Регулятор давления дизеля с турбонаддувом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК О 23/00 ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛ Ь СТВ(56) Авторское свидетельство СССРВ 896246, кл. Р 02 О 1/00, 1980.Патент Великобритании М 2102кл. Р 02 О 23/00. опублик. 1983,(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЯ СТУРБОНАДДУВОМ(57) Использованир; двигателестрСущность изобретения: регулятор дадизеля с турбонаддувом содержит итический чувствительный элемент данаддува 20 с,мембраной 21, соединезубчатой рейкой 23. Зубчатая рейкадит в зацепление с шестерней, устан сение. вления невмавлен иной с 23 вхо- овленОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР нои на поворотнои втулке 15 с отсечным каналом 16. В гидроцилиндре 1 установлен плунжер 6 с двумя отсечными канавками 12 и 14 и отсечными кромками 7 и 8. Плунжер 6 совместно с гидроцилиндром образует напорную полость 13, гидравлически связанную с коромыслом 4 выпускного клапана 2, Поворотная втулка 15 установлена соосно гидооцилиндру 1. В плунжере выполнен осевой канал 9, сообщающий напорную полость с отсечными каналами 17 и 16 при помощи дополнительных каналов 10 и 11 и канавок 12 и 14, Отсечные кромки 7 и 8 выполнены на плунжере 1 с возможностью перекрытия отсечных каналов 10 и 11. Плунжер 6 взаимодействует с кулачковым валом 19 газораспределительного механизма. 1 ил.Изобретение относится к области двигателестроения,Известен двухимпульсный регулятор дизеля с турбонаддувом, содержащий механический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха, соединенный с органом топливоподачи дизеля,Регулятор применяется на дизелях с высокой степенью наддува и позволяет согласовать подачу топлива и воздуха на эксплуатационных режимах работы и повысить экономичность двигателя, но снижает его динамические качества, С целью исключения последнего недостатка турбокомпрессор часто оснащается устройствами подвода дополнительной энергии и оснащается дополнительными регулирующими органами для повышения давления наддувочного воздуха на режимах малой нагрузки и низких скоростных режимах, когда давление наддувочного воздуха без подвода дополнительной энергии может оказаться ниже давления выпускных газов. Последнее явление приводит к ухудшению очистки цилиндра, росту температур поршня и выпускного клапана, снижению качества рабочего процесса дизеля и его экономичности, повышению дымности и токсичности выпускных газов. Таким образом, известный регулятор дизеля с турбонаддувом не позволяет исключить нарушений рабочего процесса при снижении давления наддудвочного воздуха, так как воздействует только на топливоподачу дизеля и не может увеличить энергию выпускных газов.С целью увеличения давления наддувочного воздуха на малых скоростных режимах и низких нагрузках дизеля применяются специальные регуляторы, имеющие дополнительные регулирующие органы для повышения энергии газов на этих режимах. Например, устройство предполагает необходимость введения дополнительных регулирующих и обратных клапанов для повышения давления наддувочного воздуха на режимах малой нагрузки и низких скоростных режимах дизеля, Изменению подлежит и впускная система дизеля после турбокомпрессора с целью создания дополнительного объема сжатого воздуха в каждом цикле дизеля и расходования его на дополнительную продувку цилиндра при снижении давления наддувочного воздуха ниже давления выпускных газов. Это устройство отличается значительной конструктивной сложностью, так как требует применения дополнительных управляемых впускных клапанов, управляемых по специальному закону в каждом цикле движения5 10 15 синхронно с движением основного клапана дизеля.Такой сложный закон движения и управления клапана может легко нарушаться при недостаточной мощности и точности системы управления клапана, что снижает эффективность рассматриваемого устройства и часто приводит к нарушениям рабочего процесса и оценки цилиндра дизеля на низких нагрузках и малых скоростных режимах дизеля.Целью изобретения является повышение эффективности регулирования.Указанная цель достигается тем, что в регулятор дизеля с турбонаддувом, содержащим пневматический чувствительныйэлемент давления наддува с мембраной,связанный с коллектором наддувочного воздуха, передаточный механизм, соединяю 20 щий мембрану с запорным органом,выпускной клапан с коромыслом, приводной механизм с толкателем, связанный скулачковым валом и коромыслом выпускного клапана, мембрана чувствительного эле 25 мента кинематически связана с приводныммеханизмом выпускного клапана, выполненного в виде гидроцилиндра с первымотсечным каналом, поворотной втулки с вторым отсечным каналом, установленной со 30 осно гидроцилиндру, толкатель выполнен ввиде плунжерв с двумя отсечными канавками, отсечными кромками и осевымканалом,сообщенным с отсечными канавками черездополнительные каналы, плунжер установ 35 лен в гидроцилиндре с возможностью возвратно-поступательного и вращательногодвижений и образованием между плунжером и гидроцилиндром напорной полости,гидравлически соединенной с коромыслом40 выпускного клапана, передаточный механизм выполнен в виде шестерни, установленной соосно плунжеру на поворотнойвтулке, и зубчатой рейки, соединенной смембраной, причем отсечные кромки вы 45 полнены с возможностью перекрытия отсечных каналов, а зубчатая рейка входит взацепление с шестерней поворотной втулки.