Двигатель с управляемой системой турбонаддува

Изобретение может быть использовано в системах наддува дизельных двигателей. Судовой двигатель (1) снабжен управляемой системой турбонаддува с изменением положения лопаток направляющего соплового аппарата турбины. Двигатель (1) содержит турбокомпрессоры (2), (3), системы воздухоснабжения, газовыхлопа, топливоподачи, электронную управляющую систему (10). Электронная управляющая система (10) получает информацию о крутящем моменте на валу двигателя (1), частотах вращения коленчатого вала и роторов турбокомпрессоров (2), (3), температуры отработавших газов перед турбинами, и исполнительных устройств (8), (9), изменяющих положение лопаток сопловых аппаратов турбин. Исполнительные устройства (8), (9), изменяющие положение лопаток сопловых аппаратов турбин, являются одновременно датчиками, отображающими фактическое угловое положение лопаток направляющих сопловых аппаратов турбин. Сигнал с исполнительных устройств (8), (9) поступает в электронную управляющую систему (10) параллельно сигналам от датчиков (11)-(17) крутящего момента двигателя, температуры отработавших газов, частот вращения коленчатого вала и роторов турбокомпрессоров. Совокупность этих сигналов после обработки в управляющей электронной системе (10) и сравнения с заданными их величинами в виде матрицы рабочих режимов обеспечивает генерирование управляющих электрических сигналов на исполнительные устройства (8), (9), реализующие необходимое положение лопаток сопловых аппаратов турбин, соответствующее режимам работы двигателя, обеспечивая оптимальное согласование гидравлических характеристик дизельного двигателя и компрессорной части двигателя за счет изменения частоты вращения роторов турбокомпрессоров. Технический результат заключается в согласовании гидравлических характеристик двигателя и компрессорной части двигателя за счет изменения частоты вращения роторов турбокомпрессоров. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к системам наддува дизелей.

Наиболее близким аналогом по отношению к заявленному изобретению является двигатель внутреннего сгорания с высокой ограничительной характеристикой и высокой скоростью приема нагрузки (патент Российской Федерации №2383756), в котором управление турбонаддувом осуществляется с помощью регистровой системы турбонаддува, состоящей из двух и более турбокомпрессоров, каждый из которых может отключаться либо подключаться дистанционной системой управления в зависимости от режима работы двигателя, а также с помощью дополнительно установленных камер сгорания, установленных перед турбокомпрессорами.

Недостатком такой системы является релейное изменение общего проходного сечения системы турбокомпрессоров, в результате чего при включении или отключении одной или нескольких турбин внешняя ограничительная характеристика двигателя имеет излом, как показано на фиг. 2.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение мощности и экономичности двигателей, работающих в широком диапазоне частоты вращения и нагрузок с обеспечением ограничительной характеристики без излома. Указанный технический результат достигается за счет того, что на известный двигатель устанавливаются один или более турбокомпрессоров с управляемыми сопловыми направляющими аппаратами турбин, угловое положение лопаток которых обеспечивается исполнительными устройствами, приводимыми в действие с помощью управляющих сигналов от электронной управляющей системы на базе специализированного компьютера, программа которого содержит заданную матрицу режимов работы двигателя, в которую заложены оптимальные взаимосвязанные параметры частот вращения коленчатого вала, мощностей, температур отработавших газов, давлений наддувочного воздуха, частот вращения роторов турбокомпрессоров и угловых положений лопаток направляющих сопловых аппаратов турбин.

На фиг. 1 показаны основные элементы двигателя. Двигатель (1) внутреннего сгорания V-образный, Содержит два турбокомпрессора (2) и (3), подвод газов к каждому осуществляется из выпускных коллекторов (4) и (5), расположенных с двух сторон двигателя (1). Воздух, нагнетаемый компрессорами турбокомпрессоров (2) и (3), проходя через общий охладитель наддувочного воздуха (7), поступает в общий воздушный ресивер (6) в цилиндры (19). Турбины турбокомпрессоров (2) и (3) оборудованы регулируемыми направляющими сопловыми аппаратами, которые управляются исполнительными устройствами (8) и (9), одновременно являющимися датчиками углового положения лопаток направляющего соплового аппарата турбин (2) и (3).

Электронная управляющая система (10) выполнена в виде отдельного модуля.

На выходном валу установлен датчик крутящего момента (16).

На выпускных коллекторах установлены датчики (11) и (12) температур отработавших газов, в воздушном ресивере установлен датчик (13) давления воздуха. Со стороны компрессорных частей турбокомпрессоров (2) и (3) установлены датчики (15) и (14) частоты вращения роторов турбокомпрессоров.

Датчик (17) частоты вращения коленчатого вала двигателя (1) установлен на приводе регулятора (18).

Двигатель работает следующим образом.

