устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее турбокомпрессор, подсоединенный через воздухонапорный патрубок к впускному коллектору и через газоприемное отверстие к выпускному коллектору двигателя, топливный насос высокого давления, байпасный канал, дополнительный нагнетатель с электроприводом, подключенный через воздухоприемное отверстие к воздушному фильтру и через напорный трубопровод к напорной магистрали турбокомпрессора, установленную в воздухонапорном трубопроводе дополнительного нагнетателя дросселирующую заслонку с первым исполнительным механизмом и электрическую цепь с замком зажигания, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, оно дополнительно снабжено ресивером, установленным в напорном трубопроводе турбокомпрессора, манометрическим датчиком включения электропривода дополнительного нагнетателя, расположены на ресивере и подключенным посредством электрической цепи к замку зажигания и к электроприводу дополнительного нагнетателя, воздуходросселирующим механизмом, содержащим задатчик работы, электронный блок, соединенный с задатчиком работы, установленным на топливном насосе высокого давления, электрическую схему связи и второй исполнительный механизм с запорным органом, размещенным в напорном трубопроводе трубокомпрессора и дополнительного нагнетателя, включатель аварийного наддува, расположенный в кабине водителя и включенный в электрическую схему связи параллельно манометрическому датчику, телескопическое соединение тяг привода дроссельной заслонки и предохранительный клапан, установленный в байпасном канале воздухонапорного трубопровода дополнительного нагнетателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для управления наддувом двигателя внутреннего сгорания при запуске, при постоянных и переменных нагрузках, а также на неустановившихся режимах.

Известно устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания[1] содержащее турбокомпрессор, подсоединенный через воздухонапорный патрубок к впускному ресиверу и через газоприемное отверстие к выпускному коллектору двигателя, дополнительный нагнетатель с приводом, подключенный через воздухоприемное отверстие к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора и через напорный трубопровод к ресиверу двигателя, и установленную в воздухонапорном патрубке турбокомпрессора заслонку с исполнительным механизмом, орган управления исполнительным механизмом заслонки, связанный с датчиком частоты вращения вала двигателя и с выключателем привода дополнительного нагнетателя. Орган управления выполнен в виде золотника с электромагнитным приводом, установленного в корпусе с разделением последнего на две рабочие камеры, одна из которых подсоединена к напорному трубопроводу дополнительного нагнетателя, а другая к его воздухоприемному отверстию, а электромагнитный привод золотника подключен к источнику электроэнергии через дополнительный выключатель, исполнительный механизм заслонки выполнен пневматически с двумя рабочими полостями, одна из которых сообщена с воздухоприемным отверстием дополнительного нагнетателя, а другая с его напорным трубопроводом через одну из рабочих камер органа управления, причем привод дополнительного нагнетателя выполнен электрическим, а датчик частоты вращения подключен к выключателю привода дополнительного нагнетателя и к дополнительному выключателю.

Недостатком данного устройства является то, что устройство обеспечивает только надежный запуск двигателя и поддержание его надежной работы в диапазоне частот, близких к частоте холостого хода, на неустановившихся режимах система будет неэффективна вследствие инерционности турбокомпрессора, также для установки данного устройства на серийно выпускаемые двигатели требуются конструктивные изменения для установки тахометрического датчика, наличие тахометрических исполнительных механизмов с дополнительными выключателями, высокая точность изготовления пневматического золотникового устройства.

Цель изобретения повышение надежности запуска, исключение кислородного голодания двигателя внутреннего сгорания на переходных и неустановившихся режимах, а также осуществление возможности аварийного наддува в случае выхода из строя турбокомпрессора.

Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены ресивер, установленный в напорном трубопроводе турбокомпрессора, манометрический датчик включения электродвигателя дополнительного нагнетателя, установленный на ресивере и подключенный посредством электрической цепи к замку зажигания и к электродвигателю дополнительного нагнетателя, воздуходросселирующее устройство, состоящее из электронного блока, соединенного с задатчиком электронного блока, соединенного с задатчиком работы, установленным на топливном насосе высокого давления, электрической цепью, и исполнительного механизма, установленного в напорном трубопроводе турбокомпрессора и дополнительного нагнетателя, включатель аварийного наддува, установленный в электрическую цепь параллельно манометрическому датчику на ресивере, подпружиненная заслонка с исполнительным механизмом в виде электромагнитного реле, установленная в воздухонапорном трубопроводе дополнительного нагнетателя, телескопическое соединение тяг привода заслонки, соединяющих непосредственно заслонку и исполнительный механизм, предохранительный клапан, установленный в байпасном канале воздухонапорного трубопровода дополнительного нагнетателя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что в устройство дополнительно введены ресивер, выполняющий демпфирующую функцию при перепаде давлений и позволяющий исключить кислородное голодание двигателя в начальные моменты переходных режимов, манометрический датчик включения электродвигателя дополнительного нагнетателя, дросселирующая заслонка с исполнительным механизмом в виде электромагнитного реле, позволяющие системе эффективно, быстро, плавно и с большой чувствительностью поддерживать давление в ресивере в установленных пределах, дросселирующее устройство, состоящее из электронного блока и исполнительного механизма, задатчик работы электронного блока, обеспечивающие оптимальную величину давления наддува, а также исключены имеющиеся в прототипе дополнительные выключатели, золотниковое устройство, тахометрический датчик, тахометрические исполнительные механизмы и управляющие трубопроводы.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники, следовательно, обеспечивают заявленному решению соответствие критерию "существенное отличие".

