СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ С ГАЗОТУРБИННЫМ НАДДУВОМ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в дизеле с газотурбинным наддувом, содержащим байпасное регулирование турбины и рециркуляцию отработавших газов в цилиндры для повышения эффективности работы транспортного дизеля.
Известна система рециркуляции отработавших газов и байпасного регулирования турбокомпрессора фирмы BOSCH (Diesel-Radialkolden-Verteilerinspritzpumpen VR. Technische Unterrichtung. 2. Ausgabe / U. Reuter, F. Eichhorn, J. Mossinger und an-deren. Stuttgart: Robert Bosch GmbH. - 1998. - 25)
Система включает в себя турбокомпрессор, впускной и выпускной трубопроводы, рециркуляционный и байпасный каналы, во впускном трубопроводе между компрессором и рециркуляционным каналом установлены электрические датчики давления и температуры наддувочного воздуха. Рециркуляционный канал закрыт тарельчатым клапаном, который соединен с устройством, управляющим рециркуляцией отработавших газов. Байпасный канал также закрыт клапаном тарельчатого типа, соединенным с устройством, управляемым давлением наддува. Оба устройства управляются насосом пониженного давления, который в свою очередь управляется электронным блоком. Насос пониженного давления может обеспечивать как давление ниже атмосферного, так и избыточное давление. Двигатель, на который устанавливается данная система, оборудован топливным насосом высокого давления с электронным регулятором.
Такой системе рециркуляции отработавших газов и байпасного регулирования турбины турбокомпрессора присущи следующие недостатки: система сложна по конструкции, так как в ней используются индивидуальные устройства для обеспечения рециркуляции отработавших газов и байпасного регулирования турбины с мембранами и пружинами, насос пониженного давления, от которого требуется создание достаточно точных величин давления в мембранных полостях устройств обеспечения рециркуляции и байпасного регулирования. Сбой в его работе приведет к нарушению своевременности открытия рециркуляционного или байпасного клапанов, что непосредственно отразится на работе двигателя. Кроме того мембраны и пружины имеют ограниченный ресурс работы и невысокую надежность, вследствие достаточно высокой тепловой нагруженности.
Также известна система управления работой двигателя с газотурбинным наддувом с устройством для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов в цилиндры, содержащая дизельный двигатель, воздушный фильтр, турбокомпрессор, впускной трубопровод, выпускной трубопровод, глушитель, устройство байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов (Патент РФ №2159340 F02B 37/12 F02B 37/18 20.11.2000).
Устройство для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших включает в себя корпус с двойными стенками, золотник с рециркуляционным и байпасным клапанами, в качестве уплотнения которых используются только кольцевые канавки, пружину с устройством регулирования, подводящую трубку давления наддувочного воздуха от впускного трубопровода и систему охлаждения устройства, которая подключена к штатной системе охлаждения двигателя.
Отработавшие газы из выпускного трубопровода частично отбираются перед турбиной турбокомпрессора и направляются в устройство байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов по подводящему трубопроводу. При байпасном регулировании турбины турбокомпрессора отработавшие газы из устройства направляются по байпасному трубопроводу в выхлопную трубу, минуя турбину турбокомпрессора. При рециркуляции отработавшие газы из выпускного трубопровода через устройство поступают во впускной трубопровод по трубопроводу рециркуляции. Наддувочный воздух, под действием которого осуществляется перемещение золотника устройства, из впускного трубопровода направляется к устройству по трубке подвода давления.
Недостатком в этой системе является то, что применяемое устройство для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов имеет теплонагруженную пружину, которая меняет свои свойства от изменения температуры в полости устройства, что ведет к ограниченному ресурсу работоспособности самого устройства так и всей системы управления работой двигателя с газотурбинным наддувом. Достаточно сложно добиться уплотнения между рециркуляционным клапаном и внутренними стенками корпуса устройства, чтобы достичь герметичного состояния полости давления наддувочного воздуха за рециркуляционным клапаном, так как в качестве уплотнения клапанов используются только кольцевые канавки, образующие лабиринтное уплотнение. Давление наддувочного воздуха на рециркуляционный клапан играет определяющую роль для точности и правильности работы системы управления. Кроме того, данная конструкция имеет систему охлаждения, которая усложняет конструкцию системы управления работой двигателя с газотурбинным наддувом.
