Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания
ОП КСАН И Е
ИЗОБРЕТЕН ЙЯ
С К13 COBBTÑÊÈÕ
Социалистических
Республик
65О517 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 05.04.73 (21) 1902747/25-06 (23) Приоритет — (32) 06.04.72 (31) 7212113 (33) Франция (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень ¹ 8 (45) Дата опубликования описания 03.05.79 (51) М. Кл.- F 02 В 37/08
Государственный комитет
СССР
Во делам изобретений и атнрнтий (53) УДК 621Л3.052 (088.8) (72) Автор изобретеяия
Иностранец
Жан Мельшиор (Франция) Иностранная фирма
«Эта Франсэ» (Франция) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Изоорстсние относится к машпностроени1o, в частности двигателестроепию, а именно к устройствам для наддува двигателей внутреннего сгорания.
Известны устройства .для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащие турбокомпрессор, газоприемный и воздухонапорный патрубки которого сообщены между собой при помощи обводной трубы с установленным в ней органом дросселиро вания (1).
В известных устройствах для наддува двигателей не предусмотрено автоматическое изменение положения органа дросселирования.
Орган дросселирования в известных устройствах приводится в действие либо вручную, либо автоматически в зависимости от расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания двигателя. При этом потери давления в обводной трубе зависят от расхода воздуха через нее, вследствие чего параметры подачи воздуха в двигатель от турбокомпрессора не всегда совпадают с оптимальными, соответствующими ма Цель изобретения — повышение экономичности двигателя путем согласования расхода воздуха через обводную трубу с режимом его работы. Для достижения постав.—.с!!ной цели орган дросселпроьания соединен с уравновешив»þùèì поршнем, выполненным в виде подвижной стенки полости, подключенной к трубе. Орган дросселирования подпружинен. К уравновешивающему поршшо подсоединен амортизатор. Полость подключена к трубе при помоlo щи отверстия, расположенного на участке, закл1оченном между органом дросселирования и воздухонапорным патрубком. В отверстии может быть установлен золотник. 1 .пнемз;11 1сск11 сосд;1нснный с урав15 новешивающим поршнем, а полость дополнительно при помощи канала сообщен» с участком трубы, заключенным между о; ганом дросселирования и газоприемным и атрубком. 20 На фиг. 1 изображена принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания с устройством для наддува, один из вариантов выполнения; на фиг. 2 — второй вариант выполнения описываемого устройства: на фпг. 3 еще олин вариант выполнения устройства, отличающийся конструкцией .,1агистрали питания топл вом дополнитель. 1:oi 1,»ìåðû сгорания; на фиг. 4 показано сосднне1ше уравновешивающего поршня с амортизатором. 650517 AP = а P+ $, Двигатель 1 внутреннего сгораня снабжен трубокомпрессором, состоящим из турбины 2 и приводимого от последней через вал 8 компрессора 4. Обводная труба 5 соединяет газоприемный б и воздухонапорный 7 патрубки турбокомпрессора. Орган 8 дросселирования представляет собой тарельчатый клапан и установлен в обводной трубе. Обводная труба подключена к газоприемному патрубку через дополнительную камеру 9 сгорания. Тарельчатый клапан посредством штока 10 связан с уравновешивающим поршнем 11 в виде подвижной стенки полости, подключенной к трубе. В варианте, приведенном на фиг. 1, роль такой стенки выполняет торцовая стенка внутренней полости сильфона 12, подключенного в трубе при помощи отверстия 18, располо>кенного на участке, заключенном между органом дросселирования и воздухонапорным патрубком трубокомпрессора. В варианте, приведенном на фиг. 2, полость находится в штоке тарельчатого клапана, имеющем увеличенный диаметр. Клапан подпружинен при помощи пружины 14, усилие которой регулируется винтом 15. Боковые стенки сильфона также выполняют роль пружины, а предварительная затяжка этой пружины зависит от перемещения по резьбе подвижного упора lб. На фиг. 2 показана .установка золотни«а 17 в отверстии 18. Золотник кинематически соединен с уравновешивающим поршнем при помощи пружины 18, При этом полость дополнительно при помощи канала 19 сообщена с участком 20, заключенным между органом дросселирования и газоприемным патрубком б турбины. К уравновешивающему поршню может быть подсоединен амортизатор, как показано на фиг. 1. Шток 10 тарельчатого клапана может быть соединен с поршнем 21, помещенным в цилиндрическую полость 22, заполненную вязкой жидкостью. Разделенные поршнем части полости 22 сообщаются между собой при помощи сквозных отверстий, поэтому поршень служит амортизатором колебаний клапана. Давление вязкой жидкости можно изменять при помощи насоса 28. Это давление может в связи с этим выполнять