Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания

(33) Франция Заявлено Приорите Государственный комитет СССР31) 721211 ло делам изобре и открцтий(088.8) Опубликовано 28 юллетень М 8 45) Дата опубликования описан 79 2) Авторизобретеевня ИностранецЖан Мельши (Франция)) Заявител ностранная фирма Эта франсэВИГАТЕЛ 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА ВНУТРЕННЕГО СГОРАН Изоорстснне относится к машпостроенню, в частности двигателестроепию, а именно к устройствам для наддува двигателей внутреннего сгорания.Известны устройства,для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащие турбокомпрессор, газоприемный и воздухонапорный патрубки которого сообщены между собой при помощи обводной трубы с установленным в ней органом дросселиро вания 11.В известных устройствах лля наддува двигателей не предусмотрено автоматическое изменение положения органа дросселирования,Орган дросселирования в известных устройствах приводится в действие либо вручную, либо автоматичест(и в зависимости от расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя. При этом потери давления в обводной трубе зависят от расхода воздуха через нее, вследствие чего параметры подачи воздуха в двигатель от турбокомпрессора не всегда совпадают с оптимальными, соответствующими максимальному КПД.Цель изобретения - повышение экономичности двигателя путем согласования расхода воздуха через обводную трубу с режимом его работы. Для достижения постав,:сной цели орган дросселнровання соединен с уравновешивающим поршнем, выполненным в виде подвижной стенки полости, подключенной 5 к трубе.Орган дросселировання подпружинен.К уравновешивающему поршшо подсоеЛнен амортизатор.Полость олключена к трубе при помо щи отверстия, расположенного на участке,заклочснном между оргаом дросселирования н воздухонапорным патрубком.В отверстии может быть установлен зо.лотк. кннематнчсскн сослнсный с урав новешивающпм поршнем, а полость дополнительно прн помощи канала сообщен с участком трубы, заключенным между ор ганом дросселнрования и газоприемным трубном.20 На фнг. 1 изображена принципиальнаясхема двигателя внутреннего сгорания с устройством для наддува, один пз варна- тов выполнения; на фиг. 2 - второй вари ант выполнения описываемого устройства: 25 на фнг. 3 еще олин варнат выполненияустройства, отличающийся конструкцией магистрали питания топл: вом дополнитель ной камеры сгорания; на фиг. 4 показано сосднене уравновешивающего поршня с ЗО амортизатором.ЬР = аР+ р,Двигатель 1 внутреннего сгораня снабжен трубокомпрессором, состоящим из турбины 2 и приводимого от последней через вал 3 компрессора 4. Обводная труба 5 соединяет газоприемный б и воздухонапорный 7 патрубки турбокомпрессора. Орган 8 дросселирования представляет собой тарельчатый клапан и установлен в обводной трубе. Обводная труба подключена к газоприемному патрубку через дополнительную камеру 9 сгорания, Тарельчатый клапан посредством штока 10 связан с уравновешивающим поршнем 11 в виде подвижной стенки полости, подключенной к трубе. В варианте, приведенном на фиг, 1, роль такой стенки выполняет торцовая стенка внутренней полости сильфона 12, подключенного в трубе при помощи отверстия 13, расположенного на участке, заключенном между органом дросселирования и воздухонапорным патрубком трубокомпрессора. В варианте, приведенном на фиг. 2, полость находится в штоке тарельчатого клапана, имеющем увеличенный диаметр. Клапан подпружинен при помощи пружины 14, усилие которой регулируется винтом 15. Боковые стенки сильфона также выполняют роль пружины, а предварительная затяжка этой прукины зависит от перемещения по резьбе подвижного упора 1 б.На фиг. 2 показана установка золотника 17 в отверстии 13, Золотник кинемати. чески соединен с уравновешивающим порш. нем при помощи пружины 18. При этом полость дополнительно при помощи канала 19 сообщена с участком 20, заключенным между органом дросселирования и газоприемным патрубком б турбины. К уравновешивающему поршню может быть подсоединен амортизатор, как показано на фиг. 4. Шток 10 тарельчатого клапана может быть соединен с поршнем 21, помещенным в ци. линдрическую полость 22, заполненную вязкой жидкостью. Разделенные поршнем части полости 22 сообщаются между собой при помощи сквозных отверстий, поэтому поршень служит амортизатором колебаний клапана. Давление вязкой жидкости можно изменять при помощи насоса 23. Это давление может в связи с этим выполнять роль подвижного упора и заменять усилие пружины,Золотник 17 кинематически соединен с устройством для регулирования подачи топлива в дополнительную камеру сгорания. Система подачи топлива содержит топливный насос 24, соединенный при помощи напорного трубопровода 25 с форсункой 2 б, установленной в дополнительной камере сгорания.