Данная конструкция является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является повышение эффективности работы системы управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом.
Это достигается тем, что устройство для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов, состоящее из корпуса с тремя каналами, золотника с рециркуляционным и байпасным клапанами, имеет систему управления, состоящую из электронного блока управления с датчиком давления наддувочного воздуха во впускном трубопроводе и электромагнитного привода перемещения штока клапанов.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображена система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом.
Предлагаемая система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом содержит воздушный фильтр 1, компрессор 2, турбину 3, глушитель 4, электронный блок управления 5, датчик давления наддувочного воздуха 6, подводящий трубопровод 7, впускной трубопровод 8, двигатель 9, выпускной трубопровод 10, байпасный трубопровод 11, рециркуляционный трубопровод 12, электомагнитный привод 13, корпус 14 устройства для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов со штоком 15, рециркуляционным клапаном 16 и байпасным клапаном 17, составляющим вместе золотник.
Предлагаемая система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом работает следующим образом.
На режимах холостого хода и малых нагрузках, когда давление наддувочного воздуха во впускном трубопроводе 8 малы, с датчика давления наддувочного воздуха 6 поступает сигнал на электронный блок управления 5, который подает соответствующий сигнал на электромагнитный привод 13. Электромагнитный привод 13 удерживает (перемещает) шток 15 с рециркуляционным клапаном 16 и байпасным клапаном 17 в крайнем верхнем положении. В этом положении байпасный клапан 17 перекрывает байпасный канал 11, подводящий трубопровод 7 сообщается с рециркуляционным трубопроводом 12 и часть отработавших газов рециркулирует через рециркуляционный трубопровод 12 и впускной трубопровод 8 в цилиндры двигателя 9.
При достижении средних значений давления наддувочного воздуха во впускном трубопроводе 8 (при работе двигателя на средних нагрузках), с датчика давления наддувочного воздуха 6 поступает сигнал на электронный блок управления 5, который подает соответствующий сигнал на электромагнитный привод 13. Электромагнитный привод 13 перемещает и удерживает шток 15 с рециркуляционным клапаном 16 и байпасным клапаном 17 в среднем положении. В этом положении рециркуляционный клапан 16 перекрывает рециркуляционный трубопровод 12, а байпасный клапан 17 перекрывает байпасный трубопровод 11. Все отработавшие газы по выпускному трубопроводу 10 поступают в турбину 3.
При значительном давлении наддувочного воздуха во впускном трубопроводе 8, с датчика давления наддувочного воздуха 6 поступает сигнал на электронный блок управления 5, который подает соответствующий сигнал на электромагнитный привод 13. Электромагнитный привод 13 перемещает и удерживает шток 15 с рециркуляционным клапаном 16 и байпасным клапаном 17 в нижнем положении. В этом положении подводящий трубопровод 7 сообщается с байпасным трубопроводом 11 и часть отработавших газов поступает в глушитель 4 через байпасный канал 11, минуя турбину 3.
По сравнению с прототипом, предлагаемая система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом благодаря системе управления, состоящей из электронного блока управления с датчиком давления наддувочного воздуха во впускном трубопроводе и электромагнитного привода перемещения штока, позволяет в устройстве для байпасного регулирования и рециркуляции отработавших газов отказаться от теплонагруженной пружины, которая меняла бы свои свойства от изменения температуры в полости устройства, тем самым отпадает необходимость в системе охлаждения устройства. Также отпадает вопрос об идеальном уплотнении между рециркуляционным и байпасным клапанами и внутренними стенкам корпуса устройства. Таким образом, обеспечивается более точное и слаженное управление байпасным регулированием турбины и рециркуляцией отработавших газов в цилиндры двигателя, в зависимости от подаваемых сигналов с датчика давления наддувочного воздуха во впускном трубопроводе, улучшается надежность и работоспособность системы управления, что ведет к повышению эффективности работы системы управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом.