Двигатель внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, в которых применяется рециркуляция отработавших газов. Двигатель внутреннего сгорания содержит турбокомпрессор (9), впускной трубопровод (2) для прохода воздуха от компрессора (1) турбокомпрессора к впускному клапану (5), выпускной трубопровод (7) для прохода выпускных газов от выпускного клапана (6) к турбине (8) турбокомпрессора (9) и рециркуляционный канал (10), содержащий позиционируемую заслонку (11) и теплообменник (12) охлаждения рециркулирующих газов. В рециркуляционном канале (10) перед позиционируемой заслонкой (11) дополнительно установлена двухпозиционная заслонка (13). На участке (14) рециркуляционного канала между позиционируемой заслонкой (11) и впускным клапаном (5) расположена двухпозиционная заслонка (15). На участке (16) рециркуляционного канала между позиционируемой заслонкой (11) и входом (18) в компрессор (1) расположена двухпозиционная заслонка (17). В выпускном трубопроводе (7) после турбины (8) установлена дополнительная позиционируемая заслонка (20). Для сообщения участка выпускного трубопровода, расположенного между турбиной (8) и дополнительной позиционируемой заслонкой (20), с участком рециркуляционного канала, расположенным между позиционируемой заслонкой (11) и двухпозиционной заслонкой 13, двигатель содержит двухпозиционную заслонку (21). Технический результат заключается в улучшении компактности двигателя и в сокращение выбросов оксидов азота. 4 ил.

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, в которых применяется рециркуляция отработавших и/или выпускных газов из выпускного клапана в цилиндр двигателя через впускной клапан.

Отработавшими газами называются газы после выхода из турбины турбокомпрессора. Выпускными газами называются газы на выходе из выпускного клапана двигателя до входа в турбину турбокомпрессора.

Известны двигатели внутреннего сгорания, в которых осуществляются различные схемы рециркуляции отработавших или выпускных газов. В патентах США №6141959 (опубл. 07.11.2000 г.) и №9002622 (опубл. 07.04.2015 г.) рециркуляцию выпускных газов осуществляют по внутреннему контуру между выпускным и впускным коллекторами, где давление газов при турбонаддуве значительно выше атмосферного. В международной заявке ВОИС №2013017524 (опубл. 07.02.2013 г.), а также в патенте США №8443789 (опубл. 21.05.2013 г.) рециркуляцию отработавших газов осуществляют по внешнему контуру, а именно из выпускной системы транспортного средства через впускной патрубок компрессора турбокомпрессора при давлении газов, близком к атмосферному. Однако использование в двигателе турбонаддува в сочетании только с внешним контуром рециркуляции отработавших газов или только с внутренним контуром рециркуляции выпускных газов сужает возможности и понижает эффективность использования двигателя внутреннего сгорания.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) принят двигатель внутреннего сгорания, представленный в международной заявке ВОИС №2007064949, опубликованной 07.06.2007 г. Этот двигатель внутреннего сгорания содержит турбокомпрессор, впускной трубопровод для прохода воздуха от компрессора турбокомпрессора к впускному клапану, выпускной трубопровод для прохода выпускных газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора, рециркуляционный канал, содержащий позиционируемую заслонку и теплообменник охлаждения рециркулирующих газов. В этом двигателе подают часть отработавших газов, поступающих с выхода турбины турбокомпрессора, на вход в компрессор, а часть выпускных газов - из выпускного коллектора во впускной коллектор, при этом рециркуляция газов происходит по различным контурам через отдельные теплообменники охлаждения рециркулирующих газов и позиционируемые заслонки. Однако использование многоконтурных систем рециркуляции газов с двумя и более теплообменниками охлаждения рециркулирующих газов, увеличивающих габариты и массу двигателя и его мотоотсека, сужает возможности и понижает эффективность использования двигателя внутреннего сгорания.

При создании двигателя внутреннего сгорания решалась задача совмещения участков контуров рециркуляции для обеспечения возможности прохождения рециркулирующих газов через общий для всех контуров рециркуляции теплообменник охлаждения рециркулирующих газов.

Технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, заключается в повышении эффективности работы двигателя, его компактности, сокращении выбросов оксидов азота и улучшении топливной экономичности путем расширения возможностей использования рециркулирующих газов.