На чертеже изображена схема предлагаемой комбинированной системы наддува двигателя внутреннего сгорания.

Схема содержит турбокомпрессор 1, подключенный через воздухоприемное отверстие к воздушному фильтру 2, через воздухонапорный патрубок к ресиверу 4 и через газоприемное отверстие к выпускному коллектору 18 двигателя 17. Дополнительный нагнетатель 7 с приводным электродвигателем 8 подключен через воздухоприемное отверстие к воздушному фильтру 2 и через напорный трубопровод 20 к основной напорной магистрали 21, соединенной с впускным коллектором 14 двигателя 17. Заслонка 10, соединенная с исполнительным механизмом 13 посредством телескопического устройства 12, установлена в напорном трубопроводе дополнительного нагнетателя. Исполнительный механизм 13 заслонки 10, выполненный в виде электромагнитного реле, связан с манометрическим датчиком 5, установленным в ресивере 4. Исполнительный механизм 11 дросселирующего устройства установлен в главной напорной магистрали 21 и связан с электронным блоком 9. Электронный блок 9 связан с задатчиком 15 работы, установленным на топливном насосе 16 высокого давления. Предохранительный клапан 6 установлен в байпасном канале дополнительного нагнетателя 7. Включатель 22 аварийного наддува подсоединен в электрическую цепь параллельно манометрическому датчику 5 включения электродвигателя дополнительного нагнетателя 7.

Устройство работает следующим образом.

При неработающем двигателе 17 во всех магистралях системы имеется одинаковое (атмосферное) давление и заслонки 3 и 10 находятся в закрытом состоянии. При установке ключа в замке зажигания в I положение (замкнуты клеммы КЗ и АМ) ток проходит от аккумуляторной батареи через замок 23 зажигания, замкнутые контакты манометрического датчика 5 к электродвигателю 8 привода дополнительного нагнетателя 7 и к электромагнитному реле 13 привода управления заслонкой 10. Электродвигатель 8 начинает вращать дополнительный нагнетатель 7, а электромагнитное реле открывает заслонку 10. В магистралях 20 и 21 создается необходимое давление наддува. Заслонка 3 предотвращает прохождение потока из ресивера в напорный трубопровод турбокомпрессора 1. При возрастании величины давления в ресивере 4 до установленного предела манометрический датчик 5 размыкает контакты и разрывает электрическую цепь. При этом электродвигатель 8 отключается, а электромагнитное реле 13 закрывает заслонку 10. При запуске двигателя 17 воздух из главной напорной магистрали 21 начинает поступать в цилиндры двигателя, давление в ресивере 4 уменьшается и манометрический датчик 5 снова замыкает электрическую цепь двигателя 8 дополнительного нагнетателя 7 и электромагнитного реле 13. Процесс происходит циклически. При этом турбокомпрессор 1 начинает раскручиваться. После запуска двигателя 17, когда давление в напорном трубопроводе турбокомпрессора 1 превысит давление в ресивере 4, заслонка 3 откроется и питание двигателя 17 воздухом будет осуществляться турбокомпрессором. Турбокомпрессор подобран так, что при оборотах двигателя 17 выше средних производительность турбокомпрессора значительно превышает необходимую величину подаваемого в ресивер 4 воздуха, и при возрастании давления воздуха в ресивере 4 до установленной величины усилие, передаваемое воздухом на заслонку 10, превышает силу прижатия заслонки 10 пружиной. За счет установления оси поворота заслонки 10 со смещением последняя начинает приоткрываться и перепускать часть воздуха через напорную магистраль 20 дополнительного нагнетателя 7 во всасывающую магистраль дополнительного нагнетателя и далее в воздухоприемное отверстие турбокомпрессора 1. Телескопическое соединение 12 тяг привода заслонки позволяет ей приоткрываться при отключенном электромагнитном реле 13. При снижении давления в ресивере 4 заслонка 10 под действием пружины закрывается и прекращает перепускание воздуха. При резком увеличении числа оборотов двигателя 17 вследствие инерционности турбокомпрессора 1 давление в главной напорной магистрали 21 и ресивере 4 падает, становится ниже порога срабатывания датчика 5, датчик 5 срабатывает и включает дополнительный нагнетатель и электромагнитное реле 13. Таким образом поддерживается необходимое давление в ресивере 4 до момента повышения производительности турбокомпрессора 1 до необходимой величины.

Задатчик 15 работы дросселирующего устройства, установленный на топливном насосе 16 высокого давления, в зависимости от положения рейки ТНВД 16, формирует сигнал и подает его на электронный блок 9 дросселирующего устройства. Электронный блок 9, в свою очередь, подает сигнал на исполнительный механизм 11, который устанавливает необходимое положение заслонки дросселирующего устройства, регулируя величину наддува.

При выходе турбокомпрессора 1 из строя выключателем 22 включается аварийный наддув. Выключатель 22 замыкает электрическую цепь электродвигателя 8 дополнительного нагнетателя 7 и электромагнитного реле 13. При этом работа манометрического датчика 5 блокируется и дополнительный нагнетатель работает постоянно. Перепуск лишнего количества воздуха, подаваемого дополнительным нагнетателем 7 в ресивер 4, осуществляется через предохранительный клапан 6, предохраняющий крыльчатку и электродвигатель 8 дополнительного нагнетателя от перегрузок, создаваемых противодавлением воздуха.