Силовая установка

 

Изобретердае позволяет повысить эффективность силовой установки путем улучшения согласования расходных характеристик дизеля и турбокомпрессора . Для этого орган 6 регулирования перепуска воздуха выполнен в виде измерителя расхода воздуха через турбокомпрессор 2, для чего полости 17 и 18 с большим диаметром связаны с воздуховпускным трубопроводом I1 соответственно до местного сопротивления 12 и после него по ходу потока. Полость 16 меньшего диаметра,связанная с обводным каналом 4, и полость 17 расположены с противоположных сторон дифференциального поршня 14. Последний выполнен в виде цилиндрической шайбы 22 и штоков 23 и 24. При изменении нагрузки поршень 14 под воздействием перепада давления в местном сопротивлении перемещает заслонку 5 в положение, при котором обеспечивается оптимальное согласование гидравлических характеристик дизеля 1 и турбокомпрессора 2 и прохождение их через зону оптимальных КПД турбокомпрессора . Это обеспечивается выполнением поршня 14 в соответствии с определенным соотношением. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. S сл оо СП со х о со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (gg F 0? В 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BT0PCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ воздуховпускным трубопроводом ll соответственно до местного сопротивления 1? и после него по ходу потока.

Полость 16 меньшего диаметра, связанная с обводным каналом 4, и полость 17 расположены с противоположных сторон дифференциального поршня 14, Последний BblrIOJIHeH B виде цилиндрической шайбы ?? и штоков 23 и 24. При изменении нагрузки поршень 14 под воздействием перепада давления в местном сопротивлении перемещает заслонку 5 в положение, при котором обеспечивается оптимальное согласование гидравлических характеристик дизеля 1 и турбокомпрессора ? и прохождение их через зону оптимальных КПД турбокомпрессора. Это обеспечивается выполнением поршня 14 в соответствии с определенным соотношением, 1 9 ° II ° ф — лы, 1 ил, 1 га

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3946377/25-06 (?2) 16.08.85 (46) ?3,11.87. Был. Р 43 (.71) Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (72) 8).Н.Исаков, Н),N,Êî÷èíeí и В,А.Мошков (53) 6?1,43,031(088,8) (5á) Патент СССР М 698543, кл, F 02 В 37/00, 1979. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение позволяет повысить эффективность силовой установки путем улучшения согласования расходных характеристик дизеля и турбокомпрессора, Для этого орган 6 регулирования перепуска воздуха выполнен в виде измерителя расхода воздуха через турбокомпрессор ?, для чего полости 17 и 18 с большим диаметром связаны с

„„BU„„1353903 А1

1 I35

Изобретение относится к машиностроению, а именно днигателестроению, и может быть использовано в силовых установках с двигателями внутреннего сгорания с турбонаддуном и с дополнительной камерой сгорания.

Цель изобретения — повышение эффективности силовой установки путем улучшения согласования расходных характеристик дизеля и турбокомпрессора.

На чертеже показана схема предлагаемой силовой установки.

Установка содержит дизель 1 с пониженной степенью сжатия, турбокомпрессор 2, дополнительную камеру 3 сгорания, обводной канал 4, заслонку

5 и орган 6 регулирования перепуска воздуха в обводном канале 4. Турбокомпрессор ? подсоединен через ноздухонапорный патрубок 7 к впускному ресиверу 8 и через газоприемное отверстие 9 к выхлопному коллектору 10 дизеля l.

Турбокомпрессор 2 снабжен ноздуховпускным трубопроводом 11 с местным сопротивлением 12 (например, в виде колена), Дополнительная камера 3 сгорания установлена в выхлопном коллекторе 10. Обводной канал 4 подсоединен к воздухонапорному патрубку 7 и к дополнительной камере 3 сгорания, 3аслонка 5 установлена в обводном канале 4, Орган 6 регулирования перепуска воздуха снабжен цилиндром 13 и размещенным в последнем дифференциальным поршнем 14 с образованием четырех полостей 15-18 попарно равного диаметра. Поршень 14 подключен к заслонке 5, одна из полостей 16 с меньшим диаметром связана через воздушный трубопровод 19 с обводным каналом 4 перед заслонкой 5 по ходу потока, а другая полость 15 — с атмосферой.

Орган 6 регулирования перепуска воздуха выполнен в виде иэмеригеля расхода воздуха- через турбокомпрессор 2, для чего полости 17 и 18 с большим диаметром связаны через.воздушные каналы 20 и 21 с воздуховпускным трубопроводом 11 соответственно до местного сопротивления 12 и после 1 него по ходу потока, а полость 16 меньшего диаметра, связанная с обнодным каналом 4, и полость 17 большего диаметра, связанная с воздуховпускным трубопроводом 11 до местного сопротивления 12, расположены с проопределяемую по формуле

S ? pq„F

1 (l )

К м где F — площадь поперечного сечения воэдуховпускного трубопровода ll м ц„ — плотность воздуха при нормальных атмосферных условиях, кг/м з. (.— „ — коэффициент местного сопротивления воэдухонпускного трубопронода 11 (определяется по известным зависимостям

35

40 в зависимости от конструктивных параметров трубопровода);

К, — константа в квадратичной параболе, аппроксимирующей линию оптимальных КПД компрессора турбокомпрессора 2 (определяется по экспериментальной или расчетной характерис.— тике компрессора), (кг/с )/Па.

Известно, что с достаточной точностью линия оптимальных КПД компрессора может быть аппроксимирована квадратичной параболой вида

G„ = K,(P — P ), кг/с, (2)

"опт < К О где (P -Po ) — избыточное давление наддува, Па; — массовый расход воздуопг ха через компрессор,со45

3903

2 тиноположных сторон дифференциального поршня 14.