Указанный технический результат достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий турбокомпрессор, впускной трубопровод для прохода воздуха от компрессора турбокомпрессора к впускному клапану, выпускной трубопровод для прохода выпускных газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора, рециркуляционный канал, содержащий позиционируемую заслонку и теплообменник охлаждения рециркулирующих газов, содержит дополнительно двухпозиционную заслонку, расположенную в рециркуляционном канале перед позиционируемой заслонкой, двухпозиционную заслонку, расположенную на участке рециркуляционного канала между упомянутой позиционируемой заслонкой и впускным клапаном, двухпозиционную заслонку, расположенную на участке рециркуляционного канала между упомянутой позиционируемой заслонкой и входом в компрессор, дополнительную позиционируемую заслонку, расположенную в выпускном трубопроводе после турбины, двухпозиционную заслонку для сообщения участка выпускного трубопровода, расположенного между турбиной и дополнительной позиционируемой заслонкой, с участком рециркуляционного канала, расположенным между упомянутой позиционируемой заслонкой и расположенной перед ней двухпозиционной заслонкой.

При таком выполнении двигателя внутреннего сгорания, снабженного турбокомпрессором, совмещены участки контуров рециркуляции, что обеспечивает возможность прохождения рециркулирующих газов через общий для всех контуров рециркуляции теплообменник охлаждения рециркулирующих газов. Это совмещение участков контуров рециркуляции повышает эффективность работы двигателя и его компактность, при этом сокращаются выбросы оксидов азота и улучшается топливная экономичность двигателя.

На фигуре 1 показан двигатель внутреннего сгорания с расположением его заслонок в первой позиции.

На фигуре 2 показан двигатель внутреннего сгорания с расположением его заслонок во второй позиции.

На фигуре 3 показан двигатель внутреннего сгорания с расположением его заслонок в третьей позиции.

На фигуре 4 показан двигатель внутреннего сгорания с расположением его заслонок в четвертой позиции.

Двигатель внутреннего сгорания, показанный на фигурах 1-4, содержит компрессор 1, осуществляющий подачу сжатого воздуха или его смеси с рециркулирующими газами по впускному трубопроводу 2 через теплообменник 3 охлаждения наддувочного воздуха и позиционируемую заслонку 4 к впускному клапану 5 двигателя.

С выпускным клапаном 6 двигателя сообщен выпускной трубопровод 7 для прохода выпускных газов к турбине 8 турбокомпрессора 9, осуществляющей привод компрессора 1. С выпускным трубопроводом 7 сообщен рециркуляционный канал 10, содержащий позиционируемую заслонку 11, теплообменник 12 охлаждения рециркулирующих газов, расположенный в канале 10 после заслонки 11, и двухпозиционную заслонку 13, расположенную перед позиционируемой заслонкой 11. На участке 14 рециркуляционного канала установлена двухпозиционная заслонка 15, сообщающая рециркуляционный канал с впускным клапаном 5. На другом участке 16 рециркуляционного канала установлена двухпозиционная заслонка 17, сообщающая рециркуляционный канал со входом 18 в компрессор 1 турбокомпрессора 9.

В выпускном трубопроводе на выходе 19 из турбины 8 расположена дополнительная позиционируемая заслонка 20. Участок выпускного трубопровода, расположенный между выходом 19 из турбины 8 и дополнительной позиционируемой заслонкой 20, сообщен с участком рециркуляционного канала 10, расположенным между позиционируемой заслонкой 11 и двухпозиционной заслонкой 13, посредством двухпозиционной заслонки 21, установленной в канале 22 подачи части отработавших газов от турбины 8.

Позиционируемые заслонки 4, 11, 20 имеют электропневматические приводы 23, подключенные к электронному блоку 24 управления двигателем. К этому же блоку подключены приводы 25, изменяющие положение двухпозиционных заслонок 13, 15, 17 и 21.

Взаимодействие и порядок работы заслонок в двигателе внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

На ряде режимов, например, при неработающем двигателе все три контура рециркуляции газов блокируются. Позиционируемая заслонка 11, двухпозиционные заслонки 13, 15, 17, 21 - все закрыты. Заслонки 4, 20, установленные для усиления рециркуляционных перепадов, либо полностью открыты, либо позиционируются в зависимости от условий работы двигателя (фигура 1).

На режимах малых нагрузок при низких и средних частотах вращения двигателя работает внутренний контур рециркуляции (фигура 2). Двухпозиционные заслонки 13, 15 полностью открыты, а двухпозиционные заслонки 17, 21 полностью закрыты. Позиционируемая заслонка 11 и заслонка 4 усиления рециркуляционного перепада находятся в одном из позиционируемых положений. Заслонка 20 полностью открыта либо находится в одном из позиционируемых положений. При этом выпускные газы высокого давления подаются из выпускного коллектора во впускной коллектор.

