Система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля

Авторы патента:

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения эффективности работы турбокомпрессора транспортного дизеля. Сущность предложения: система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля содержит двигатель внутреннего сгорания 1, турбину 2, компрессор 3, воздушный фильтр 4, соединенный через воздуховод с компрессором 3, глушитель 5, соединенный через выпускной трубопровод с турбиной 2, перекрывающий клапан 6, ресивер отработавших газов 7, в котором происходит аккумулирование энергии отработавших газов, впускной клапан ресивера 8, трубопровод 9 впускного клапана ресивера, выпускной клапан ресивера 10, трубопровод 11 выпускного клапана ресивера, выпускной трубопровод отработавших газов 12, блок управления перепускными клапанами 13, датчик давления отработавших газов 14 в ресивере, топливный насос высокого давления с рейкой 15, датчик перемещения рейки топливного насоса высокого давления 16. Система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля обеспечивает повышение эффективности работы транспортного дизеля на переходных режимах при ускорении транспортного средства и при торможении двигателем при заборе отработавших газов в ресивер, то есть улучшает согласованность работы поршневой части двигателя и системы воздухоснабжения на переходных режимах ускорения и торможения двигателем, улучшает топливную экономичность, уменьшает количество выбросов токсичных компонентов с отработавшими газами, возникающих при неполном сгорании топлива.

Известна система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля, содержащая: двигатель внутреннего сгорания, турбину, компрессор, воздушный фильтр, глушитель, перепускной клапан канала отработавших газов, ресивер отработавших газов, в котором происходит аккумулирование энергии отработавших газов, перепускной клапан ресивера, односторонний клапан, установленный в перепускном канале сжатых газов с ресивера на турбину и блок управления перепускными клапанами (Патент на полезную модель 101093, дата подачи заявки 05.04.2010, опубликовано: 10.01.2011 Бюл. 1).

В системе управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля, используется энергия аккумулированных отработавших газов, которые накапливаются в ресивере. При ускорении транспортного средства, когда водитель воздействует на педаль подачи топлива, от датчиков поступает сигнал на блок управления, который открывает перепускной клапан ресивера, дополнительные отработавшие газы поступают из ресивера на турбину. Поступление отработавших газов в ресивер происходит на режиме торможения двигателем через перепускной клапан канала отработавших газов.

Недостатком в известной системе является то, при заборе отработавших газов на режимах торможения двигателем происходит перекрытие трубопровода перепускным клапаном, по которому отработавшие газы поступают на турбину. Это приводит к исключению из работы турбины и торможению ротора турбокомпрессора, что вызывает сопротивление поступлению свежего заряда воздуха через компрессор. Тем самым происходит рассогласование работы компрессора и двигателя на режимах торможения двигателем (наполнения ресивера отработавшими газами), что может вызвать повышение дымности и выброса токсичных компонентов с отработавшими газами, возникающих при неполном сгорании топлива.

Данная конструкция является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за наиболее близкий аналог (прототип).

Задачей предложения является повышение эффективности работы турбокомпрессора на переходных режимах работы двигателя: на разгоне транспортного средства и на режиме торможения двигателем, когда происходит наполнение ресивера отработавшими газами.

Решение поставленной задачи достигается тем, что система управления работой турбокомпрессора содержащая турбину с выпускным трубопроводом, компрессор с впускным трубопроводом, ресивер отработавших газов, блок

управления клапанами, датчик давления отработавших газов в ресивере и датчик перемещения рейки топливного насоса высокого давления отличается от прототипа тем, что в трубопроводе после турбины установлен перекрывающий клапан, который на режимах торможения двигателем перекрывает трубопровод отработавших газов к глушителю, и установлен трубопровод с впускным клапаном ресивера отработавших газов, по которому поступают отработавшие газы от турбины в ресивер, а на режимах ускорения отработавшие газы дополнительно подаются через выпускной клапан ресивера по трубопроводу выпускного клапана на турбину.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.

Предложение поясняется рисунком, где изображена система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля.

Предлагаемая система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля содержит двигатель внутреннего сгорания 1, турбину 2, компрессор 3, воздушный фильтр 4, соединенный через воздуховод с компрессором 3, глушитель 5, соединенный через выпускной трубопровод с турбиной 2, перекрывающий клапан 6, ресивер отработавших газов 7, в котором происходит аккумулирование энергии отработавших газов, впускной клапан 8 ресивера, трубопровод 9 впускного клапана ресивера, выпускной клапан 10 ресивера, трубопровод 11 выпускного клапана ресивера, выпускной трубопровод отработавших газов 12, блок управления перепускными клапанами 13, датчик давления отработавших газов 14 в ресивере, топливный насос высокого давления с рейкой 15, датчик перемещения рейки топливного насоса высокого давления 16.

