Система дополнительного наддува дизеля

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам наддува дизеля. Изобретение позволяет увеличить КПД системы наддува. Система наддува дизеля включает резервуары для хранения сжатого воздуха, соединенные с воздухораспределителем через электропневматический вентиль подачи воздуха и клапан максимального давления, основной раздаточный трубопровод и цилиндры дизеля. Основной раздаточный трубопровод разделен на два параллельных раздаточных трубопровода. Один из трубопроводов соединен посредством патрубков через калиброванные сопла с группой нечетных цилиндров дизеля, а другой соединен посредством патрубков через калиброванные сопла с группой четных цилиндров дизеля. К каждому цилиндру подходит по два патрубка, при этом один из патрубков подходит от раздаточного трубопровода к впускному клапану под углом 45°. На входе каждого раздаточного трубопровода установлены обратные клапаны. Для обеспечения точной и четкой подачи дополнительного воздуха в зависимости от режимов работы дизеля применяется система автоматического управления (САУ). 4 ил.

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам наддува дизеля.

Известна система дополнительного наддува дизеля (С.В.Буторов «Совершенствование системы наддува дизеля», «Локомотив», №7, 2001 г., стр.36-39), применяемая для совершенствования системы наддува дизеля K 6 S 310 DR на переходных режимах работы ДВС. Система включает резервуары для хранения сжатого воздуха, соединенные с воздухораспределителем через электропневматический вентиль подачи воздуха, и клапан максимального давления, основной раздаточный трубопровод, соединенный последовательно с цилиндрами дизеля. Управление подачей дополнительного воздуха в данной системе осуществляется в соответствии с электрической схемой тепловоза ЧМЭЗ.

Недостатками известной системы являются:

- несовершенная геометрическая (прямоугольная) форма подводных патрубков от раздаточного трубопровода к соплам, что приводит к потере на трение в прямом угле и невозможности преобразования импульсов давления в кинетическую энергию высокоскоростного потока пониженного статического давления и, как следствие, отсутствию эжектирующего эффекта в подающих соплах;

- управление подачей воздуха в данной системе осуществляется в соответствии с работой электрической схемы тепловоза, что, естественно, из-за замедления срабатывания электроаппаратов приводит к некорректной подаче дополнительного воздуха в цилиндры, тем самым не обеспечивая качественного устранения отрицательных факторов переходных процессов работы дизеля;

- подвод сопел осуществляется к общему патрубку клапанной коробки цилиндра, а не к каждому из впускных клапанов цилиндра, что тоже влечет к определенным потерям наддувочного воздуха;

- низкая эффективность из-за того, что в ней не учтен порядок работы цилиндров дизеля, это приводит к подаче дополнительного воздуха в цилиндры, когда часть впускных и выпускных клапанов закрыта, в результате чего возникает аэродинамический удар воздуха о закрытые клапаны с последующим отбоем воздуха в сопла цилиндров дизеля и возникновением турбулентности в раздаточном трубопроводе, следствием является уменьшение коэффициента воздушного заряда из-за потерь воздуха и увеличение времени на продувку работающих при данном такте цилиндров дизеля, обеспечивая лишь минимальную продувку;

- отсутствие калиброванных сопел с определенным сечением сопла для каждого цилиндра, в результате чего производится подача воздуха разным объемом в каждый цилиндр ДВС с понижением давления на каждый миллиметр длины трубопровода от начальной точки подачи воздуха, вследствие чего имеется разность коэффициента наддувочного воздуха по каждому цилиндру, что приводит к снижению КПД каждого цилиндра с неполным сгоранием рабочего тела и увеличением дымности выхлопа.

Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению.

Техническим результатом изобретения является возможность произвести эжектирование наддувочного воздуха путем преобразования импульсов давления в кинетическую энергию высокоскоростного потока пониженного статического давления, уменьшение потерь воздуха на трение, устранение аэродинамического удара, обеспечение равного коэффициента наддувочного воздуха в цилиндрах независимо от длины раздаточного трубопровода, а также устранение отрицательных факторов переходных процессов работы дизеля и, как следствие, увеличение КПД системы наддува дизеля.

Поставленная задача решается тем, что в системе наддува дизеля, включающей резервуары для хранения сжатого воздуха, соединенные с воздухораспределителем через электропневматический вентиль подачи воздуха и клапан максимального давления, основной раздаточный трубопровод и цилиндры дизеля, согласно изобретению, основной раздаточный трубопровод разделен на два параллельных раздаточных трубопровода, один из которых соединен посредством патрубков через калиброванные сопла с группой нечетных цилиндров дизеля, а другой соединен посредством патрубков через калиброванные сопла с группой четных цилиндров дизеля, к каждому цилиндру подходит по два патрубка, при этом один из патрубков подходит от раздаточного трубопровода к впускному клапану под углом 45°, на входе каждого раздаточного трубопровода установлены обратные клапаны, для обеспечения точной и четкой подачи дополнительного воздуха в зависимости от режимов работы дизеля применяется система автоматического управления (САУ).

САУ состоит из: электронного датчика топливных насосов (ДТН), представляющего собой трансформаторный преобразователь линейных перемещений, датчика турбокомпрессора (ДТК), представляющего собой индукционный датчик измерения оборотов; блока опорных напряжений (БОН), представляющего собой селективный узел отбора более сильного сигнала от датчика ДТК или ДТН, выходного устройства, представляющего собой триггер с усилителем мощности сигнала, подающего сигнал на вентиль подачи воздуха. Датчик ДТН выдает сигнал, пропорциональный скорости перемещения реек топливных насосов и работающий на включение подачи дополнительного воздуха. Датчик ДТК подает сигнал, пропорциональный угловому ускорению ротора турбокомпрессора, и работает на разбор схемы подачи воздуха. БОН сравнивает сигналы датчиков ДТК и ДТН, выбирает более сильный сигнал, который посылает на триггер выходного устройства. Выходное устройство усиливает сигнал и подает его в исполнительную часть, то есть на вентиль подачи воздуха. Использование САУ позволит обеспечить более точную и четкую подачу дополнительного воздуха в зависимости от малейших изменений работы ДВС.