роль подвижного упора и заменять усилие пружины. Золотник 17 кинематически соединен с устройством для регулирования подачи топлива в дополнительную камеру сгорания. Система подачи топлива содержит топливный насос 24, соединенный при помощи напорного трубопровода 25 с форсункой 2б, установленной в дополнительной камере сгорания. Для регулирования количества топлива, впрыскиваемого через форсунку, предусмотрен сливной трубопровод 27, подключенный при помощи гибкого участка 28 к устройству для регулирования расхода. Это 65 устройство выполнено в виде, дроссельного отверстия 29 и помещенного в него подвижного конуса 80, кинематически соединенного с золотником при помощи штока 8l. Дроссельное отверстие 29 расположено в перегородке 82, отделяющей в полости штока 10 клапана отсеки 88 и 84, один из которых соединен со сливным трубопроводом 27, а второй при помощи дренажной трубы 85 — с топливным баком 8б. При перемещении золотника перемещается подвижный конус 80 и изменяется проходное сечение для слива топлива, подаваемого насосом 24 непосредственно в бак, и соответственно количество топлива, впрыскиваемого в дополнительную камеру сгорания через форсунку 2б, Для перемещения золотника используется перепад давлений, действующих на его торцовые поверхности. Для этого предусмотрена дополнительная магистраль 87, соединяющая полость 88 в штоке с воздуховпускным ресивером 89 двигателя, т. е. с тем участком системы воздухоснабжения, на котором сжатый воздух уже подвергся охлаждению в воздухоохладителе. В магистрали 87 установлен игольчатый клапан 40, а в полости 88 имеется дросселирующее отверстие 41, сообщающее ее с атмосферой. Дополнительная камера 9 сгорания соединена также с выхлопным коллектором 42 двигателя при помощи трубы 48. В процессе работы двигателя 1 он пи тается воздухом, сжатым в компрессоре 4. Часть воздуха из этого компрессора перепускается по обводной трубе 5 в дополнительную камеру сгорания, Изменение количества перепускаемого воздуха и количества топлива, подаваемого в,дополнительную камеру сгорания, позволяет регулировать давление наддува двигателя. Орган 8 дросселирования (тарельчатый клапан), установленный в обводной трубе 5, понижает давление на величину АР, являющуюся нарастающей функцией, предпочтительно линейной или существенно линейной, от давления Р перед органом дросселирования. Эту линейную функцию можно записать в ви.де где а и P — коэффициенты. Так как дроссельный орган выполнен в виде тарельчатого клапана, на торцы его тарелки действуют давления P u P — ЬР, стремящиеся его переместить. Разность этих давлений уравновешивается подвижной стенкой полости, подключенной к трубе. Пружина 14 обеспечивает открытие клапана в момент запуска и требуемый закон изменения проходного сечения клапана, для чего и предусмотрен регулировочный винт 15. 6505I7 В дополнительную камеру 9 сгорания поступают: первичный воздух в зону сгорания через окна золотника 17; выхлопной газ из трубы для введения этого выхлопного газа в зону смешения, расположенную ниже зоны сгорания; вторичный воздух, поступающий через клапан, для введения свежего воздуха на уровне упомянутой зоны смешения. Для впуска первичного воздуха предусмотрен центральный клапан 19, расположенный коаксиально с камерой сгорания, для впуска выхлопных газов — первый кольцевой трубопровод, окружающий центральный трубопровод, в котором образована зона горения, а для впуска вторичного воздуха — второй кольцевой трубопровод, охватывающий первый кольцевой трубопровод. Орган дросселирования (тарельчатый клапан) регулирует расход вторичного воздуха путем обеспечения перепада давлений. Золотник 17 регулирует расход вторичного воздуха. Проходное сечение золотника зависит от перепада ЬР, регулируемого клапаном. Таким образом, между проходным сечением S„ для первичного воздуха и проход ным сечением S, для вторичного воздуха существует определенная зависимость. Если AP обозначает разность давления по обе стороны клапана, à P — есть давление в верхней части обводного трубопровода, можно записать нарастающую линейную функцию, связывающую ХР и P следующим образом: AP=aP+P, где а и р — два коэффициента. С другой стороны, можно записать, что эта разность давления AP пропорциональна удельной массе т свежего воздуха и квадрату его скорости v. ЛР= kmv где и — в первом приближении постоянная величина. Таким образом, из обоих приведенных уравнений можно вывести величину скорости v: Pq 3 1 1гт Но сумма проходных сечений Sð и $,, связана с общим расходом Q свежего воздуха по обводной трубе следующим уравнением: I S„„+S„= mv где S,, — функция Р, или S j P j, f P j есть заданный закон, связывающий проходное сечение S„P или заменяя скорость ее величиной в зависимости от давления р; .