На чертеже представлены элементы50 предлагаемого регулятора (схема соединения дизеля с турбокомпрессором известна,поэтому не представлена),Регулятор давления наддувочного воздуха дизеля с турбонаддувом содержит гид 55 роцилиндр 1. Выпускной клапан 2опирается на пружину 3, размещенную накорпусе. Клапан 2 опирается на конец коромысла 4, второй конец которого опираетсяна поршень 5, размещенный в гидроцилиндре 1. Толкатель выполнен в виде плунжераб с двумя отсечными канавками и также размещен в гидроцилиндре 1, Канавки с отсечными кромками 7 и 8, выполненными эквидистантно, служат для управления фазами движения клапана 2, В плунжере 6 выполнены дополнительные продольные и поперечные каналы 9,10,11, сообщающие напорную полость 13 гидроцилиндра между плунжером 6 и поршнем 5 с канавками 14 и 12, выполненными в толкателе и служащими для перетока рабочей жидкости из напорной полости 13 между плунжерсм б и поршнем 15, Плунжер б охватывается поворотной втулкой 15, в которой выполнен отсечной канал 16, В гидроцилиндре 1 выполнен отсечной канал 17, Отсечные каналы 16 и 17 перекрываются отсечными кромками 7 и 8, выполненными на плунжере б, Плунжер 6 подпружинеч пружиной 18 и опирается на кулачковый вал 19 газораспределительного механизма. Пневматический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха 20 состоит из мембраны 21, подпружиненной пружиной 22 и соединенной с рейкой 23, соединенной с поворотнойвтулкой 15 зубчатой ы естерней 24, выполненной на втулке 15, на тслкатель 6 надета оегулиравочная шестерня 25, соединенная с рейкой 26 изменения угла закрытия клапана 2, оейка 23 служит для изменения угла открытия выпускного клапана 2,Таким образом, плунжер (толкатель) б установлен в корпусе гидроцилиндра 1 с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движений, с образованием между плунжером б, поршнем 5 и корпусом гидроцилиндра 1 напорной полости 13, а передаточный механизм управления движением клапана 2 выполнен в виде шестерни 24, установленной соосно плунжеру 6 на поворотной втулке 15, зубчатой рейки 23, соединенной с мембраной 21, причем отсечные кромки 7 и 8 плунжера б выполнены с возможностью перекрытия отсечных каналов 16 и 17 и изменения угла начала открытия выпускного клапана 2 дизеля в зависимости от давления наддувочного воздуха на мембрану 21, связанную с рейкой 23, которая входит в зацепление с шестерней 24 приводной поворотной втулки 15,На шлицах плунжера 6 соосно расположена шестерня 25, входящая в зацепление с рейкой 26, которая служит для изменения угла закрытия выпускного клапана и изменения количества воздуха, продуваемого через цилиндр при очистке последнего за счет перекрытия впускного и выпускного клапанов.Регулятор дизеля с турбонаддувом работает следующим образом. При вращении кулачкового вала 19 клапан 2 дизеля начинает открываться толькопосле того, как при подъеме толкателя бперепускное отверстие 16 в поворотной5 втулке 15 закроется отсечной кромкой 8.Момент этого закрытия перепускного отверстия 16 во втулке определяется угломповорота плунжера 6 и углом поворота втулки 15, Таким образом, момент закрытия пе 10 репускного канала 16 и начало открытиявыпускного клапана 2 определяются давлением наддувочного воздуха, воздействующего на мембрану 21 пневматическогочувствительного элемента 20. связанного15 рейкой 23 с шестерней 24 втулки 15.Момент начала закрытия выпускногоклапана 2 определяется моментом открытияперепускного отверстия 17 отсечной кромкой 7 плунжера 6, приводимого от кулачко 20 вого вала 19. Зтот момент начала закрытияопределяется регулировкой, связанной споворотом колеса 25 с помощью рейки 26, иосуществляется вручную при настройке системы регулирования,25 Отсечные громки 7 и 8 выполнены наплунжере по эквидистантным винтовым линиям, так что при регулировке конца закрытия не меняется начало открытиявыпускного клапана, обеспечивая автоном 30 ность регулировки от управляющего воздействия по давлению наддувочного воздуха,Таким образом, при вращении кулачкового вала 19 плунжер 6 периодически поднимается и опускается, при своем движении35 вверх он, если закрыты отсечные отверстия16 и 17, перемещает поршень 5 вверх за счетсжатия в напорной полости 13 рабочей жидкости, коромысло 4 и открывает выпускнойклапан 2. Начало открытия выпускного кла 40 пана 2 определяется давлением наддувочного воздуха на чувствительный элемент 20и ручной регулировкой с помощью рейки 26,причем для удобства регулировки выполненные эквидистантно косые кромки 7 и 845 на плунжере 6 обеспечивают неизменностьугла открытия клапана.