СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ТУРБОКОМПРЕССОРА С РЕСИВЕРОМ ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения эффективности работы турбокомпрессора транспортного дизеля.
Известно устройство для регулирования наддува дизеля, содержащее турбокомпрессор с турбиной, работающей на отработавших газах, и компрессором, напорный патрубок которого сообщен с цилиндрами дизелей через приемный ресивер, резонансный трубопровод и промежуточные емкости, объединяющая каждая впускные патрубки не более чем четырех цилиндров с неперекрывающимися фазами впуска (Авторское свидетельство СССР №946411, кл. F02В 27/00, 1982.) Приемный ресивер снабжен предохранительным клапаном, отрегулированным на допустимое давление в промежуточной емкости. Клапан имеет подпружиненный запорный элемент, поперечное сечение которого выполнено по линейной зависимости от его хода. Турбокомпрессор подобран так, чтобы обеспечить достаточно высокий крутящий момент дизеля при пониженной частоте вращения коленчатого вала.
Недостатком в известном устройстве является то, что применяемое регулирование не исключает условий для возникновения режимов рассогласованной работы турбины и компрессора вследствие того, что перепуск воздуха из полости нагнетания при превышении заданного давления осуществляется за турбину или в атмосферу, так как в такой системе применяется компрессор с повышенной производительностью, что приводит к увеличению постоянной времени турбокомпрессора.
Также известна система «Гипербар дизель», французской Фирмы «Сюральмо», которая состоит из турбины, связанной входом с выпускными трубопроводами, а выходом с атмосферой, компрессора, подключенного выходом к впускному трубопроводу, канала подвода сжатого газа, дополнительной камеры сгорания с топливным насосом, установленной в выпускном трубопроводе, которая реализует способ управления работой турбокомпрессора увеличением давления газов перед турбиной. (Фаин М.А. Анализ перспектив развития систем регулирования наддува дизелей с использованием описаний к патентам на изобретения // Двигателестроение. - 1981. - №2. - с.36-38) Эта система обеспечивает получение высокого среднего эффективного давления и дает возможность изменения характеристики крутящего момента. Один из недостатков данной системы - требуется расходовать топливо для питания дополнительной камеры сгорания, следовательно, двигатель с системой «Гипербар дизель» имеет достаточно высокий расход топлива.
Данная конструкция является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является повышение эффективности работы турбокомпрессора на переходных режимах работы двигателя (на разгоне транспортного средства).
Решение поставленной задачи достигается тем, что после цилиндров двигателя в выпускном тракте установлен ресивер отработавших газов, в котором на режимах торможения двигателем накапливаются отработавшие газы, а на режимах форсирования эти газы подаются дополнительно на турбину.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображена система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля.
Предлагаемая система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля содержит двигатель внутреннего сгорания 1, турбину 2, компрессор 3, воздушный фильтр 4, соединенный через воздуховод с компрессором 3, глушитель 5, соединенный через выпускной трубопровод с турбиной 2, перепускной клапан 6 канала отработавших газов 7, ресивер отработавших газов 8, в котором происходит аккумулирование энергии отработавших газов, перепускной клапан ресивера 9, односторонний клапан 10, установленный в перепускном канале сжатых газов 11 с ресивера 8 на турбину 2 и блок управления перепускными клапанами 12.
Предлагаемая система управления работой турбокомпрессора с ресивером 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, минуя перепускной клапана 6. Отработавшие газы приводят во вращение турбину 2 и далее через выпускной трубопровод и глушитель 5 выводятся в атмосферу.
При торможении двигателем (когда водитель уменьшает количество подачи топлива), команда от датчиков поступает на блок управления 12, который открывает перепускной клапан ресивера 9 и перепускной клапан 6 канала отработавших газов 7, кроме того клапан 6 прикрывает канал на турбину 2. Отработавшие газы под давлением поступают в ресивер отработавших газов 8 по каналу отработавших газов 7. Таким образом, происходит аккумулирование отработавших газов без потерь энергии двигателя и привлечения дополнительных источников энергии.
Далее, при ускорении (начале движения) транспортного средства, водитель воздействует на педаль подачи топлива (увеличивает подачу топлива), от датчиков поступает сигнал на блок управления 12, который открывает перепускной клапан ресивера 9 (перепускной клапан 6 канала отработавших газов 7 закрыт). Ранее аккумулированные отработавшие газы поступают под давлением из ресивера отработавших газов 8 через перепускной клапан ресивера 9, через односторонний клапан 10 по перепускному каналу сжатых газов 11 на турбину 2. Таким образом на турбину 2 поступает большее количество отработавших газов (отработавшие газы из цилиндров двигателя 1 и аккумулированные отработавшие газы из ресивера 8), следовательно турбина 3 раскручивается быстрее и тем самым в цилиндры поступает большее количество свежего заряда воздуха, которое необходимо для сгорания увеличенного количества топлива, подаваемого водителем при трогание и ускорении транспортного средства.
По сравнению с прототипом, предлагаемая система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля обеспечивает повышение эффективности работы транспортного дизеля на переходных режимах, то есть улучшает согласованность работы поршневой части двигателя и системы воздухоснабжения, улучшает приемистость двигателя (ускоряет отклик двигателя на увеличение подачи топлива), 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.