На режимах больших нагрузок при тех же частотах вращения двигателя работает внешний контур рециркуляции газов (фигура 3). Двухпозиционные заслонки 17, 21 полностью открыты, а двухпозиционные заслонки 13, 15 полностью закрыты. Позиционируемая заслонка 11 и заслонка 20 усиления рециркуляционного перепада находятся в одном из позиционируемых положений. Заслонка 4 либо полностью открыта, либо находится в одном из позиционируемых положений. При этом отработавшие газы низкого давления подаются с выхода 19 турбины 8 турбокомпрессора 9 на вход 18 компрессора 1. Данный тип рециркуляции используется также на режиме разгона двигателя.

На режимах средних нагрузок при всех частотах вращения двигателя, а также на режимах больших и малых нагрузок при высокой частоте вращения двигателя работает смешанный контур рециркуляции (фигура 4). Двухпозиционные заслонки 13, 17 полностью открыты, при этом двухпозиционные заслонки 15, 21 полностью закрыты. Заслонки 4, 11 находятся в одном из позиционируемых положений. Заслонка 20 либо полностью открыта, либо может находиться в одном из позиционируемых положений. При этом выпускные газы высокого давления подаются из выпускного коллектора через позиционируемую заслонку 11 и двухпозиционную заслонку 17, установленные в рециркуляционном канале 10, на вход 18 компрессора 1.

Позиционирование всех заслонок отслеживают по сигналам с датчиков положения электропневматических приводов 23, 25 и осуществляют электронным блоком 24 управления в поле многопараметровой характеристики двигателя - карты двигателя - в зависимости от сигналов с датчиков частоты вращения коленчатого вала двигателя, нагрузки, детонации, температуры охлаждающей жидкости, расхода воздуха, давления и температуры наддувочного воздуха.

Таким образом, снабдив двигатель внутреннего сгорания двухпозиционной заслонкой, расположенной в рециркуляционном канале перед позиционируемой заслонкой, двухпозиционной заслонкой, расположенной на участке рециркуляционного канала между упомянутой позиционируемой заслонкой и впускным клапаном, двухпозиционной заслонкой, расположенной на участке рециркуляционного канала между упомянутой позиционируемой заслонкой и входом в компрессор, дополнительной позиционируемой заслонкой, расположенной в выпускном трубопроводе после турбины, двухпозиционной заслонкой для сообщения участка выпускного трубопровода, расположенного между турбиной и дополнительной позиционируемой заслонкой, с участком рециркуляционного канала, расположенным между упомянутой позиционируемой заслонкой и расположенной перед ней двухпозиционной заслонкой, обеспечено совмещение участков контуров рециркуляции и прохождение рециркулирующих газов через общий для всех контуров рециркуляции теплообменник охлаждения рециркулирующих газов.

В результате такого усовершенствования повышается эффективность работы двигателя внутреннего сгорания, его компактность, сокращаются выбросы оксидов азота в атмосферу и улучшается топливная экономичность двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий турбокомпрессор, впускной трубопровод для прохода воздуха от компрессора турбокомпрессора к впускному клапану, выпускной трубопровод для прохода выпускных газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора, рециркуляционный канал, содержащий позиционируемую заслонку и теплообменник охлаждения рециркулирующих газов, отличающийся тем, что он содержит двухпозиционную заслонку, расположенную в рециркуляционном канале перед позиционируемой заслонкой, двухпозиционную заслонку, расположенную на участке рециркуляционного канала между упомянутой позиционируемой заслонкой и впускным клапаном, двухпозиционную заслонку, расположенную на участке рециркуляционного канала между упомянутой позиционируемой заслонкой и входом в компрессор, дополнительную позиционируемую заслонку, расположенную в выпускном трубопроводе после турбины, двухпозиционную заслонку для сообщения участка выпускного трубопровода, расположенного между турбиной и дополнительной позиционируемой заслонкой, с участком рециркуляционного канала, расположенным между упомянутой позиционируемой заслонкой и расположенной перед ней двухпозиционной заслонкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом. Способ управления двигателем внутреннего сгорания, снабженного турбокомпрессором, заключается в том, что при пуске холодного двигателя дросселируют поток отработавших газов, поступающих из турбины (8) турбокомпрессора (9).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ эксплуатации предназначен для двигателя с турбонагнетателем, имеющего электронный блок управления, включающий в себя команды, хранящиеся в памяти.

Изобретение относится к области управления подачей газов в двигатель внутреннего сгорания автотранспортного средства, в частности к диагностике утечек подаваемого воздуха.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания для теплообмена отработавших газов двигателя или для теплообмена надувочного воздуха, подаваемого в двигатель.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, оборудованных системами рециркуляции отработавших газов. Способ диагностики системы рециркуляции отработавших газов (системы EGR) заключается в том, что обеспечивают двигателю (10) возможность работать в течение времени, превышающего пороговое значение времени, когда перепускной клапан (84) системы EGR находится в первом состоянии.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ приведения в действие двигателя включает в себя обеспечение первого заряда воздуха под барометрическим давлением или ниже него в цилиндр (14) двигателя через первый впускной канал (30) и обеспечение второго, подвергнутого наддуву, заряда воздуха в тот же цилиндр (14) через второй, отдельный, впускной канал (31).