В электронную управляющую систему установлена программа в виде матрицы рабочих режимов двигателя, задающая значения частот вращения двигателя в зависимости от крутящего момента на его выходном валу. Для каждого сочетания частоты вращения и крутящего момента заданы давления наддувочного воздуха, являющиеся функцией частоты вращения роторов турбокомпрессоров.

Частота вращения роторов турбокомпрессоров является функцией температуры отработавших газов, массового расхода этих газов и проходного сечения направляющего соплового аппарата, которое в свою очередь определяется угловым положением лопаток направляющего соплового аппарата турбин.

Информация о состоянии двигателя как источника энергии поступает в электронную управляющую систему от исполнительных устройств (8) и (9), изменяющих положение лопаток сопловых аппаратов турбин, а также от датчиков (11), (12), (13), (14), (15), (16), (17). Заданная частота вращения коленчатого вала двигателя обеспечивается изменением цикловой подачи топлива, осуществляемым регулятором частоты вращения (18) под действием управляющего сигнала от электронной управляющей системы (10).

В зависимости от результатов сравнения параметров заданных в матрице режимов и реальных показателей, полученных от датчиков, электронная управляющая система с заданным темпом увеличивает или уменьшает сечения сопловых направляющих аппаратов турбин, обеспечивая оптимальное давление наддува. В случае выхода за заданные пределы параметров температур, частот вращения (при необходимости и других параметров) электронная управляющая система переводит работу двигателя на приемлемый режим.

Предлагаемое техническое решение использовано на головном образце двигателя 12ЛДГ500 (12ЧН26, 5/31) Коломенского завода. Результаты испытаний подтвердили заявленный технический результат.

Судовой двигатель с управляемой системой турбонаддува путем изменения положения лопаток направляющего соплового аппарата турбины, состоящий из дизельного двигателя, одного или более турбокомпрессоров, систем воздухоснабжения, газовыхлопа, топливоподачи, электронной управляющей системы, получающей информацию о крутящем моменте на валу двигателя, частотах вращения коленчатого вала и роторов турбокомпрессоров, температуре отработавших газов перед турбинами, и исполнительных устройств, изменяющих положение лопаток сопловых аппаратов турбин, отличающийся тем, что исполнительные устройства, изменяющие положение лопаток сопловых аппаратов турбин, являются одновременно датчиками, отображающими фактическое угловое положение лопаток направляющих сопловых аппаратов турбин, сигнал с которых поступает в электронную управляющую систему параллельно сигналам от датчиков крутящего момента двигателя, температуры отработавших газов, частот вращения коленчатого вала и роторов турбокомпрессоров, а совокупность этих сигналов после обработки в управляющей электронной системе и сравнения с заданными их величинами в виде матрицы рабочих режимов обеспечивает генерирование управляющих электрических сигналов на исполнительные устройства, реализующие необходимое положение лопаток сопловых аппаратов турбин, соответствующее режимам работы двигателя, обеспечивая оптимальное согласование гидравлических характеристик дизельного двигателя и компрессорной части двигателя за счет изменения частоты вращения роторов турбокомпрессоров.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонагнетателями. Способ приведения в действие клапана перепускной заслонки (26) турбонагнетателя двигателя (10) внутреннего сгорания заключается в том, что принимают данные от одного или более датчиков посредством контроллера (12) и подают команду незакрытого положения для клапана перепускной заслонки (26) турбонагнетателя посредством контроллера (12).

Изобретение относится к контролю рабочего состояния устройства рециркуляции выхлопных газов (EGR) в двигателе с принудительным зажиганием, в особенности контроля износа открытия и закрытия клапана управления рециркуляцией выхлопных газов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с системами рециркуляции отработавших газов (EGR). Способ для двигателя (10) заключается в том, что устанавливают клапан (121), (210) EGR, расположенный ниже по потоку от охладителя (113), (212) EGR, в открытое положение и получают первое показание давления от датчика ниже по потоку от клапана EGR и первое показание перепада давления на клапане EGR от датчика (125), (216) перепада давления на клапане EGR.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с системами рециркуляции отработавших газов (EGR). Способ для двигателя заключается в том, что подают, по меньшей мере, всасываемый воздух в цилиндры (30) двигателя через первую секцию (108) разделенной напорной камеры (138).

Изобретение относится к управлению оконечным каскадом потребителя электроэнергии на автомобиле. Технический результат заключается в обеспечении автоматической защиты и предотвращения повреждения кислородного датчика.

Изобретение может быть использовано в системе управления двигателем внутреннего сгорания. Согласно изобретению на борту транспортного средства осуществляют идентификацию объема газового топлива в баке на основании объема жидкого топлива в баке, причем жидкое топливо и газовое топливо хранятся в одном топливном баке.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что направляют воздух из компрессора (162) через теплообменник (166) в камеру (30) сгорания двигателя.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателем внутреннего сгорания. Предложены способы эксплуатации двигателя, согласно которым при работе двигателя, в зависимости от запроса на включение впрыска газообразного топлива, задерживают включение впрыска газообразного топлива до тех пор, пока давление во впускном воздушном коллекторе не достигнет определенного порогового значения, и затем включают впрыск газообразного топлива, когда давление во впускном воздушном коллекторе достигнет порогового значения.