Для регулирования количества топлива, впрыскиваемого через форсунку, предусмотрен сливной трубопровод 27, подключенный при помощи гибкого участка 28 к устройству для регулирования расхода. Это 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 устройство выполнено в виде, дроссельного отверстия 29 и помещенного в него подвижного конуса 30, кинематически соединенного с золотником при помощи штока 31. Дроссельное отверстие 29 расположено в перегородке 32, отделяющей в полости штока 10 клапана отсеки 33 и 34, один из которых соединен со сливным трубопроводом 27, а второй при помощи дренажной трубы 35 - с топливным баком 3 б, При перемещении золотника перемещается подвижный конус 30 и изменяется проходное сечение для слива топлива, подаваемого насосом 24 непосредственно в бак, и соответственно количество топлива, впрыскиваемого в дополнительную камеру сгорания через форсунку 2 б, Для перемещения золотника используется перепад давлений, действующих на его торцовые поверхности. Для этого предусмотрена дополнительная магистраль 37, соединяющая полость 38 в штоке с воздуховпускным ресивером 39 двигателя, т. е. с тем участком системы воздухоснабжения, на котором сжатый воздух уже подвергся охлаждению в воздухоохладителе. В магистрали 37 установлен игольчатый клапан 40, а в полости 38 имеется дросселирующее отверстие 41, сообщающее ее с атмосферой. Дополнительная камера 9 сгорания соединена также с выхлопным коллектором 42 двигателя при помощи трубы 43.В процессе работы двигателя 1 он пи тается воздухом, сжатым в компрессоре 4. Часть воздуха из этого компрессора пере- пускается по обводной трубе 5 в дополнительную камеру сгорания, Изменение количества перепускаемого воздуха и количества топлива, подаваемого в дополнительную камеру сгорания, позволяет регулировать давление наддува двигателя.Орган 8 дросселирования (тарельчатый клапан), установленный в обводной трубе 5, понижает давление на величину ЬР, являющуюся нарастающей функцией, предпочтительно линейной или существенно линейной, от давления Р перед органом дросселирования.Эту линейную функцию можно записать в виде где а и р - коэффициенты.Так как дроссельный орган выполнен в виде тарельчатого клапана, на торцы его тарелки действуют давления Р и Р - ЬР, стремящиеся его переместить. Разность этих давлений уравновешивается подвиж. ной стенкой полости, подключенной к трубе. Пружина 14 обеспечивает открытие клапана в момент запуска и требуемый закон изменения проходного сечения клапана, для чего и предусмотрен регулировочный винт 15.В дополнительную камеру 9 сгорания поступают; первичный воздух в зону сгорания через окна золотника 17; выхлопной газ из трубы для введения этого выхлопного газа в зону смешения, расположенную ниже зоны сгорания; вторичный воздух, поступающий через клапан, для введения свежего воздуха на уровне упомянутой зоны смешения.Для впуска первичного воздуха предусмотрен центральный клапан 19, расположенный коаксиально с камерой сгорания, для впуска выхлопных газов - первый кольцевой трубопровод, окружающий центральный трубопровод, в котором образована зона горения, а для впуска вторичного воздуха - второй кольцевой трубопровод, охватывающий первый кольцевой трубопровод.Орган дросселирования (тарельчатыйклапан) регулирует расход вторичного воздуха путем обеспечения перепада давлений.Золотник 17 регулирует расход вторичного воздуха. Проходное сечение золотника зависит от перепада ЬР, регулируемого клапаном,Таким образом, между проходным сечением 5 р для первичного воздуха и проход ным сечением 5, для вторичного воздуха существует определенная зависимость.Если ХР обозначает разность давленияпо обе стороны клапана, а Р - есть давление в верхней части обводного трубопровода, можно записать нарастающую линейную функцию, связывающую ХР и Р следующим образом;КР= аР+ р,гле а и р - два коэффициента,С другой стороны, можно записать, чтоэта разность давления КР пропорциональна удельной массе т свежего воздуха и квадрату его скорости о.ЛР 1 то 2где й - в первом приближении постоянная величина.Таким образом, из обоих приведенныхуравнений можно вывести величину скорости о:Р 3ЙтНо сумма проходных сечений 5 р и 5связана с общим расходом Я свежего воздуха по обводной трубе следующим уравнением:5 р+5, =Ято гле 5 р - функция Р, или 5 р -- ) Р,1 Р есть заданный закон, связывающий проходное сечение 5 р с давлением Р или заменяя скорость ее величиной в зависимости от давления5, -5.