=Q -",-(Р+И В этих условиях расход первичного воздуха Яр завйсит только от давления Р по уравнению 1 ) р=1Ю,, (Р+Ю Расход вторичного воздуха Q, всегда равен разности между общим расходом через обводную трубу и расходом первичного воздуха Q„, Q-= Q — Qp25 Сумма проходных сечений S„+S, (соответственно для первичного и вторичного воздуха) определяется, таким образом, величинами давления выпуска P компрессора и расходом Q свежего воздуха в обводной трубе. Таким образом видно, что достаточно воздействовать на одно из этих проходных сечений S„ « S,, второе регулируется само под .действием перепада давлений. Для этого, как показано на фиг. 2, золотник 17 может быть выполнен в виде поршня, одна из поверхностей которого подвергается воздействию давления первпч40 ного воздуха, а другая его поверхность подвержена воздействию противодавления Р, и пружины 18. Перекрытие или открывание отверстия пли отверстий 13 посредством золотника 45 можно осуществлять, снабдив его одним или несколькими отверстиями, выполненными в юбке поршня. Противодавление, воздействующее на этот золотник, может быть равно атмосфер50 ному давлению. Однако в некоторых случаях и с целью перемещения зоны регулирования можно выбрать противодавление Р„, которое выше атмосферного давления; для этого преду55 смотрено подключение полости 38, ограниченной торцом золотника, к впускному ресиверу 39 двигателя и сообщение этой полости с атмосферой при помощи дросселирующего отверстия 41. Сжатый воздух постоянно выходит из полости 38 через отверстие 41, в результате чего в ней устанавливается некоторое избыточное давление Р„которое ниже давления наддува. Когда давление, воздействующее на золотник увеличивается, он смещается влево 650517 и уменьшает проходное сечение отверстия 18 и тем самым снижает расход первичного воздуха. Вариант изобретения, показанный на фиг. 2, позволяет путем воздействия на геометрию золотника и на характеристики пружины, выбирать закон зависимости между проходным сечением Sð и давлением Р— ЬР, или разностью этим давлением Р— КР и противодавлением Р, в регулировочной полости 88. 1(аждой- вели шне проходного сечения Я„соответствует величина расхода первичного воздуха Q„, и следовательно, величина расхода топлива, вводимого в камеру сгорания, причем этот расход топлива обеспечивается геометрией подвижного конуса 80, перемещаемого золотником. При перемещении конуса в отверстии 29 изменяется проходное сечение дросселя и количество топлива, сливаемого по дренажной трубе 85. Соответственно меняется количество топлива, попадающего через форсунку в дополнительную камеру сгорания, т. е. соединение устройства для регулирования расхода топлива с золотником позволяет согласовывать между собой расход воздуха и топлива, поступающих в дополнительную камеру сгорания. В результате соединение органа дросселирования с уравновешивающим поршнем, .как было показано, обеспечивает согласование расхода воздуха через обводную трубу с режимом работы двигателя и соответственно улучшает согласование давления наддува двигателя с режимом раооты. Формула изобретения 1. Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее турбокомпрессор, газоприемный и воздухонапорный патрубки которого сообщены между собой при помощи обводной трубы с установленным в ней органом дросселирования, отл ич а ющееся тем, что, с целью повышения экономичности двигателя путем согласования расхода воздуха через обводную трубу с режимом его работы, орган дросселирования соединен с уравновешивающим поршнем, выполненным в виде 15 подвижной стенки полости, подключенной к трубе. 2. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что орган дросселирования выполнен подпружиненным. 20 3. Устройство по пп. 1 — 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что к уравновешивающему поршню подсоединен амортизатор. 4. Устройство по пп. 1 — 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что полость подключена к 25 трубе при помощи отверстия, расположенного на участке, заключенном между органом дросселирования и воздухонапорным патрубком, 5. Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е еЗО с я тем, что в отверстии установлен золотпик, кинематически соединенный с уравновешивающим поршнем, а полость дополнительно при помощи канала сообщена с участком трубы, заключенным между органом дросселирования и газоприемным патрубком. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе: 40 1. Патент Швейцарии № 508127, кл. Г 02 В 37/00, опублик. 1971. 650517 С 0гг г..) Составитель М. Файн Редактор И Грузова Техред Н. Строганова Корректор С. файн Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» Заказ 35/171 Изд. ¹ 185 Тираж 627 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
