в ответ на изменения температуры указанного по меньшей мере одного биметаллического элемента, причем указанный по меньшей мере один биметаллический элемент выполнен с возможностью воздействия на блок 14 исполнительного механизма, такой как поршневой элемент, который находится в контакте с указанным по меньшей мере одним биметаллическим элементом, механически соединяют блок 14 исполнительного механизма с блоком управления потоком клапана 9 и управляют блоком 11 управления потоком клапана 9 с помощью блока 14 исполнительного механизма термочувствительного исполнительного механизма 12.
В некоторых вариантах выполнения способа система наддува обеспечена в поршневом двигателе 1 внутреннего сгорания, расположенном в корпусе 15, так, что входной конец 16 системы 6 впуска воздуха находится в соединении по потоку с окружающим воздухом, окружающим корпус 15. В таких случаях способ может содержать этап, на котором располагают термочувствительный исполнительный механизм 12 или располагают конец 17 термочувствительного исполнительного механизма 12 подвергающимся воздействию окружающего воздуха, окружающего корпус 15. Способ может содержать этап, на котором располагают термочувствительный исполнительный механизм 12 или располагают конец 17 термочувствительного исполнительного механизма 12 подвергающимся воздействию газа, протекающего в системе 6 впуска воздуха перед компрессорной частью 3 блока 2 турбонаддува. Способ содержит предпочтительно, но не обязательно, этап, на котором термоизолируют термочувствительный исполнительный механизм 12, за исключением указанного конца.
Способ содержит предпочтительно, но не обязательно, как показано на Фиг. 3-11, этап, на котором соединяют выходной конец 18 устройства 7 перепускной заслонки в соединении по потоку с системой 6 впуска воздуха перед компрессорной частью 3 блока 2 турбонаддува и подают воздух из устройства 7 перепускной заслонки в систему 6 впуска воздуха перед компрессорной частью 3 блока 2 турбонаддува. Преимущество этого состоит в том, что термическая энергия газа, то есть впускного воздуха из устройства 7 перепускной заслонки, нагревает свежий впускной воздух, поступающий из входного конца 16 системы 6 впуска воздуха до компрессорной части 3 блока 2 турбонаддува. В результате этого воздух, подаваемый в компрессорную часть 3 блока 2 турбонаддува, будет менее плотным. В качестве альтернативы, способ, как показано на Фиг. 1 и 2, может содержать этап, на котором выпускают воздух из устройства 7 перепускной заслонки наружу системы 6 впуска воздуха.
Способ может содержать этап, на котором выборочно перемещают подвижный элемент 10 клапана с помощью блока 11 управления потоком клапана 9 в полностью открытое положение или в полностью закрытое положение в ответ на температуры, воспринимаемые термочувствительным исполнительным механизмом 12.
Способ может содержать этап, на котором перемещают подвижный элемент 10 клапана с помощью блока 11 управления потоком клапана 9 между полностью открытым положением и полностью закрытым положением и в положения между указанным полностью открытым положением и указанным полностью закрытым положением в ответ на температуры, воспринимаемые термочувствительным исполнительным механизмом 12.
Специалисту в данной области техники очевидно, что по мере развития технологии основная идея изобретения может быть реализована различными способами. Следовательно, изобретение и его варианты выполнения не ограничиваются приведенными выше примерами, но они могут варьироваться в пределах объема формулы изобретения.