Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания

Авторы патента:

F02B37/10 - по меньшей мере с одним нагнетателем, приводимым в действие попеременно энергией выхлопа и другим приводом

Изобретение направлено на повышение эффективности устройства для наддува двигателя внутреннего сгорания. Турбокомпрессор (ТК), образованный компрессором 2 и турбиной 3, соединен с двигателем 1 внутреннего сгорания патрубками 9. Вал ТК через редуктор 4 связан с обратимой электрической машиной 5, а обмотка последней через электрическую цепь и преобразователь 7 связана с аккумуляторной батареей. К электрической цепи обратимой машины 5 подключена обмотка мотор-генератор 6, вал которого связан с валом двигателя 1. На режимах работы двигателя, близких к номинальному, электрическая машина 5 работает в режиме генератора и мотор-генератор 6 передает вырабатываемую им мощность на вал двигателя 1. На частичных нагрузках мотор-генератор 6 и электрическая машина 5 изменяют свои функции, происходит подкрутка вала ТК. Подкрутка производится и на переходных режимах (от аккумуляторной батареи 8). На режимах холостого хода электрическая связь между электрической машиной 5 и мотор-генератором 6 принудительно разрывается. Система обладает способностью к саморегулированию благодаря тому, что мотор-генератор выполнен в виде синхронной электрической машины, а обратимая электрическая машина выполнена асинхронной. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (19 (И) (51)5 Р 02 В 37 10

ОПИСЛНИК ИЗОБРКтениЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4376276/25-06 (22) 08,02,88 (46) 07.03.90, Вюл. У 9 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С.M.Êèðoâà (72) И,К,Колесник, А.Ф,Агулов и 1О,Е,Калабухин (53) 621,43.052 (088,8) (56) Заявка ЕПВ У 0079100, кл. F 02 В 37/10, опублик . 1983 °

Заявка ФРГ 9 3437872, кл. F 02 В 37/10, опублик. 1985, (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА .ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

- -(57) Изобретение направлено на новышение эффективности устройства для наддува двигателя внутреннего сгорания, Турбокомнрессор (TK), образованный компрессором 2 и турбиной З,соединен .с двигателем 1 внутреннего сгорания патрубками 9, Вал ТК через редуктор 4 связан с обратимой электри. ческой машиной 5, а обмотка последней через электрическую цепь и пре2 образователь 7 связана с аккумуляторной батареей, К электрической цепи обратимой машины 5 подключена обмотка мотор-генератора 6, вал которого связан с валом двигателя 1. На режимах работы двигателя, близких к номинальному, электрическая машина 5 работает в режиме генератора и моторгенератор 6 передает вырабатываемую йм мощность на вал двигателя 1. На частичных нагрузках мотор-генератор

6 и электрическая машина 5 изменяют свои функции, происходит подкрутка вала ТК. Подкрутка производится и на переходных режимах (от аккумуляторной батареи 8). На режимах холостого хода электрическая связь между.электрической машиной 5 и моторгенератором 6 принудительно разрывается. Система обладает способностью к саморегулированию благодаря тому, что мотор-генератор выполнен в виде синхронной электрической машины, а ,обратимая электрическая машина выпол нена асинхронной, 1 ил.

1548485

Изобретение относится к машиностроению, в.частности двигателестроению, и может быть использовано в двигателях транспортных средств, Цель изобретения вЂ” повышение эффективности устройства для наддува двигателя внутреннего сгорания.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Двигатель 1 внутреннего сгорания содержит турбокомпрессор (ТК),образованный компрессором 2 и турбиной 3.

Вал турбокомпрессора через понижающий редуктор 4 связан с валом обрати- 15 мой электрической машины 5. С валом двигателя 1.связан мотор-генератор

6 ° Через электрическую цепь и преобразователь 7 обмотка последнего и обмотка электрической машины связаны с аккумуляторной батареей 8. С двигателем I турбокомпрессор соединен пат-. рубками 9, Мотор-генератор выполнен в виде синхронной электрической машины, а обратимая электрическая маши- 25 на выполнена асинхронной.