Изобретение относится к определению влажности окружающего воздуха посредством датчика выхлопных газов, связанного с системой выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ очистки предназначен для перепускного регулирующего клапана турбонагнетателя, используемого для изменения положения перепускного клапана (26), изменяющего величину обходного потока вокруг турбины или компрессора турбонагнетателя для двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонагнетателями. Способ приведения в действие клапана перепускной заслонки (26) турбонагнетателя двигателя (10) внутреннего сгорания заключается в том, что принимают данные от одного или более датчиков посредством контроллера (12) и подают команду незакрытого положения для клапана перепускной заслонки (26) турбонагнетателя посредством контроллера (12).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ работы двигателя с наддувом заключается в том, что в ответ на нажатие педали (16) акселератора водителем (14) и на давление наддува, меньшее, чем пороговое значение, закрывают клапан (137) управления объемом (135), соединенный только выше по потоку от турбины (92) к объему (135) в разделенном выпускном коллекторе (29) двигателя (10), до тех пор, пока давление наддува не достигнет порогового значения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонагнетателями. Способ управления перепускной заслонкой предназначен для перепускной заслонки (200), содержащей рычажный механизм (204), клапан (218) перепускной заслонки для отвода отработавших газов от двигателя к турбонагнетателю и контроллер, имеющий инструкции для выполнения этапов способа.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Способ регулирования рабочей температуры устройства создания давления наддува транспортного средства заключается в том, что осуществляют этап (100) нахождения разности (ΔP) давлений между текущим рабочим давлением (Рх) устройства создания наддува и целевым давлением (PLIM) наддува, при котором устройство создания давления наддува будет работать при предельной рабочей температуре (TLIM).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ очистки предназначен для перепускного регулирующего клапана турбонагнетателя, используемого для изменения положения перепускного клапана (26), изменяющего величину обходного потока вокруг турбины или компрессора турбонагнетателя для двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления предназначен для двигателя (10), содержащего контроллер (12), который содержит исполняемые команды, хранимые на постоянном машиночитаемом носителе.

Предложена группа изобретений, включающая способы и системы для регулировки параметров сгорания для повышения стабильности сгорания в условиях, в которых конденсат, образовавшийся в охладителе наддувочного воздуха, может поступать в цилиндры двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонагнетателем. Система перепускной заслонки турбонагнетателя для двигателя имеет контроллер (12), содержащий исполняемые инструкции, сохраненные в невременной памяти.

Изобретение относится к области управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является улучшение динамики управления турбонаддувом.

Настоящее изобретение относится к системе ввода вторичного воздуха для двигателя внутреннего сгорания. Предусмотрены варианты осуществления для разогрева устройства снижения токсичности выхлопных газов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с декомпрессионными тормозами и турбокомпрессорами с изменяемой геометрией турбины. Способ управления декомпрессионным тормозом осуществляется в двигателе (102) с выпускным коллектором (108), соединенным с турбокомпрессором (112).

Изобретение может быть использовано в системах наддува дизельных двигателей. Судовой двигатель снабжен управляемой системой турбонаддува с изменением положения лопаток направляющего соплового аппарата турбины. Двигатель содержит турбокомпрессоры,, системы воздухоснабжения, газовыхлопа, топливоподачи, электронную управляющую систему. Электронная управляющая система получает информацию о крутящем моменте на валу двигателя, частотах вращения коленчатого вала и роторов турбокомпрессоров,, температуры отработавших газов перед турбинами, и исполнительных устройств,, изменяющих положение лопаток сопловых аппаратов турбин. Исполнительные устройства,, изменяющие положение лопаток сопловых аппаратов турбин, являются одновременно датчиками, отображающими фактическое угловое положение лопаток направляющих сопловых аппаратов турбин. Сигнал с исполнительных устройств, поступает в электронную управляющую систему параллельно сигналам от датчиков - крутящего момента двигателя, температуры отработавших газов, частот вращения коленчатого вала и роторов турбокомпрессоров. Совокупность этих сигналов после обработки в управляющей электронной системе и сравнения с заданными их величинами в виде матрицы рабочих режимов обеспечивает генерирование управляющих электрических сигналов на исполнительные устройства,, реализующие необходимое положение лопаток сопловых аппаратов турбин, соответствующее режимам работы двигателя, обеспечивая оптимальное согласование гидравлических характеристик дизельного двигателя и компрессорной части двигателя за счет изменения частоты вращения роторов турбокомпрессоров. Технический результат заключается в согласовании гидравлических характеристик двигателя и компрессорной части двигателя за счет изменения частоты вращения роторов турбокомпрессоров. 2 ил.

Наверх