Регулятор давления дизеля с турбонаддувом

 

Использование: двигателестрсение. Сущность изобретения: регулятор давления дизеля с турбонаддувом содержит пневматический чувствительный элемент давления наддува 20 с мембраной 21. соединенной с зубчатой рейкой 23. Зубчатая рейка 23 входит в зацепление с шестерней,установленной на поворотной 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 гидроцилиндру 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 взаимодейстэует с кулачковым валом 19 газораспределительного механизма. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>5 F 02 D 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869777/06 (22) 26.09.90 (46) 30.10.92, Бюл. № 40 (75) Д.И,Леонов и И.В.Леонов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 896246, кл. F 02 D 1/00, 1980.

Патент Великобритании ¹ 210210, кл. F 02 О 23/00. опублик. 1983, (54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЯ С

ТУРБОНАДДУВОМ (57) Использованир: двигателестроение.

Сущность изобретения: регулятор давления дизеля с турбонаддувом содержит пневматический чувствительный элемент давления наддува 20 с мембраной 21. соединенной с зубчатой рейкой 23. Зубчатая рейка 23 входит в зацепление с шестерней, установлен„„5U, „1772385 А1 ной на поворотной 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 гидроцилиндру 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

1772385

Изобретение относится к области двигателестроения.

Известен двухимпульсный регулятор дизеля с турбонаддувом, содержащий механический чувствительный элемент давления наддувочного воздуха, соединенный c 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 движения

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 чувствительный элемент давления наддува с мембраной, связанный с коллектором наддувочного воздуха, передаточный механизм, соединяю20 щий мембрану с запорным органом, выпускной клапан с коромыслом, приводной механизм с толкателем, связанный с кулачковым валом и коромыслом выпускного клапана, мембрана чувствительного эле25 мента кинематически связана с приводным механизмом выпускного клапан", выполненного в виде гидроцилиндра с первым отсечным каналом, поворотной втулки с вторым отсечным каналом, установленной со30 осно гидроцилиндру, толкатель выполнен в виде плунжерв с двумя отсечными канавками, отсечными кромками и осевым каналом, сообщенным с отсечными канавками через дополнительные каналы, плунжер установ35 лен в гидроцилиндре с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движений и образованием между плунжером и гидроцилиндром напорной полости, гидравлически соединенной с коромыслом

40 выпускного клапана, передаточный механизм выполнен в виде шестерни, установленной соосно плунжеру на поворотной втулке, и зубчатой рейки, соединенной с мембраной, причем отсечные кромки вы45 полнены с возможностью перекрытия отсечных каналов, а зубчатая рейка входит в зацепление с шестерней поворотной втулки.

На чертеже представлены элементы

50 предлагаемого регулятора (схема соединения дизеля с туроокомпрессором известна, поэтому не представлена), Регулятор давления наддувочного воздуха дизеля с турбонаддувом содержит гид55 роцилиндр 1. Выпускной клапан 2 опирается на пружину 3, размещенную на корпусе. Клапан 2 опирается на конец коромысла 4, второй конец которого опирается на поршень 5, размещенный в гидроцилиндре 1. Толкатель выполнен в виде плунжера

1772385 б 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 ",7, Отсечные каналы

16 и 17 перекрываются отсечными кромками 7 и 8, выполненными на плунжере 6.

Плунжер б 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 поворотной втулкой 15 зубчатой и естерней 24, выпс;ненной на втулке 15, на тслкатель б надета регулиравочная шестерня 25, соединенная с рейкой 26 изменения угла закрытия клапана 2, рейка 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 6, 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 6 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 только после того, как при подъеме толкателя 6 перепускное отверстие 16 в поворотной

5 втулке 15 закроется отсечной кромкой 8.

Момент этого закрытия перепускного отверстия 16 во втулке определяется углом поворота плунжера 6 и углом поворота втулки 15. Таким образом, момент закрытия пе10 репускного канала 16 и начало открытия выпускного клапана 2 определяются давлением наддувочного воздуха, воздействующего на мембрану 21 пневматического чувствительного элемента 20. связанного

15 рейкой 23 с шестерней 24 втулки 15.