Устройство работает следующим об- разом. ри работе двигателя на режиме с 30 равенством мощностей .турбины и компрессора электрическая машина 5 и мотор-генератор 6 работают в режиме холостого хода. На режимах, близких к номинальному, когда мощность турбины

3 больше мощности компрессора 2, частота вращения ротора электрической машины 5 (турбокомпрессора) возрастает и увеличивается напряжение,вырабатываемое этой машиной, Электрическая 40 машина 5 начинает работать в режиме генератора, мотор-генератор 6 автоматически переходит в режим двигателя и передает избыточную мощность на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания либо на внешний потребитель энергии. На режимах частичных нагрузок, когда мощность компрессора 2 больше, чем турбины 3, частота вращения ротора электрической машины 5

50 уменьшается, падает и напряжение на ней. Мотор-генератор 6 начинает работать в. режиме генератора, а машина 5вЂ” в режиме двигателя, передавая недостающую мощность от коленчатого вала двигателя 1 на вал турбокомпрессора, 55

На переходных режимах ротор турбокомпрессора подкручнвается электрической машиной 5 от аккумуляторной батареи 8 через преобразователь 7 либо, минуя его.

При недостатке мощности турбины.

3 производится дополнительная подкрутка ротора турбокомпрессора от электрической машины 5, что улучшает воздухоснабжение на частичных режимах. На номинальном и близких к нему режимах, когда турбина имеет избыточную мощность, эта мощность передается мотору-генератору и далее на коленчатый вал посредством электрической машины 5, что улучшает использование энергии выхлопных газов на этих режимах, На режимах холостого хода электI рическая связь между машиной 5 и мотором-генератором 6 принудительно разрывается, При выполнении мотора-генератора в виде синхронной электрической машины, а обратимой машины, связанной с ротором вЂ” в виде асинхронной,час тота тока, вырабатываемая моторомгенератором

- cr пав

f = -:

60 частота вращения ротора обратимой машины п вЂ” - - вЂ” (1 > Б)

60f ас вЂ” вЂ” (1 + Б)п„

«Рсс

Pàñ ипи частота вращения вала турбокомпрессора где Рс„и Ро вЂ” число пар полюсов синхронной н асинхронной машины;

Б вЂ” скольжение; вЂ” передаточное отношение редуктора между роторами турбокомпрессора и асинхронной машины; и частота вращения коленчатого вала, Таким образом частота вращения ротора турбокомпрессора на всех скоростных режимах работы двигателя поддерживается пропорциональной частоте вращения коленчатого вала с

1548485 6 что дополнительно расширяет рабочий диапазон.

Составитель М.Файн

Редактор Л,Зайцева Техред A.Êðàâ÷óê Корректор О.Кравцова

Заказ 127 Тираж 436 Подписное

BHHHGH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,!01 точностью до скольжения, имеющего незначительную величину. При положительном скольжении энергия ТК передается на вал двигателя, а при отрицательном - от вала двигателя к ротору ТК, Следовательно, система привода ТК обладает способностью саморегулирования, причем не только на установившихся, но и на переходных режимах.

Это позволяет избежать применения сложных систем автоматического регупирования, снизить стоимость и повысить надежность привода, Аналогичныйэффект достигается и при применении других типов электрических машин.

Устройство обладает еще одной особенностью вЂ” общая электрическая сеть двух машин может быть соединена с внешней сетью, но работоспособность ее сохраняется и при отсутствии связи с внешней сетью или при изменении потребления ею энергии, Формула изобретения.

Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее тур-. бокомпрессор наддува,.вал которого связан с валом обратимой электрической машины, и аккумуляторную батарею, связанную с обмоткой обратимой электрической машины через преобразователь, и электрическую сеть, о т л и15 чающееся тем,.что, сцелью повышения эффективности, устройство дополнительно снабжено мотором-гене.; ратором, вал последнего связан с валом двигателя, а обмотка подключена

20 к электрической сети обратимой электрической машины, причем мотор-генератор выполнен в виде синхронной электрической машины и обратимая электри- 1 ческая машина выполнена асинхронной,

Патент 194468 // 194468

Система газотурбинного наддува двухтактногодизеля // 175791

Устройство и способ регулирования давления наддува воздуха // 2104403

Электроэнергетическое устройство для привода турбонагнетателя двигателя внутреннего сгорания // 2084653

Изобретение относится к приводу турбонагнетателей двигателей внутреннего сгорания ДВС, работающих автономно

Способ эксплуатации турбонагнетателя двигателя (варианты) // 2562330

Изобретение может быть использовано в двигателях с наддувом, содержащих турбонагнетатели. Способ эксплуатации двигателя (10) с турбонагнетателем (164, 161, 162) заключается в том, что осуществляют вращение турбонагнетателя в первом направлении для увеличения времени нахождения выхлопных газов двигателя в выпускном (48) коллекторе. Осуществляют вращение турбонагнетателя во втором направлении, отличном от первого направления, для увеличения крутящего момента на выходе двигателя (10) с помощью увеличения потока воздуха, подаваемого к двигателю. Раскрыты варианты способа эксплуатации двигателя. Технический результат заключается в снижении вредных выбросов двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Тепловая машина // 2575509

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Тепловая машина (100) содержит двигатель (10) внутреннего сгорания со стороной (AG) выпуска отработавших газов и стороной (LL) наддувочной текучей среды и систему наддува. Система наддува включает в себя турбонагнетатель (20) отработавших газов для наддува двигателя (10) внутреннего сгорания, снабженный компрессорной системой на стороне (LL) наддувочной текучей среды и турбинной системой на стороне (AG) выпуска отработавших газов, и компрессор (41), первичная сторона (41.1) которого подключена к стороне (LL) наддувочной текучей среды, а вторичная сторона (41.2) которого - к стороне (AG) выпуска отработавших газов. Система наддува также включает в себя систему (30) рециркуляции отработавших газов, снабженную рециркуляционным трубопроводом (39) для отработавших газов от стороны (AG) выпуска отработавших газов двигателя (10) внутреннего сгорания к стороне (LL) наддувочной текучей среды двигателя (10) внутреннего сгорания. Турбонагнетатель (20) имеет одну ступень (ND) низкого давления и одну ступень (HD) высокого давления. Ступень (ND) низкого давления имеет низконапорный компрессор (22) компрессорной системы, привод которого осуществляется низконапорной турбиной (21) турбинной системы. Ступень (HD) высокого давления имеет высоконапорный компрессор (24) компрессорной системы, привод которого осуществляется высоконапорной турбиной (23) турбинной системы. Компрессор (41) предназначен для сжатия наддувочной текучей среды из ступени (ND) низкого давления и подачи сжатой наддувочной текучей среды к ступени (HD) высокого давления. Первичная сторона (41.1) компрессора (41) подключена к вторичной стороне (22.1) низконапорного компрессора (22), а его вторичная сторона (41.2) - к первичной стороне (23.1) высоконапорной турбины (23). Раскрыто транспортное средство, снабженное тепловой машиной. Технический результат заключается в повышении количества надувочного воздуха и в повышении динамики движения транспортного средства. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Гибридная турбокомпаундная двигательная установка с наддувом // 2600839

Изобретение может быть использовано в турбокомпаундных двигательных установках. Двигательная установка содержит двигатель (1) внутреннего сгорания, включающий в себя впускную и выпускную линии (2) и (20), компрессор (11) низкого давления, компрессор (5) высокого давления, турбину (6) высокого давления, турбину (7) низкого давления и первый байпасный механизм (3, 4). Компрессор (11) низкого давления и компрессор (5) высокого давления установлены во впускной линии (2) последовательно по потоку воздуха. Турбина (6) высокого давления и турбина (7) низкого давления установлены в выпускной линии последовательно по потоку газов. Первый байпасный механизм (3, 4) предназначен для обхода компрессора (5) высокого давления. Турбина (6) высокого давления соединена с валом компрессора (11) низкого давления. Двигательная установка содержит электрический преобразователь (55) крутящего момента. Электрический преобразователь (55) крутящего момента включает в себя электрический генератор (30), установленный с возможностью привода от турбины (7) низкого давления, первый электродвигатель (32), установленный с возможностью привода компрессора (5) высокого давления, и инвертор (31). Инвертор (31) предназначен для преобразования электрической энергии, вырабатываемой электрическим генератором (30), и для питания, и управления первым электродвигателем (32). Раскрыты транспортное средство, содержащее двигательную установку, и способ управления двигательной установкой. Технический результат заключается в повышении удельной мощности и в уменьшении дымности отработавших газов. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Турбокомпаундная двигательная установка с наддувом // 2600842

