Система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом

Авторы патента:

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в дизеле с газотурбинным наддувом, содержащем байпасное регулирование турбины и рециркуляцию отработавших газов в цилиндры для повышения эффективности работы транспортного дизеля. Сущность предложения: система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом содержит воздушный фильтр 1, компрессор 2, турбину 3, глушитель 4, электронный блок управления 5, датчик давления надувочного воздуха 6, подводящий трубопровод 7, впускной трубопровод 8, двигатель 9, выпускной трубопровод 10, байпасный трубопровод 11, рециркуляционный трубопровод 12, электромагнитный привод 13, корпус 14 устройства для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов со штоком 15, рециркуляционным клапаном 16 и байпасным клапаном 17, составляющим вместе золотник, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя 18. Система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом обеспечивает повышение эффективности работы транспортного дизеля с газотурбинным наддувом, то есть улучшает согласованность работы поршневой части двигателя и системы воздухоснабжения на различных режимах работы двигателя, и тем самым улучшает мощностные показатели и топливную экономичность, уменьшает количество выбросов токсичных компонентов с отработавшими газами, возникающих при неполном сгорании топлива.

Известна система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом, содержащая: воздушный фильтр, компрессор, турбину, глушитель, электронный блок управления, датчик давления надувочного воздуха, подводящий трубопровод, впускной трубопровод, двигатель, выпускной трубопровод, байпасный трубопровод, рециркуляционный трубопровод, электромагнитный привод, корпус устройства для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов со штоком, рециркуляционным клапаном и байпасным клапаном, составляющим вместе золотник (Патент на полезную модель 112280, дата подачи заявки 24.05.2011, опубликовано: 10.01.2012 Бюл. 1).

В системе управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом используется устройство для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов, состоящее из корпуса с тремя каналами, золотника с рециркуляционным и байпасным клапанами, имеющего привод управления, состоящий из электронного блока управления с датчиком давления надувочного воздуха во впускном трубопроводе и электромагнитного привода перемещения штока. На режимах холостого хода и малых нагрузках, когда давление надувочного воздуха мало, а также при достижении средних и высоких значениях давления надувочного воздуха в впускном трубопроводе, электронный блок управления управляет электромагнитным приводом рециркуляционного и байпасного клапанов, в зависимости от сигнала с датчика давления надувочного воздуха.

Недостатком в известной системе является то, что при работе двигателя на различных режимах, при различном давлении надувочного воздуха во впускном трубопроводе, регулирование работой электромагнитного привода, управляющего байпасным и рециркуляционным клапанами, обеспечивается управляющим сигналом с электронного блока управления, который получает сигнал только от датчика давления надувочного воздуха во впускном трубопроводе, а частота вращения коленчатого вала двигателя, которая может изменяться в зависимости от нагрузки, не учитывается. Это приводит к неточному управлению байпасным регулированием турбины и рециркуляцией отработавших газов, и ведет к снижению эффективности работы транспортного дизеля с газотурбинным наддувом на различных режимах работы.

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

Задачей предложения является повышение эффективности работы транспортного дизеля с газотурбинным наддувом, путем совершенствования системы управления его работой.

Решение поставленной задачи достигается тем, что система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом снабжена датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя, который дополнительно подает сигнал на электронный блок управления о изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Электронный блок управления управляя открытием (закрытием) байпасного и рециркуляционного клапанов, через электромагнитный привод, учитывает не только давление воздуха во впускном трубопроводе, но и изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя на различных режимах работы двигателя.

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

Предложение поясняется рисунком, где изображена система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом (фиг. 1).

Предлагаемая система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом содержит воздушный фильтр 1, компрессор 2, турбину 3, глушитель 4, электронный блок управления 5, датчик давления надувочного воздуха 6, подводящий трубопровод 7, впускной трубопровод 8, двигатель 9, выпускной трубопровод 10, байпасный трубопровод 11, рециркуляционный трубопровод 12, электромагнитный привод 13, корпус 14 устройства для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов со штоком 15, рециркуляционным клапаном 16 и байпасным клапаном 17, составляющим вместе золотник, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя 18.

Предлагаемая система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом работает следующим образом.

