Приводной центробежный нагнетатель

Предложение относится к области танкового двигателестроения, а именно к системам питания воздухом. Реализация устройства позволит улучшить топливно-экономические показатели силовой установки путем обеспечения качественного регулирования давления наддува.
Известен приводной центробежный нагнетатель танкового дизеля В-84 и его модификаций (Дизель В-84М (В-84, В-84-1). Техническое описание. М.: Воениздат, 1991, с. 98-106.). В известном устройстве крутящий момент с коленчатого вала двигателя передается на крыльчатку нагнетателя постоянно, без возможности изменения передаточного числа и выключения нагнетателя в случаях, когда в его работе нет необходимости.
Эксплуатация четырехтактных турбопоршневых дизелей типа В-84 показала их низкие топливно-экономические показатели особенно на режимах малых нагрузок и холостого хода. Это обусловлено тем, что в связи с постоянным (нерегулируемым) приводом нагнетателя у рассматриваемых двигателей расход воздуха на режимах малых нагрузок и холостого хода практически такой же, как и при работе по внешней скоростной характеристике. Таким образом, количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя на этих режимах, в несколько раз превышает стехиометрическое соотношение. В результате, помимо затрат мощности на привод нагнетателя, наличие в цилиндрах «избыточного» воздуха приводит к затратам теплоты на его нагрев (теряемой в дальнейшем с отработавшими газами), а также к увеличению насосных потерь, что в итоге негативно влияет на показатели топливной экономичности дизеля.
Также, известно устройство для регулирования весовой подачи воздуха в дизельный двигатель (Москалев B.C., Поздышев М.Л. Устройство для регулирования весовой подачи воздуха в дизельный двигатель // B.C. Москалев, М.Л. Поздышев. Патент на изобретение RU 2193674, F02B 39/04. Опубл. 27.11.2002.), позволяющее при необходимости выключать нагнетатель и регулировать его производительность.
Недостатком этой конструкции является сложность устройства.
Из изученных аналогов в качестве прототипа принят приводной центробежный нагнетатель танкового дизеля В-84 (Дизель В-84М (В-84, В-84-1). Техническое описание. М.: Воениздат, 1991, с. 98-106.), содержащий повышающий редуктор, улитку и крыльчатку.
Полезная модель решает задачу повышения топливно-экономических показателей танковой силовой установки путем обеспечения качественного регулирования давления наддува.
Решение поставленной задачи достигается тем, что на валу, между крыльчаткой и повышающим редуктором, установлена магнитореологическая муфта. Целью установки магнитореологической муфты является обеспечение управляемой передачи крутящего момента с повышающего редуктора на крыльчатку. Управление магнитореологической муфтой осуществляется электронным блоком управления на основании информации, поступающей с пропорционального кислородного датчика, установленного в выпускном трубопроводе двигателя. Применение пропорционального кислородного датчика позволяет определить количество кислорода в отработавших газах и на этой основе рассчитать точный коэффициент избытка воздуха в рабочей смеси. При возникновении расхождений в значениях коэффициента избытка воздуха с оптимальными значениями, вследствие изменения режима работы двигателя, датчиком подается сигнал на электронный блок управления о необходимости коррекции процесса воздухоснабжения путем изменения частоты вращения крыльчатки.
Простота предлагаемого приводного центробежного нагнетателя позволит легко и быстро осуществить реализацию данного предложения в ходе серийного производства танковых дизелей или в ходе их модернизации.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема приводного центробежного нагнетателя.
Предлагаемый приводной центробежный нагнетатель содержит улитку 1, крыльчатку 2, магнитореологическую муфту 3, повышающий редуктор 4, пропорциональный кислородный датчик 5, электронный блок управления 6.
Предлагаемый приводной центробежный нагнетатель работает следующим образом. Магнитореологическая муфта 3 является передаточным звеном и производит управляемую передачу крутящего момента с повышающего редуктора 4 на крыльчатку 2, обеспечивая требуемую для каждого эксплуатационного режима работы двигателя частоту ее вращения. Управление магнитореологической муфтой 3 и соответственно передачей крутящего момента осуществляется электронным блоком управления 6, в зависимости от величины коэффициента избытка воздуха в рабочей смеси, регистрируемой с помощью пропорционального кислородного датчика 5.
При работе силовой установки танка на режимах близких к расчетным (режим максимальной мощности), когда увеличенная цикловая подача топлива ведет к снижению коэффициента избытка воздуха, пропорциональный кислородный датчик 5, установленный в выпускном трубопроводе двигателя и производящий контроль значений коэффициента избытка воздуха в рабочей смеси, подает сигнал на электронный блок управления 6 о необходимости увеличения подачи заряда воздуха в цилиндры двигателя. Обработанный в электронном блоке управления 6 сигнал поступает на магнитореологическую муфту 3, обеспечивая увеличение в ней магнитного поля, что приводит к повышению значения вязкости магнитной жидкости, заполняющей полость муфты. Такой режим работы магнитореологической муфты 3 приводит к увеличению уровня передачи крутящего момента с повышающего редуктора 4 на крыльчатку 2, обеспечивая поддержание оптимальных значений коэффициента избытка воздуха в цилиндрах двигателя.
При переходе силовой установки на режимы работы, характеризуемые повышенными значениями коэффициента избытка воздуха (частичных, малых нагрузок или холостого хода), пропорциональный кислородный датчик 5 подает сигнал на электронный блок управления 6 о превышении коэффициентом избытка воздуха оптимальных значений, где он обрабатывается и далее поступает на магнитореологическую муфту 3, переводя ее либо в режим скольжения (отсутствие магнитного поля приводит к тому, что вязкость магнитной жидкости, заполняющей рабочую полость муфты, минимальна, крутящий момент на крыльчатку не передается) либо обеспечивая требуемую частоту ее вращения.
По сравнению с прототипом предлагаемый приводной центробежный нагнетатель позволяет улучшить топливно-экономические показатели силовой установки путем обеспечения качественного регулирования давления наддува.