Изобретение может быть использовано в турбокомпаундных двигательных установках с наддувом. Способ управления предназначен для турбокомпаундной двигательной установки, содержащей двигатель (1) внутреннего сгорания (ДВС), имеющий впускную линию (2) и выпускную линию (20), компрессор (11) низкого давления и компрессор (5) высокого давления, установленные в упомянутой впускной линии (2) по ходу потока воздуха, турбину (6) высокого давления и турбину (7) низкого давления, установленные в выпускной линии по ходу потока газов. Турбина (6) высокого давления соединена с валом компрессора (11) низкого давления, турбина (7) низкого давления соединена с компрессором (5) высокого давления. Турбина (7) низкого давления и компрессор (5) высокого давления соединены с коленчатым валом двигателя. Турбокомпаундная двигательная установка включает в себя первый перепускной механизм (3, 4) для обхода компрессора (5) высокого давления, первый измерительный преобразователь для измерения температуры отработанных газов, второй измерительный преобразователь для определения значения лямбда, средство для измерения давления ниже и выше по потоку упомянутого компрессора низкого давления, средство торможения двигателя и датчик частоты вращения двигателя. Способ включает в себя этап деактивации первого перепускного механизма, если выполняется по меньшей мере одно из следующих условий - температура ОГ превышает заданное значение, величина лямбда ниже заданного значения, перепад давления во впускной линии (2) превышает по меньшей мере значение помпажа компрессора (11) низкого давления, активировано средство торможения двигателя, частота вращения двигателя ниже заданного значения. Величина лямбда определяется как AFR/AFRстехиометрическое, где AFR (air-fuel ratio) определяется как масса воздуха, деленная на массу топлива, a AFRстехиометрическое равно 14,545 для дизельных двигателей. Раскрыта турбокомпаундная двигательная установка. Технический результат заключается в улучшении рекуперации тепловых потерь. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания // 2635425

Изобретение относится к области утилизации тепла отработавших газов (ОГ) в двигателях внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение КПД и улучшение приемистости двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит турбонагнетатель (1) с турбиной (2) и компрессором (3), выход которого через охладитель (4) и дроссельную заслонку (5) сообщен с входным коллектором (6) двигателя, катализатор (9), установленный после турбины (2) и перед теплообменником (10), паровую турбину (15), впуск которой сообщен с выходом теплообменника (10), а выпуск – с входом конденсатора (16), выход которого сообщен с входом резервуара (18), насос (19), включенный между резервуаром (18) и теплообменником (10). Устройство также включает соединенный с выходом теплообменника (10) сепаратор (20), выход конденсата которого соединен с резервуаром (18), а выход пара через обратный клапан (21) соединен с аккумулятором (22) пара, первый выход которого через регулируемую паровую заслонку (23) сообщен с впуском паровой турбины (15), а второй выход через обратный клапан (17) сообщен с входом конденсатора (16). Паровая турбина (15) размещена на общем валу с турбонагнетателем (1). Для управления турбонаддувом устройство содержит объединенные информационной магистралью (26) блок (11) управления и контроллер (25) управления паровой турбиной, на которые поступают информационные сигналы от датчика (27) акселератора и датчиков (12, 28) температуры и давления, на основании которых формируются управляющие сигналы, поступающие на дроссельную заслонку (5), регулируемую паровую заслонку (23) и насос (15). 1 ил.