Дизельный двигатель с турбокомпрессором

Авторы патента:

F02M25/07 - с добавлением отработавших газов

F02B37/18 - путем перепуска отработанных газов

Владельцы патента RU 2564743:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (RU)

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом. Дизельный двигатель с турбокомпрессором содержит цилиндр (1) с поршнем (2), впускной и выпускной клапаны (4) и (7), трубопровод (8) подачи отработавших газов от выпускного клапана (7) к турбине (9) турбокомпрессора, трубопровод (6) подачи наддувочного воздуха от компрессора (5) турбокомпрессора через теплообменник (13) к впускному клапану (4) и рециркуляционный трубопровод (11), сообщающий трубопровод подачи отработавших газов (8) от выпускного клапана (7) к турбине (9) турбокомпрессора с трубопроводом (6) подачи наддувочного воздуха. В трубопроводе (8) подачи отработавших газов от выпускного клапана (7) к турбине (9) турбокомпрессора выполнен коленчатый участок (10). Рециркуляционный трубопровод (11) соединен с выпуклой стороной упомянутого коленчатого участка (10) трубопровода (8) подачи отработавших газов от выпускного клапана (7) к турбине (9) турбокомпрессора. Другой конец рециркуляционного трубопровода (11) соединен с вогнутой стороной коленчатого участка (12), выполненного на трубопроводе (6) подачи наддувочного воздуха от компрессора (5) турбокомпрессора к впускному клапану (4). В рециркуляционном трубопроводе (11) расположен теплообменник (16). Технический результат заключается в сокращении выбросов двигателем оксидов азота за счет увеличения рециркуляции отработавших газов. 1 ил.

Изобретение относится к дизельным двигателям внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом. Оно касается дизельного двигателя, в котором применяется рециркуляция отработавших газов из выпускного клапана в цилиндр двигателя через впускной клапан.

Известны различные двигатели внутреннего сгорания, в которых для сокращения выбросов оксидов азота используется рециркуляция отработавших газов. Эти двигатели показаны в патентах №№1751380, 2231660, выданных в РФ, в патентах №№6470682, 8353275, выданных в США, в заявке №20080066459, опубликованной в США. В известных двигателях рециркулирующие газы отбирают либо из прямолинейных участков выпускного трубопровода, либо из его тупиковой зоны, где нет течения газов по направлению к турбине турбокомпрессора. Однако при таком отборе отработавших газов для их рециркуляции перепад давлений в рециркуляционным контуре получается недостаточно большим.

Задачей является повышение эффективности работы дизельного двигателя с турбокомпрессором, сокращение выбросов оксидов азота путем усиления рециркуляции отработавших газов.

Решение задачи повышения эффективности работы дизельного двигателя с турбокомпрессором, сокращения выбросов оксидов азота обеспечено тем, что в дизельном двигателе с турбокомпрессором, содержащем цилиндр с поршнем, впускной и выпускной клапаны, трубопровод подачи отработавших газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора, трубопровод подачи наддувочного воздуха от компрессора турбокомпрессора через теплообменник охлаждения наддувочного воздуха к впускному клапану, рециркуляционный трубопровод, сообщающий трубопровод подачи отработавших газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора с трубопроводом подачи наддувочного воздуха через теплообменник охлаждения рециркулирующих газов, в трубопроводе подачи отработавших газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора выполнен коленчатый участок, с выпуклой стороной которого соединен рециркуляционный трубопровод.

При соединении рециркуляционного трубопровода с выпуклой стороной коленчатого участка трубопровода подачи отработавших газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора рециркуляционный перепад давлений получается существенно больше вследствие использования не только разницы статических давлений отработавших газов и воздуха, но и скоростного напора отработавших газов и действующих на них центробежных сил. Вследствие более интенсивной циркуляции отработавших газов через рециркуляционный трубопровод повышается степень рециркуляции газов и выбросы оксидов азота понижаются.