При своем движении вверх плунжер 6косой кромкой 7 открывает отсечной канал17, с этого момента поршень 5 под действи 50 ем пружины 3 начинает опускаться, вытесняя рабочую жидкость из полости 13гидроцилиндра через каналы в плунжере 9и 11, клапан 2 закрывается. Клапан 2 закрывается и при дальнейшем движении толка 55 теля б, под действием пружийы 3,Изменение давления наддувочного воздуха воспринимается чувствительным элементом 20, перемещение мембраны 221772385 Составитель Д. ЛеоновТехред М.Маргентал Корректор О, Юрковецкая Редактор Заказ 3825 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 изменении давления наддувочного воздухаменяет относительное положение отсечного канала 16 по отношению к косой отсечнойкромке 8, изменяя тем самым начало подьема выпускного клапана 2. 5При снижении давления наддувочноговоздуха на малых скоростных режимах инизкой нагрузке дизеля за счет сниженияколичества и энергии выпускных газов, поступающих в турбокомпрессор, пневматический чувствительный элемент 20перемещает втулку 15 в сторону увеличенияугла открытия выпускного клапана, чтообеспечивает увеличение температуры идавления газов перед турбиной и, как следствие, увеличение давления наддувочноговоздуха, подаваемого турбокомпрессором.Обеспечение разных наклонов отсечных кромок 7 и 8 может обеспечить желательный характер изменения момента .20закрытия выпускного клапана с целью регулирования величины перекрытия клапанови снижения температуры выпускного клапана,Применение предлагаемого регулятора 25давления наддувочнаго воздуха дизеля стурбонаддувом позволяет на режимах малой нагрузки и низких скоростных режимахдизеля увеличить энергию выпускных. газовперед турбиной и за счет этого произвести 30перераспределение энергии между поршневой частью комбинированного двигателя-.и турбокампрессором с целью улучшенияочистки цилиндра, повышения качества сгорания, снижения токсичности выпускных газов и снижения температуры выпускногоклапана, Беэ предлагаемого регуляторакомбинированные двигатели с высокой степенью наддува и значительной мощностью,реализуемой на валу турбины на номинальном режиме работы, имеют значительныенарушения рабочего процесса из-за низкого качества очистки цилиндра при малоймощности и низких скоростных режимах дизеля, 45Побочным эффектом предлагаемого регулятора будет и улучшение динамическихкачеств комбинированного двигателя, в ко-,тором отставание в разгоне ротора турбокомпрессора также приводит к нарушениям рабочего процесса и снижению экономичности при разгонах и приемах нагрузки.Значительным преимуществом предлагаемого регулятора является незначительное усложнение конструкции дизеля, а также то, чта в качестве регулирующего органа используется имеющийся в каждом дизеле выпускной клапан, импульсный характер движения которого снижает потребное усилие на его управление. фа р мул а и зоб рете н и я Регулятор давления дизеля с турбанаддувом, содержащий пневматический чувствительный элемент давления. наддува с мембраной, связанной с коллектором наддувочного воздуха, передаточный механизм, соединяющий мембрану с запорным органом, выпускной клапан с коромыслом, приводной механизм с толкателем, связанный с кулачковым валом и коромыслом выпускного клапана, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности регулирования, мембрана чувствительного элемента кинематически связана с приаодным механизмом выпускного клапана, выполненного в виде гидроцилиндра с первым отсечным каналом, поворотной втулки с вторым отсечным каналом, установленной соосна с гидроцилиндром,. толкатель выполнен в виде плунжера с двумя отсечными канавками и отсечными кромками и осевым каналам, сообщенным с отсечными канавками через дополнительные каналы, плунжер установлен в гидроцилиндре с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движений с образованием между плунжерам и гидрацилиндром напорной волости, гидравлически соединенной с коромыслом выпускного клапана, передаточный механизм выголнен в виде шестерни, установленной соосно.с плунжерам на поворотной втулке, и зубчатой рейки, соединенной с мембраной, причем отсечные кромки выполнены с возможностью перекрытия отсечных каналов, а зубчатая рейка входит в зацепление с шестерней приводной поворотной втулки.