Предлагаемая система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля работает следующим образом.

При равномерном движении (преимущественном режиме работы двигателя) транспортного средства воздух через воздушный фильтр 4 по воздухопроводу попадает в компрессор 3, сжимается в компрессоре и под необходимым давлением поступает в цилиндры двигателя 1 (расчет турбокомпрессора производится для одной рабочей точки, в которой он работает с максимальным коэффициентом полезного действия, в качестве расчетной точки выбирается характерная точка характеристики двигателя, вблизи которой располагаются преимущественные режимы его работы). После рабочего процесса в цилиндрах двигателя 1 отработавшие газы поступают по выпускному трубопроводу 12 на турбину 2. Отработавшие газы приводят во вращение турбину 2 и далее через выпускной трубопровод, открытый перекрывающий клапан 6 и глушитель 5 выводятся в атмосферу.

При ускорении (начале движения) транспортного средства, водитель воздействует на педаль подачи топлива (увеличивает подачу топлива), от датчика перемещения рейки топливного насоса высокого давления 16 и датчика давления отработавших газов 14 в ресивере поступают сигналы на блок управления 13, который открывает выпускной клапан ресивера 10 (перекрывающий клапан 6 открыт, впускной клапан 8 ресивера 7 закрыт). Ранее аккумулированные

отработавшие газы поступают под давлением из ресивера отработавших газов 7 по трубопроводу 11 выпускного клапана ресивера, на турбину 2. Таким образом, на турбину 2 поступает большее количество отработавших газов (отработавшие газы из цилиндров двигателя 1 и аккумулированные отработавшие газы из ресивера 7). Следовательно, ротор турбокомпрессора раскручивается быстрее и тем самым в цилиндры поступает большее количество свежего заряда воздуха, которое необходимо для сгорания увеличенного количества топлива, подаваемого водителем при трогание и ускорении транспортного средства.

При торможении двигателем (когда водитель уменьшает количество подачи топлива), команда от датчика перемещения рейки топливного насоса высокого давления 16 поступает на блок управления 13, который закрывает перекрывающий клапан 6 и открывает впускной клапан 8 ресивера 7. Отработавшие газы под давлением поступают в ресивер отработавших газов 7 по трубопроводу 9 впускного клапана ресивера. Таким образом, происходит аккумулирование отработавших газов без потерь энергии двигателя, привлечения дополнительных источников энергии и не происходит исключения из работы турбины и торможения ротора турбокомпрессора.

По сравнению с наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемая система управления работой турбокомпрессора обеспечивает исключение перекрытия турбины турбокомпрессора на режиме торможения двигателем, когда происходит наполнение ресивера отработавшими газами, которое обеспечивается работой перекрывающего клапана, установленным в трубопроводе после турбины и управляемым блоком управления клапанами, в зависимости от условий эксплуатации и режима работы двигателя. Наполнение ресивера и подача дополнительных отработавших газов на турбину турбокомпрессора происходит открытием и закрытием впускного и выпускного клапанов ресивера на режимах разгона и торможения дизеля, которые управляются электронным блоком управления.

По сравнению с наиболее близким аналогом (прототипом) система управления работой турбокомпрессора с ресивером транспортного дизеля обеспечивает повышение эффективности работы транспортного дизеля на переходных режимах при ускорении транспортного средства и при торможении двигателем при наполнении ресивера отработавшими газами, то есть улучшает согласованность работы поршневой части двигателя и системы воздухоснабжения на переходных режимах ускорения и торможения двигателем, улучшает топливную экономичность, уменьшает количество выбросов токсичных компонентов с отработавшими газами, возникающих при неполном сгорании топлива.

Указанные преимущества свидетельствуют о достижении поставленной задачи - повышение эффективности работы турбокомпрессора на переходных режимах работы двигателя.

Система управления работой турбокомпрессора, содержащая турбину с выпускным трубопроводом, компрессор с впускным трубопроводом, ресивер отработавших газов, блок управления клапанами, датчик давления отработавших газов в ресивере, датчик перемещения рейки топливного насоса высокого давления, отличающаяся тем, что после турбины установлен перекрывающий клапан, трубопровод с впускным клапаном ресивера, выпускной клапан ресивера с трубопроводом.