=Я -"-(аР+И10В этих условиях расход первичного воздуха Яр завйснт только от давления Р по уравнению1512Яр=1%(аР+ р)20Расход вторичного воздуха Я, всегдаравен разности между общим расходом через обводную трубу и расходом первичного воздуха Яр25Сумма проходных сечений 5 р+5, (соответственно для первичного и вторичного воздуха) определяется, таким образом, величинами давления выпуска Р компрессора и расходом Я свежего воздуха в обводнои трубе,Таким образом видно, что достаточновоздействовать на одно из этих проходных сечений 5 р и 5, второе регулируется само пол действием перепада давлений.Для этого, как показано на фиг. 2, золотник 17 может быть выполнен в виде поршня, одна из поверхностей которого подвергается воздействию давления первпч ного воздуха, а Лругая его поверхность подвержена воздействию протпволавления Ри пружины 18.Перекрытие или открывание отверстияпли отверстий 13 посредством золотника 45 можно осуществлять, снабдив его однимили несколькими отверстиями, выполненными в юбке поршня.Противолавление, воздействующее наэтот золотник, может быть равно атмосфер ному давлению.Однако в некоторых случаях и с цельюперемещения зоны регулирования можно выбрать противолавление Ркоторое выше атмосферного давления; для этого преду смотрено подключение полости 38, ограниченной торцом золотника, к впускному ресиверу 39 двигателя и сообщение этой полости с атмосферой при помощи дросселирующего отверстия 41. Сжатый воздух постоянно выходит из полости 38 через отверстие 41, в результате чего в ней устанавливается некоторое избыточное лавление Р которое ниже давления наддува.Когда давление, воздействующее на золотник увеличивается, он смещается влевои уменьшает проходное сечение отверстия 18 и тем самым снижает расход первичного воздуха.Вариант изобретения, показанный на фиг, 2, позволяет путем воздействия на геометрию золотника и на характеристики пружины, выбирать закон зависимости между проходным сечением Яр и давлением Р - ЬР, или разностью этим давлением Р - ЬР и противодавлением Р, в регулировочной полости 38.враждой- величине проходного сечения Я соответствует величина расхода первичного воздуха Я, и следовательно, величина расхода топлива, вводимого в камеру сгорания, причем этот расход топлива обеспечивается геометрией подвижного конуса 30, псремещаемого золотником.При перемещении конуса в отверстии 29 изменяется проходное сечение дросселя и количество топлива, слива емого по дренажной трубе 35. Соответственно меняется количество топлива, попадающего через форсунку в дополнительную камеру сгорания, т. е. соединение устройства для регулирования расхода топлива с золотником позволяет согласовывать между собой расход воздуха и топлива, поступающих в дополнительную камеру сгорания.В результате соединение органа дросселирования с уравновешивающим поршнем, .как было показано, обеспечивает согласование расхода воздуха через обводную трубу с режимом работы двигателя и соответственно улучшает согласование давления наддува двигателя с режимом раооты. Формула изобретения1. Устройство для наддува двигателявнутреннего сгорания, содержащее турбо 5 компрессор, газоприемный и воздухонапорный патрубки которого сообщены междусобой при помощи обводной трубы с установленным в ней органом дросселирования,отличающееся тем, что, с целью по 10 вышения экономичности двигателя путемсогласования расхода воздуха через обводную трубу с режимом его работы, органдросселирования соединен с уравновешивающим поршнем, выполненным в виде15 подвижной стенки полости, подключеннойк трубе,2. Устройство по п. 1, отл и ч а ющеес я тем, что орган дросселирования выполнен подпружиненным.20 3, Устройство по пп, 1 - 2, о тл и ч а ющ е е с я тем, что к уравновешивающемупоршню подсоединен амортизатор.4. Устройство по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю.щ е е с я тем, что полость подключена к25 трубе при помощи отверстия, расположенного на участке, заключенном между органом дросселирования и воздухонапорнымпатрубком,5, Устройство по п, 4, от л и ч а ю щ е еЗО с я тем, что в отверстии установлен золотпик, кинематически соединенный с уравноьешивающим поршнем, а полость дополнительно при помощи канала сообщена сучастком трубы, заключенным между орЗ 5 ганом дросселирования и газоприемным патрубком,Источник информации, принятый вовнимание при экспертизе:40 1. Патент Швейцарии508127,кл. Г 02 В 3700, опублик. 1971.Изд. 11 оз 185 Тираж 627 Подписноарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий Москва Ж, Раушская иаб., д. 4/5