На режимах холостого хода и малых нагрузках, когда давление наддувочного воздуха во впускном трубопроводе 8 и частота вращения коленчатого вала двигателя 9 соответственно малы, с датчика давления наддувочного воздуха 6 и с датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя 18 поступают соответствующие сигналы на электронный блок управления 5, который подает соответствующий сигнал на электромагнитный привод 13. Электромагнитный привод 13 удерживает (перемещает) шток 15 с рециркуляционным клапаном 16 и байпасным клапаном 17 в крайнем верхнем положении. В этом положении байпасный клапан 17 перекрывает байпасный канал 11, подводящий трубопровод 7 сообщается с рециркуляционным трубопроводом 12 и часть отработавших газов рециркулирует через рециркуляционный трубопровод 12 и впускной трубопровод 8 в цилиндры двигателя 9 (фиг. 2).

При достижении средних значений давления наддувочного воздуха (при работе двигателя на средних нагрузках) во впускном трубопроводе 8 и изменении соответствующей частоты вращения коленчатого вала двигателя 9 (в зависимости от изменения нагрузки), с датчика давления наддувочного воздуха 6 и с датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя 18 поступают соответствующие сигналы на электронный блок управления 5, который подает соответствующий сигнал на электромагнитный привод 13. Электромагнитный привод 13 перемещает и удерживает шток 15 с рециркуляционным клапаном 16 и байпасным клапаном 17 в среднем положении. В этом положении рециркуляционный клапан 16 перекрывает рециркуляционный трубопровод 12, а байпасный клапан 17 перекрывает байпасный трубопровод 11. Все отработавшие газы по выпускному трубопроводу 10 поступают в турбину 3 (фиг. 3).

При значительном давлении наддувочного воздуха во впускном трубопроводе 8 и изменении соответствующей частоты вращения коленчатого вала двигателя 9 (в зависимости от изменения нагрузки), с датчика давления наддувочного воздуха бис датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя 18 поступают соответствующие сигналы на электронный блок управления 5, который подает соответствующий сигнал на электромагнитный привод 13. Электромагнитный привод 13 перемещает и удерживает шток 15 с рециркуляционным клапаном 16 и байпасным клапаном 17 в нижнем положении. В этом положении подводящий трубопровод 7 сообщается с байпасным трубопроводом 11 и часть отработавших газов поступает в глушитель 4 через байпасный канал 11, минуя турбину 3 (фиг. 4).

По сравнению с наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемая система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом, состоящая из конструктивных элементов: воздушный фильтр, компрессор, турбину, глушитель, электронный блок управления, датчик давления наддувочного воздуха, подводящий трубопровод, впускной трубопровод, двигатель, выпускной трубопровод, байпасный трубопровод, рециркуляционный трубопровод, электромагнитный привод, корпус устройства для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов со штоком, рециркуляционным клапаном и байпасным клапаном, составляющим вместе золотник, обладающие взаимным расположением и связью между собой, и отличающаяся тем, что на двигателе имеется дополнительный конструктивный элемент - датчик частоты вращения коленчатого вала, который в свою очередь взаимно расположен и обладает связью с другими конструктивными элементами, и который дополнительно подает соответствующий сигнал на электронный блок управления об изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя (в зависимости от нагрузки), что позволяет обеспечить более точное управление байпасным регулированием турбины и рециркуляцией отработавших газов.

По сравнению с наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемая система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом обеспечивает повышение эффективности работы транспортного дизеля с газотурбинным наддувом, то есть улучшает согласованность работы поршневой части двигателя и системы воздухоснабжения на различных режимах работы двигателя, и тем самым улучшает мощностные показатели и 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 транспортного дизеля с газотурбинным наддувом, путем совершенствования системы управления его работой.

Система управления работой транспортного дизеля с газотурбинным наддувом, содержащая: воздушный фильтр, компрессор, турбину, глушитель, электронный блок управления, датчик давления надувочного воздуха, подводящий трубопровод, впускной трубопровод, двигатель, выпускной трубопровод, байпасный трубопровод, рециркуляционный трубопровод, электромагнитный привод, корпус устройства для байпасного регулирования турбины и рециркуляции отработавших газов со штоком, рециркуляционным клапаном и байпасным клапаном, составляющим вместе золотник, отличающаяся тем, что на двигателе установлен датчик частоты вращения коленчатого вала.