Чертежи, поясняющие изобретение:

фиг.1 - функциональная схема САУ подачи дополнительного воздуха;

1. БД - блок датчика турбокомпрессора.

2. ДТН - датчик топливных насосов.

3. ДТК - датчик турбокомпрессора.

4. БС - блок селекции.

5. НУ1, НУ2 - нормирующие усилители.

6. Д1, Д2 - дифференциаторы.

7. К1,К2 - компараторы.

8. БОН - блок опорных напряжений.

9. ТР - триггер.

10. УМ - усилитель мощности.

11. ИЧ - исполнительная часть.

12. Э/схема пуска дизеля.

Фиг.2 - существующая схема системы наддува дизеля К 6 S 310 DR тепловоза ЧМЭЗ;

13. Воздухоохладитель.

14. Турбокомпрессор.

15. Наддувочный коллектор.

16. Выхлопной коллектор.

17. Цилиндры дизеля.

фиг.3 - система дополнительного наддува дизеля;

фиг.4 - общая схема системы наддува дизеля К 6 S 310 DR.

Система наддува дизеля включает резервуары для хранения сжатого воздуха 18, давление которого контролируется по манометру 19, электропневматический вентиль подачи воздуха 20, клапан максимального давления 21, разобщительный кран 22, воздухораспределитель 23, основной раздаточный трубопровод 24, раздаточные трубопроводы 25 и 26, соответственно четных и нечетных цилиндров, соединительные патрубки 27, 28, калиброванные сопла 29, 30, нечетные цилиндры дизеля 31, четные цилиндры дизеля 32, обратные клапаны для пропуска воздуха в одном направлении 33, 34, расположенные на входе каждого раздаточного трубопровода 25, 26. Утечки воздуха из резервуаров для хранения сжатого воздуха 18 пополняются из питательной магистрали локомотива 35. Чтобы обеспечить их заправку от постороннего источника, предусмотрен заправочный рукав 36, а фильтр 37 предотвращает попадание в воздушные емкости посторонних частиц.

Система наддува дизеля работает следующим образом. При запуске двигателя внутреннего сгорания или наборе позиций контроллера машиниста от системы управления подачи дополнительного воздуха получает питание катушка электропневматического вентиля подачи воздуха 20. При этом воздух из резервуаров 18 через клапан максимального давления 21, разобщительный кран 22 и открывшийся клапан электропневматического вентиля 20 с пониженным давлением поступает в воздухораспределитель 23. Последний срабатывает, и воздух с давлением 0,7-0,9 МПа из резервуаров 18 поступает в основной раздаточный трубопровод 24, а дальше в раздаточные трубопроводы 25, 26 через патрубки 27, 28 и калиброванные сопла 29, 30. В нечетных цилиндрах 31 при работе двигателя внутреннего сгорания на определенном этапе происходит продувка в то время, как в четных цилиндрах 32 до открытия впускных клапанов (на фигуре не показаны) цилиндров 32 происходит нагнетание воздуха с последующим возрастанием давления в раздаточном трубопроводе 26 за счет работы обратного клапана 34, осуществляющем пропуск дополнительного воздуха в одном направлении. В это время через раздаточный трубопровод 25, патрубки 27 и калиброванные сопла 29 в цилиндрах 31 идет продувка. Таким образом, данная работа в раздаточных трубопроводах 25, 26 меняется в соответствии с работой цилиндров дизеля 31, 32, обеспечивая избежание потерь на трение в трубопроводах и увеличения коэффициента наддувочного воздуха, равного по всем цилиндрам. Во избежание аэродинамического удара, деление на раздаточные трубопроводы 25, 26 производят не в их центре, а в точке, ближайшей к воздухораспределителю 23, обеспечивая линейность раздаточного трубопровода.

Данная система наддува дизеля, по сравнению с прототипом, обеспечивает устранение аэродинамического удара, потерь на трение в трубопроводах, турбулентности в клапанных коробках и раздаточных трубопроводах, устранение разности коэффициента наддувочного воздуха по цилиндрам, эжектирующий эффект в подающих соплах, более точную и четкую подачу дополнительного воздуха в зависимости от малейших изменений работы ДВС с качественным протеканием термодинамического процесса за счет улучшения продувки и смесеобразования в камере сгорания.

Система наддува дизеля, включающая резервуары для хранения сжатого воздуха, соединенные с воздухораспределителем через электропневматический вентиль подачи воздуха и клапан максимального давления, основной раздаточный трубопровод и цилиндры дизеля, отличающаяся тем, что основной раздаточный трубопровод разделен на два параллельных раздаточных трубопровода, один из которых соединен посредством патрубков через калиброванные сопла с группой нечетных цилиндров дизеля, а другой соединен посредством патрубков через калиброванные сопла с группой четных цилиндров дизеля, к каждому цилиндру подходит по два патрубка, при этом один из патрубков подходит от раздаточного трубопровода к впускному клапану под углом 45°, на входе каждого раздаточного трубопровода установлены обратные клапаны, для обеспечения точной и четкой подачи дополнительного воздуха в зависимости от режимов работы дизеля применяется система автоматического управления (САУ).