Турбокомпаундный двигатель с воспламенением от сжатия

 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания с компаундной турбиной и может быть использовано в системах питания турбокомпаундных дизелей. В турбокомпаундный двигатель с воспламенением от сжатия, содержащий топливный насос высокого давления с рейкой и всережимным регулятором подачи топлива, включающим вал всережимного регулятора и центробежный механизм, силовую турбину, кинематически связанную с коленчатым валом двигателя, планетарный механизм, причем вал силовой турбины соединен с солнечной шестерней планетарного механизма, а коленчатый вал двигателя - с водилом, дополнительно введен редуктор, осуществляющий кинематическую связь вала всережимного регулятора с выходным валом двигателя (эпициклом планетарного механизма). Изобретение направлено на улучшение приспособляемости турбокомпаундного двигателя к изменению дорожных условий. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания с компаундной турбиной, и может быть использовано в системах питания турбокомпаундных дизелей.

Известны турбокомпаундные двигатели, в которых компаундная турбина связана с выходным валом поршневого двигателя с помощью понижающей шестеренчатой передачей с гидромуфтой. Однако, в этом случае, скоростной режим турбины всегда оказывается пропорциональным частоте вращения вала поршневого двигателя, что снижает эффективность энергопреобразования в ней при малой скорости.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является турбокомпаундный двигатель с воспламенением от сжатия, содержащий топливный насос высокого давления (ТНВД) с центробежным регулятором подачи топлива, оснащенный агрегатом наддува и силовой турбиной, кинематически связанной с коленчатым валом двигателя через планетарный механизм, причем вал силовой турбины соединен с солнечной шестерней планетарного механизма, а коленчатый вал двигателя - с водилом. В этом двигателе планетарный механизм обеспечивает сложение крутящих моментов двигателя и силовой турбины и передачу суммарного момента на выходной вал эпицикла.

При такой компоновке крутящий момент передается через эпицикл, что исключает жесткую связь частоты вращения выходного и коленчатого валов двигателя. В этом случае изменение дорожных условий, а следовательно, и частоты вращения выходного вала двигателя (эпицикла), не в полной мере вызовут эквивалентное изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому изменение частоты вращения кулачкового вала ТНВД не будет полностью соответствовать изменившимся дорожным условиям, а следовательно, обеспечиваемая центробежным исполнительным механизмом коррекция подачи топлива за счет перемещения рейки топливного насоса не обеспечит восстановления заданной водителем скорости движения.

Изобретение направлено на улучшение приспособляемости турбокомпаундных дизелей к изменяющимся дорожным условиям.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в турбокомпаундный двигатель с воспламенением от сжатия дополнительно введен редуктор привода всережимного регулятора, соединяющий вал регулятора с выходным валом двигателя (эпициклом). При этом вал регулятора не связан с кулачковым валом ТНВД, приводимым во вращение от выходного вала двигателя через соответствующую передачу.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый турбокомпаундный двигатель, отличается наличием новых элементов: редуктора привода всережимного регулятора и связями между элементами, что говорит о его соответствии критерию "новизна".

На чертеже показана принципиальная схема турбокомпаундного двигателя с воспламенением от сжатия с приводом всережимного регулятора частоты вращения ТНВД применительно к турбокомпаундному дизелю с газотурбинным наддувом и применительно к турбокомпаундному дизелю с приводным нагнетателем.

Турбокомпаундный двигатель с воспламенением от сжатия 1, содержит ТНВД 2 с всережимным регулятором подачи топлива 3, агрегат наддува 4 и силовую турбину 5, кинематически связанную с коленчатым валом двигателя 6 через планетарный механизм 7, причем вал силовой турбины 5 соединен с солнечной шестерней 8, а коленчатый вал двигателя 6 - с водилом 9, вал 10 всережимного регулятора 3 установлен на отдельных опорах 11 в корпусе регулятора и не имеет кинематической связи с кулачковым валом ТНВД 12, привод вала 10 всережимного регулятора осуществляется через редуктор 13 от выходного вала двигателя (эпицикла) 14, а перемещение рейки ТНВД 15 осуществляется через центробежный механизм 16.

Поддержание скорости движения транспортного средства, задаваемой водителем, осуществляется следующим образом. При изменении дорожных условий происходит изменение скорости движения, а следовательно и частоты вращения выходного вала двигателя (эпицикла) 14, связанного через редуктор 13 с валом 10 всережимного регулятора 3. В связи с этим грузы центробежного механизма 16 займут новое положение, соответствующее действующим на них центробежным силам, и установят в новое положение рейку 15 ТНВД 2. При этом в случае увеличения дорожного сопротивления, рейка 15 ТНВД 2 будет перемещена в сторону увеличения подачи топлива, а при снижении дорожного сопротивления - в сторону уменьшения цикловой подачи топлива. Изменение цикловой подачи топлива будет осуществляться до тех пор, пока не будет достигнуто равенство центробежной силы и силы затяжки пружины, т. е. до восстановления скорости движения транспортного средства до уровня, заданного водителем.

Таким образом, применение заявляемого привода ТНВД турбокомпаундного двигателя с воспламенением от сжатия обеспечит улучшение приспособляемости двигателя к изменяющимся дорожным условиям, что снизит утомляемость водителей при движении автомобилей в сложных дорожных условиях и в колонне.

Формула изобретения

1. Турбокомпаудный двигатель с воспламенением от сжатия, содержащий топливный насос высокого давления с рейкой и всережимным регулятором подачи топлива, включающим вал всережимного регулятора и центробежный механизм, силовую турбину, кинематически связанную с коленчатым валом двигателя, планетарный механизм, причем вал силовой турбины соединен с солнечной шестерней планетарного механизма, а коленчатый вал двигателя - с водилом, отличающийся тем, что в него дополнительно введен редуктор, осуществляющий кинематическую связь вала всережимного регулятора с выходным валом двигателя (эпициклом планетарного механизма).

2. Турбокомпаудный двигатель по п.1, отличающийся тем, что в турбокомпаудный двигатель дополнительно введен агрегат наддува с приводом от коленчатого вала двигателя.

3. Турбокомпаудный двигатель по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введен турбокопрессор с приводом от отработавших газов, последовательно соединены с силовой турбиной.

РИСУНКИ

Рисунок 1