В трубопроводе подачи наддувочного воздуха от компрессора турбокомпрессора к впускному клапану выполнен коленчатый участок, с вогнутой стороной которого соединен рециркуляционный трубопровод. При соединении рециркуляционного трубопровода с вогнутой стороной коленчатого участка трубопровода подачи наддувочного воздуха от компрессора турбокомпрессора к впускному клапану рециркуляционный перепад давлений получается еще больше вследствие наличия разрежения в месте соединения.

Созданный дизельный двигатель с турбокомпрессором содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и форсунку 3 для впрыскивания топлива в цилиндр двигателя. В головке цилиндра 1 расположены впускной клапан 4 для прохода воздуха в цилиндр 1 от компрессора 5 по впускному трубопроводу 6 и выпускной клапан 7 для выпуска отработавших газов из цилиндра 1 после рабочего хода поршня и их прохода по выпускному трубопроводу 8 к турбине 9, осуществляющей привод компрессора 5. На выпускном трубопроводе 8 подачи отработавших газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора сделан коленчатый участок 10, с выпуклой стороной которого соединен рециркуляционный трубопровод 11. Другой конец рециркуляционного трубопровода 11 соединен с вогнутой стороной коленчатого участка 12, сделанного на впускном трубопроводе 6. Во впускном трубопроводе 6 подачи наддувочного воздуха от компрессора турбокомпрессора к впускному клапану расположены теплообменник 13 для охлаждения наддувочного воздуха и управляемый клапан 14. В рециркуляционном трубопроводе 11 расположены управляемый клапан 15 и теплообменник 16 для охлаждения рециркулирующих отработавших газов перед их поступлением во впускной трубопровод 6. Управление клапанами 14 и 15 производится с помощью электронных средств 17 и 18, подключенных к электронному блоку управления (не показан).

Во время работы двигателя воздух от компрессора 5 через теплообменник поступает к впускному клапану 4 и при его открытии проходит в цилиндр 1, где он затем сжимается на такте сжатия. После впрыскивания топлива в цилиндр 1 через форсунку 3 происходит рабочий ход поршня, во время которого поршень перемещается от верхней «мертвой» точки к нижней «мертвой» точке. После рабочего хода открывается выпускной клапан, и поршень вытесняет отработавшие газы через выпускной клапан 7 в выпускной трубопровод 8. На режимах работы, когда давление отработавших газов в выпускном трубопроводе 8 больше давления воздуха во впускном трубопроводе 6, часть отработавших газов по рециркуляционному трубопроводу 11 поступает во впускной трубопровод 6, примешиваясь к воздуху, направляющемуся в цилиндр 1. Так как вход в рециркуляционный трубопровод 11 расположен на выпуклой стороне коленчатого участка 10 выпускного трубопровода 8, то, вследствие инерционного напора, возникающего из-за действия центробежных сил при повороте потока отработавших газов и их скоростью напора, давление отработавших газов на входе в рециркуляционный трубопровод 11 становится существенно больше. При этом давление воздуха во впускном трубопроводе 6 у места сочленения с ним рециркуляционного трубопровода 11 получается пониженным из-за отсасывающего эффекта, возникающего у вогнутой стороны трубопровода 6 при повороте потока воздуха. Вследствие указанных обстоятельств разность давлений на входе в рециркуляционный трубопровод 11 и на выходе из него дополнительно возрастает для обеспечения надлежащего циркулирования отработавших газов через рециркуляционный трубопровод 11. Вследствие более интенсивной циркуляции отработавших газов через рециркуляционный трубопровод увеличивается степень рециркуляции газов, отчего и выбросы двигателем оксидов азота понижаются. Соответственно, уменьшается отравление атмосферы отработавшими газами, образующимися при работе дизельных двигателей.