Момент начала закрытия выпускного клапана 2 определяется моментом открытия перепускного отверстия 17 отсечной кромкой 7 плунжера 6, приводимого от кулачко20 вого вала 19. Зтот момент начала закрытия определяется регулировкой, связанной с поворотом колеса 25 с помощью рейки 26, и осуществляется вручную при настройке системы регулирования.

25 Отсечные громки 7 и 8 выполнены на плунжере по эквидистантным винтовым линиям, так что при регулировке конца закры- . тия не меняется начало открытия выпускного клапана, обеспечивая автоном30 ность регулировки от управляющего воздействия по давлению наддувочного воздуха.

Таким образом, при вращении кулачкового вала 19 плунжер 6 периодически поднимается и опускается, при своем движении

35 вверх он, если закрыты отсечные отверстия

-16 и 17, перемещает поршень 5 вверх за счет сжатия в напорной полости 13 рабочей жидкости, коромысло 4-и открывает выпускной клапан 2. Начало открытия выпускного кла40 пана 2 определяется давлением наддувочного воздуха на чувствительный элемент 20 и ручной регулировкой с помощью рейки 26, причем для удобства регулировки выполненные эквидистантно косые кромки 7 и 8

45 на плунжере 6 обеспечивают неизменность угла открытия клапана.

При своем движении вверх плунжер 6 косой кромкой 7 открывает отсечной канал

17, с этого момента поршень 5 под действи50 ем пружины 3 начинает опускаться, вытесняя рабочую жидкость из полости 13 гидроцилиндра через каналы в плунжере 9 и 11, клапан 2 закрывается. Клапан 2 закрывается и при дальнейшем движении толка55 теля 6, под действием пружийы 3.

Изменение давления наддувочного воздуха воспринимается чувствительным элементом 20, перемещение мембраны 22 .которого передается рейкой 23 и зубчатым венцом 24 втулке 15. Поворот втулки 15 при

1772385

Составитель Д. Леонов

Техред М.Моргентал Корректор О. Юрковецкая

Редактор

Заказ 3825 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 изменении давления наддувочного воздуха меняет относительное положение отсечного канала 16 по отношению к косой отсечной кромке 8, изменяя тем самым начало подьема выпускного клапана 2. 5

При снижении давления наддувочного воздуха на малых скоростных режимах и низкой нагрузке дизеля за счет снижения количества и-энергии выпускных газов, поступающих в турбокомпрессор, пневмати- 10 ческий чувствительный элемент 20 перемещает втулку 15 в сторону увеличения угла открытия выпускного клапана, что обеспечивает увеличение температуры и давления газов перед турбиной и, как след- 15 ствие, увеличение давления наддувочного воздуха, подаваемого турбокомпрессором.

Обеспечение разных наклонов отсечных кромок 7 и 8 может обеспечить желательный характер изменения момента .20 закрытия выпускного клапана с целью perynxpoaaew величины перекрытия клапанов и снижения температуры выпускного клапана.

Применение предлагаемого регулятора 25 давления наддувочного воздуха дизеля с турбонаддувом позволяет на режимах малой нагрузки и низких скоростных режимах дизеля увеличить энергию выпускных. газов перед турбиной и за счет этого произвести 30 перераспределение энергии между поршневой частью комбинированного двигателя

-.и турбокомпрессором с целью улучшения очистки цилиндра, повышения качества сгорания, снижения токсичности выпускных га- 35 зов и снижения -температуры выпускного клапана, Беэ предлагаемого регулятора комбинированные двигатели с высокой степенью наддува и значительной мощностью, реализуемой на валу турбины на номиналь- 40 ном режиме работы, имеют значительные нарушения рабочего процесса из-за низкого качества очистки цилиндра при малой мощности и низких скоростных режимах дизеля. 45

Побочным эффектом предлагаемого регулятора будет и улучшение динамических качеств комбинированного двигателя, в ico-. 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, что в качестве регулирующего органа используется имеющийся в каждом дизеле выпускной клапан, импульсный характер движения которого снижает потребное усилие на его управление.

Формула изобретения

Регулятор давления дизеля с турбонаддувом, 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, отличающийся 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 соосно 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 плунжером и гидроцилиндром напорной полости, гидравлически соединенной с коромыслом выпускного клапана, передаточный механизм выполнен в виде шестерни, установленной соосно.с плунжером 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.