Изобретение может быть использовано в системах управления для рециркуляции отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом. Способ предназначен для приведения в действие двигателя (10), содержащего первый турбонагнетатель (120) с первым компрессором (122) и второй турбонагнетатель (130) со вторым компрессором (132).

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно к системам рециркуляции отработавших газов для двигателей внутреннего сгорания. Расходомер (70) Вентури для размещения в охлаждаемой системе рециркуляции отработавших газов (РОГ), которая включает трубопровод рециркуляции отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в системе рециркуляции отработавших газов двигателя транспортного средства. Способ управления двигателем (10) транспортного средства заключается в том, что подают отработавший газ контура рециркуляции низкого давления в область после впускного дросселя (63), но перед компрессором (162) турбонагнетателя.

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к автомобилестроению. Система (100) двигателя (10) содержит цилиндр (14) двигателя (10), форсунку (166) непосредственного впрыска, выполненную с возможностью непосредственного впрыска некоторого количества топлива в цилиндр (14).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом. Способ управления двигателем внутреннего сгорания, снабженного турбокомпрессором, заключается в том, что при пуске холодного двигателя дросселируют поток отработавших газов, поступающих из турбины (8) турбокомпрессора (9).

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), конкретно к системам зажигания, и может быть использовано в двигателестроительной промышленности и, в частности, в автомобилестроении.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ приведения в действие двигателя включает в себя обеспечение первого заряда воздуха под барометрическим давлением или ниже него в цилиндр (14) двигателя через первый впускной канал (30) и обеспечение второго, подвергнутого наддуву, заряда воздуха в тот же цилиндр (14) через второй, отдельный, впускной канал (31).

Изобретение может быть использовано в системах управления для рециркуляции отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом. Способ предназначен для приведения в действие двигателя (10), содержащего первый турбонагнетатель (120) с первым компрессором (122) и второй турбонагнетатель (130) со вторым компрессором (132).

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно к системам рециркуляции отработавших газов для двигателей внутреннего сгорания. Расходомер (70) Вентури для размещения в охлаждаемой системе рециркуляции отработавших газов (РОГ), которая включает трубопровод рециркуляции отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в системе рециркуляции отработавших газов двигателя транспортного средства. Способ управления двигателем (10) транспортного средства заключается в том, что подают отработавший газ контура рециркуляции низкого давления в область после впускного дросселя (63), но перед компрессором (162) турбонагнетателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ снижения выбросов транспортного средства включает в себя при первом условии уменьшение количества рециркулируемых отработавших газов полного заряда цилиндра в ответ на уровни NOx на выходе двигателя, находящиеся ниже первого порогового значения, и увеличение количества рециркулируемых отработавших газов полного заряда цилиндра в ответ на уровни NOx на выходе двигателя, находящиеся выше второго порогового значения.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Когда клапан (21) управления EGR фиксируется и степень EGRVO открытия клапана (21) управления EGR больше порогового значения EGRVOth открытия клапана, предельное значение Qlim количества всасываемого воздуха устанавливается в предписанное количество Qlim1.

Изобретение может быть использовано в диагностике системы рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Способ диагностики двигателя (10), имеющего клапан (60) для разбавления воздуха на впуске отработавшими газами двигателя, заключается в том, что устанавливают признак дефекта клапана (60), когда при подаче топлива в двигатель (10) на клапан (60) подают команду на закрытие, но выходной сигнал датчика (66) кислорода соответствует концентрации кислорода, меньшей, чем концентрация кислорода в наружном воздухе.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Способ для двигателя заключается в следующем.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Предложено управляющее устройство для ДВС, в котором рециркулируемый выхлопной газ (EGR) и сконденсировавшуюся воду, получаемую в охладителе EGR (28, 23), подают в цилиндр ДВС 2. Данное управляющее устройство вычисляет коэффициент избытка топлива для двигателя внутреннего сгорания и осуществляет управление клапаном EGR (27) и клапаном подачи сконденсировавшейся воды (38) так, что, когда коэффициент избытка топлива большой, скорость подачи сконденсировавшейся воды увеличивается, а скорость подачи газа EGR уменьшается по сравнению со случаем, когда коэффициент избытка топлива маленький. Технический результат – снижение дымности и содержания углеводородов (HC) в выхлопных газах. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 15 ил.
Наверх