Дизельный двигатель с турбокомпрессором, содержащий цилиндр с поршнем, впускной и выпускной клапаны, трубопровод подачи отработавших газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора, трубопровод подачи наддувочного воздуха от компрессора турбокомпрессора через теплообменник к впускному клапану, рециркуляционный трубопровод, сообщающий трубопровод подачи отработавших газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора с трубопроводом подачи наддувочного воздуха, отличающийся тем, что в трубопроводе подачи отработавших газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора выполнен коленчатый участок, рециркуляционный трубопровод соединен с выпуклой стороной упомянутого коленчатого участка трубопровода подачи отработавших газов от выпускного клапана к турбине турбокомпрессора, другой конец рециркуляционного трубопровода соединен с вогнутой стороной коленчатого участка, выполненного на трубопроводе подачи наддувочного воздуха от компрессора турбокомпрессора к впускному клапану, в рециркуляционном трубопроводе расположен теплообменник.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Впускное устройство предназначено для двигателя (1) внутреннего сгорания с нагнетателем.

Способ эксплуатации двигателя и система двигателя // 2562881

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя (10) заключается в том, что при определенной температуре выбранного компонента - каталитического нейтрализатора (70) или двигателя (10), закрывают клапан (150) противодавления для регулирования прохождения отработавших газов.

Перепускное устройство системы утилизации отходящего тепла // 2561224

Изобретение может быть использовано в перепускных устройствах для систем утилизации отходящего тепла двигателей внутреннего сгорания. Перепускное устройство (27) системы (23) утилизации отходящего тепла содержит перепускной трубопровод с клапаном (39), датчик температуры в трубопроводе, контроллер (41) и второй клапан (47).

Вставной клапанный узел системы рециркуляции отработавших газов // 2560863

Изобретение может быть использовано в системе рециркуляции отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Четырехкамерный вставной клапанный узел содержит привод (102) клапана, шток (104) клапана, который отходит в продольном направлении от привода (102) клапана и на котором имеются две клапанные тарелки (106), (108), отстоящие на расстоянии друг от друга, и каркас (120), прикрепленный к приводу (120) клапана и отходящий от него в продольном направлении.

Устройство и способ защиты компрессора и охладителя воздуха турбонаддува в двигателе внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания и устройство управления // 2555091

Изобретение может быть использовано в двигателе внутреннего сгорания с системой рециркуляции отработавших газов. Устройство для защиты компрессора и охладителя воздуха турбонаддува предназначено для двигателя внутреннего сгорания, в частности дизельного двигателя.

Дизельный двигатель автотранспортного средства // 2553847

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях автотранспортных средств. Дизельный двигатель (1) автотранспортного средства имеет систему (50) рециркуляции отработавших газов по первому маршруту и систему (60) рециркуляции отработавших газов по второму маршруту, более длинному, чем первый маршрут системы (50) и уловитель (30) окислов азота.

Способ эксплуатации системы дизельного двигателя и управляющее устройство // 2552879

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях с турбонаддувом. Способ эксплуатации системы дизельного двигателя предназначен для дизельного двигателя (1), содержащего впускной трубопровод (2) для подачи воздуха в дизельный двигатель (1), выхлопной трубопровод (3) для выпуска выхлопного газа из дизельного двигателя (1), дизельный сажевый фильтр (31), расположенный в выхлопном трубопроводе (3), и систему (50, 60) рециркуляции отработавших газов для возврата выхлопного газа в дизельный двигатель (1).

Способ диагностики эффективности охладителя системы рециркуляции выхлопного газа в дизельном двигателе // 2544682

Изобретение может быть использовано в диагностике эффективности охладителя рециркуляции выхлопного газа (EGR) в дизельном двигателе. Способ диагностики эффективности охладителя системы (EGR) в дизельном двигателе заключается в том, что определяют значение температуры газа и давления в выпускном и впускном трубопроводах, осуществляют построение посредством управляющего блока двигателя модели для определения снижения температуры y=ΔТ в охладителе EGR, причем модель имеет параметр вектора θ и входной вектор x.

Двигатель внутреннего сгорания // 2543925

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндр с поршнем, впускной и выпускной клапаны (7) и (1), турбокомпрессор (10), канал (8) для прохода воздуха от компрессора (9) турбокомпрессора к впускному клапану (7) и канал (4) для прохода выпускных газов от выпускного клапана (1) к турбине турбокомпрессора.