Для упрощения конструкции органа

6 регулирования дифференциальный поршень 14 выполнен н виде цилиндрической шайбы 22 и двух штоков 23 и 24, установленных с противоположных сторон на оси шайбы 22 ° Цилиндр 13 ор10 гана 6 регулирования выполнен с двуся стаканами 25 и 26, размещенными на его торцах. Каждый иэ штоков 23 и

24 размещен в соответствующем стака-. не ?5 и 26 цилиндра !3. Полости 15 и

15 16 меньшего диаметра выполнены в стаканах 25 и 26, а полости 17 и 18 боль.

mего диаметра — н цилиндре 13 со стороны его торцов.

Для обеспечения оптимального со20 гласонания расходных характеристик дизеля 1 и турбокомпрессора 2 отношение площади Б поверхности большего диаметра полостей 17 или 18 к площади Б поверхности меньшего диаметра (полостей 15 или 16) органа 6 регулирования должно составлять величину, 3903 4

15 г к дР = < — — — — — Па. (3) вх

РВх

Уравнение (1) может быть получено иэ условия равновесия дифференциального поршня 14

S> ДР = Я (Р„- Р,). 20

Силовая установка работает следующим образом.

Турбокомпрессор ? подает сжатый воздух через воздухонапорный патрубок 7 и впускной ресивер 8 дизеля 1.

Отработавшие газы поступают через выхлопной коллектор в дополнительную камеру 3 сгорания, где подогреваются и из нее поступают в газоприемное отверстие 9 турбокомпрессора 2 и рас- 30 кручивают его. Воздух в камеру 3 сгорания поступает через обводной канал

4. Орган 6 регулирования перепуска воздуха с помощью дифференциального поршня 14, размещенного в цилиндре

13 и подключенного к заслонке 5,обеспечивает подачу требуемого количества воздуха в камеру 3 сгорания.

При неработающем дизеле 1 и выключенной дополнительной камере 3 40 сгорания исходное положение заслонки

5 поддерживается пружиной, размещенной в полости 15 меньшего диаметра, связанной с атмосферой и размещенной в стакане 25. Усилие перемещения пру- 45 жины пренебрежительно мало по сравнению с усилием, действующим на дифференциальный поршень 14 от давления наддува, передаваемого через трубопровод 19 в полость 16 меньшего диаметра, расположенную в стакане 26.

При изменении нагрузки орган 6 регулирования расхода воздуха выполняет функции измерителя воздуха через турбокомпрессор. Это обеспечивается тем, что в полости 17 и 18 дифференциального поршня 14 (выполненного в виде цилиндрической шайбы 22 и двух штоков 23 и 24) передается

135 ответствующий оптимальному КПД компрессора для данного значения избыточного давления наддува (Р„-Р„) ..

Для режимов течения воздуха, имеющих место в воэдуховпускных трубопроводах турбокомпрессоров (число Màxa M (0,3), потеря давления dP в местном сопротивлении 12 воздуховпускного трубопровода 11 определяется по формуле через каналы 20 и 21 давление воздуха соответственно до и после местного сопротивления 12 в воздуховпускном трубопроводе 11, Дифференциальный поршень 14 под воздействием перепада давления в местном сопротивлении 12 будет перемещать заслонку 5 в положение, при котором обеспечивается оптимальное согласование гидравлических характеристиК дизеля 1 и турбокомпрессора 2 и прохождение их через зону оптимальных КПД турбокомпрессора 2. Это обеспечивается выполнением дифференциального поршня 14 в соответствии с соотношением (1).

Формула изобретения

1. Силовая установка, содержащая дизель с пониженной степенью сжатия, турбокомпрессор, подсоединенный через воздухонапорный патрубок к впускному ресиверу и через гаэоприемнс е отверстие — к выхлопному коллектору дизеля и снабженный воздуховпускным трубопроводом с местным сопротивлением, дополнительную камеру сгорания, установленную в выхлопном коллекторе, обводной канал, подсоединенный к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора и к дополнительной камере сгорания, заслонку, установленную в обводном канале, и орган регулирования перепуска воздуха в обводном канале, снабженный цилиндром и размещенным в последнем дифференциальным поршнем с образованием четырех полостей попарно равного диаметра, причем поршень подключен к заслонке, а одна из полостей с меньшим диаметром связана через воздушный трубопровод с обводным каналом перед заслонкой по ходу потока, а другая — с атмосферой, отличающаяся тем, что, с целью повьш ения эффективности путем улучшения согласования расходных характеристик дизеля и турбокомпрессора, орган регулирования нерепуска воздуха выполнен в виде измерителя расхода воздуха через турбокомпрессор,. причем полости с большим диаметром связаны через воздушные каналы с воздуховпускным трубопроводом соответственно до местного сопротивления и после него по ходу потока, а полость меньшего диаметра, связанная с обводным каналом, и полость большего диаметра, связанная с воздуховпускСоставитель В,Козлов

Техред А.Кравчук Корректор Л,Пилипенко

Редактор А,Козориз

Заказ 5678/29 Тираж 504 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1353903

6 ным трубопроводом до местного сопро- на оси шайбы, цилиндр органа регулитивления, расположены с протинополож- рования выполнен с двумя стаканами, ных сторон дифференциального поршня. размещенными на его торцах, причем

2. Установка по п.1, о т л и ч а- каждый из штоков размещен в соответю щ а я с я тем, что дифференциаль- ствующем стакане цилиндра, полости ный поршень выполнен в виде цилинд- меньшего диаметра выполнены в стакарической шайбы и двух штоков, уста- нах, а полости большего диаметра — в новленных с противоположных сторон цилиндре со стороны торцов.