Двигатель с турбонаддувом и рециркуляцией выхлопных газов // 2541084

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом и рециркуляцией выхлопных газов. Двигатель внутреннего сгорания с турбонаддувом и рециркуляцией выхлопных газов содержит множество цилиндров (14а-14е) с впускными и выпускными отверстиями, которые соединены соответственно с впускным коллектором (24) и выпускным коллектором (26).

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.

Перепускное устройство системы утилизации отходящего тепла // 2561224

Турбокомпрессор для наддува двигателей внутреннего сгорания // 2559207

Изобретение может быть использовано в комбинированных двигателях внутреннего сгорания с регулируемым наддувом. Турбокомпрессор для наддува двигателей внутреннего сгорания включает в себя корпус (3) турбины, колесо (1) турбины, венец (2) сопловый, вставку (4) турбины, корпус (10) компрессора, вставку (16) компрессора и как минимум один исполнительный механизм (9) с рычагом (8).

Двигатель внутреннего сгорания // 2543925

Двигатель внутреннего сгорания с наддувом // 2543109

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ управления и регулирования двигателя (1) внутреннего сгорания с наддувом заключается в том, что в области высоких мощностей наддувочный воздух подают с предварительным сжатием в двигатель внутреннего сгорания за счет двухступенчатого наддува из ступени (ND) низкого давления, а также ступени (HD) высокого давления.

Турбонагнетатель, приводимый в действие выхлопными газами, снабженный байпасным клапаном // 2535468

Изобретение касается турбонагнетателя (ТКР), приводимого в действие отработавшими газами (ОГ), для двигателя (3) внутреннего сгорания. ТКР имеет байпасный канал (4) для обхода турбины (5).

Устройство для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания // 2534833

Изобретение может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. Устройство для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания содержит корпус (1) перепускного клапана, в котором выполнены основной канал (2), соединяющий выпускной коллектор двигателя со входом в турбину, и перепускной канал (3), который соединен с атмосферой через выхлопную трубу, сообщающиеся между собой отверстием (4), которое перекрывается перепускным клапаном (7), направляющую втулку (6) клапана, эластичную мембрану (9), закрепленную на торце клапана (7), пневмокамеру (8), соединенную трубкой с впускным коллектором двигателя и пружину (18).

Способ эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов, а также устройство для обработки отработавших газов // 2498093

Изобретение относится к способу эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов. Сущность изобретения: способ пассивного восстановления фильтра (6) частиц, который расположен в тракте отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, причем выше по потоку одной работающей на отработавших газах турбины (14) из основного потока (10) отработавших газов извлекают частичный поток (11) отработавших газов.

Способ торможения двигателем // 2488010

Изобретение относится к способу и устройству для торможения двигателем, содержащему работающий преимущественно по принципу Дизеля двигатель, который включает в себя, по меньшей мере, один, нагружаемый потоком отработавших газов (ОГ) одно- или многоступенчатый турбонагнетатель с работающей на ОГ турбиной и компрессором наддувочного воздуха, которые расположены на общем валу или соединены им, по меньшей мере один выпускной коллектор, направляющий поток ОГ от выпускных клапанов двигателя к турбонагнетателю, и расположенное между выпускными клапанами и турбонагнетателем дросселирующее устройство, которое для торможения двигателем приводится в действие таким образом, что поток ОГ дросселируется, в результате чего выше по потоку дросселирующего устройства происходит возрастание давления ОГ.

Система турбонаддува двигателя внутреннего сгорания // 2472950

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания, оснащенным газотурбинным наддувом. .

Способ управления двигателем, содержащим турбокомпрессор, и система двигателя (варианты) // 2574784

Изобретение относится к эксплуатации двигателя, включающего в себя турбонагнетатель. Предложен способ управления перепускным клапаном турбонагнетателя. В одном примере перепускной клапан турбонагнетателя открывают в условиях запуска двигателя из холодного состояния с целью снижения частоты вращения ротора турбонагнетателя. Этим может ослабляться шум, производимый турбонагнетателем в процессе запуска и прогрева двигателя. Техническим результатом является снижение уровня шума, вибрации и низкочастотных колебаний. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.