Способ управления дизелем с турбонаддувом и устройство для его реализации

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях с турбонаддувом. Способ управления дизелем с турбонаддувом заключается в том, что после сгорания топлива и расширения в цилиндре дизеля (31) отходящие газы, обладающие избыточной энергией, направляются выпускным трубопроводом (7) для расширения в газовую турбину (10). Работа газовой турбины (10) с помощью вала передается компрессору (12) для сжатия поступающего в цилиндр дизеля наддувочного воздуха. Управление дизелем (31) с турбонаддувом осуществляется замыканием обратной связи по двум параметрам - скорости вращения коленчатого вала и давлению наддува. Управление скоростью вращения вала (2) дизеля (31) производится отрицательной обратной связью. Управление давлением наддува осуществляется положительной обратной связью двухимпульсным регулятором (30), воздействующим на общий регулирующий орган подачи топлива в цилиндр дизеля - рейку топливного насоса высокого давления. В выпускной трубопровод (7) перед газовой турбиной (10) производят подачу воды. Управление подачей воды осуществляется замыканием обратной связи по двум параметрам - скорости вращения коленчатого вала и давлению наддува. Раскрыто устройство управления дизелем с турбонаддувом. Технический результат заключается в обеспечении более полной утилизации энергии выпускных газов путем автоматического управления давлением наддува на любых режимах движения транспортной силовой установки, использующей в качестве двигателя дизель с турбонаддувом. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области управления силовых установок с тепловыми двигателями - поршневых ДВС и газотурбинных двигателей, а также к устройствам для осуществления указанной технологии.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен способ управления дизеля с турбонаддувом и устройство его реализации [1] (Двухимпульсный регулятор дизеля с турбонаддувом патент РФ №896246. Крутов В.И., Леонов И.В., Горшков В.А. и др. опубликован 07.01.1982 бюл. №1), который заключается в том, что после сгорания топлива и расширения в цилиндре дизеля отходящие газы (ОГ), обладающие определенной избыточной энергией, направляются в газовую турбину, работа которой механической связью передается компрессору для сжатия поступающего в цилиндр воздуха. Таким образом определенная часть избыточной энергии отходящих газов (ОГ) реализуется при расширении их в газовой турбине, что повышает общий КПД силовой установки. Управление процессом использования энергии газов при известном способе работы дизеля с турбонаддувом отсутствует, собственно управляется автоматическим регулятором только дизель по двум параметрам [2, 3]. Управление скорости вращения вала дизеля ω производится отрицательной обратной связью, а управление давления наддува Рк осуществляется положительной обратной связью, одним общим органом управления - рейкой топливного насоса высокого давления (ТНВД), оснащенного двухимпульсным регулятором [1]. Недостатком такого способа управления дизеля с турбонаддувом является низкая эффективность процессов утилизации энергии отходящих газов, особенно на низких значениях скорости вращения вала дизеля и малых нагрузках дизеля, при которых давление наддува воздуха Рк стремится к нулевому значению [4].

В связи с недостатками известного способа и известного устройства [1] управления тепловых двигателей - поршневых ДВС и газотурбинных двигателей требуется разработка новых способов управления. В первую очередь возникает потребность разработки способа управления турбонаддува дизелей, применение которого значительно повысит эффективность комбинированных турбопоршневых двигателей.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проведенные экспериментальные исследования дизеля с турбонаддувом показали возможность управления давления надува за счет изменения угла опережения впрыска топлива [4], но это достигается снижением на некоторых режимах работы общего эффективного КПД силовой установки. Как правило, такими же недостатками обладают и другие способы управления турбонаддувом [3], так как повышение КПД газовых турбин ограничивается температурой газов и возрастанием при этом затрат энергии на собственные нужды. Последнее ограничение может быть устранено путем добавки к продуктам сгорания воду [3], приводящее к увеличению энтальпии рабочего тела. Впервые идея создания силовой установки с двумя рабочими телами (водяной пар и продукты сгорания), смешиваемых перед поступлением в турбину, была высказана инженером П.Д. Кузьминским в конце девятнадцатого века. Смешивание горячих продуктов сгорания (газов) с подогретой водой позволяет получить парогазовая смесь, обладающую более высоким потенциалом располагаемой энергии перед турбиной. Впрыск воды в продукты сгорания снижает температуру газов до приемлимых значений и повышает удельную энтальпию рабочего тела. Энтальпией называется сумма внутренней энергии рабочего тела и произведения его давления на объем, т.е. необходимой работы, чтобы ввести или вывести рабочее тело в его состояние.

Целью изобретения является разработка способа управления дизелей с турбонаддувом и устройства его осуществления, которое обеспечивает более полную утилизацию энергии выпускных газов путем автоматического управления давления наддува на любых режимах движения транспортной силовой установки, использующей в качестве двигателя дизель с турбонаддувом. Для выполнения указанной цели в двухимпульсной системе управления подачи топлива gт дизеля с турбонаддувом по скорости и давлению наддува организуется дополнительный контур управления турбокомпрессора путем впрыска воды gв в выпускной трубопровод перед турбиной.

Структурная схема предлагаемого способа управления дизеля с турбонаддувом по скорости и давлению наддува показана на фиг. 1. Основу ее составляет известная и применяемая на практике система управления топливоподачей дизеля с турбонаддувом, оснащенная двухимпульсным регулятором [1], которая разработана на Челябинском тракторном заводе.

Первый замкнутый обратной связью контур управления подачи топлива gт включает топливный насос высокого давления (ТНВД) с двухимпульсным регулятором дизеля по скорости со и давлению наддува Рк [1]. Замыкание отрицательной обратной связью по скорости со осуществляется с целью стабилизации скорости со дизеля и гарантирует повышение устойчивости системы управления. Замыкание системы управления положительной обратной связью по давлению наддува Рк. осуществляется с целью улучшения качества процесса сгорания и поддержания постоянного воздушно-топливного соотношения не ниже пределов дымления [2, 3].

Эффективность работы турбонаддува резко снижается на низких скоростных режимах работы дизеля и на малых нагрузках. С целью повышения эффективности работы дизеля с турбонаддувом на этих режимах организован второй замкнутый обратной связью контур управления подачи воды в выпускной трубопровод gв перед турбиной с двухимпульсным регулятором турбокомпрессора по скорости ω и давлению наддува Рк. На фиг. 2 представлена sT диаграмма [3] работы дизеля с турбонаддувом. Отдельные процессы термодинамического цикла сопрягаются между собой в узловых точках диаграммы а, b, с, d, е. Процессы в цилиндре дизеля на диаграмме фиг. 2 характеризуются следующим образом:

ab - сжатие воздуха в цилиндре

bc - сгорание при v=constant

cd - сгорание при р=constant

de - расщирение газов в цилиндре

еа - выпуск газов из цилиндра в выпускной патрубок в изобарном процессе

Процессы в турбокомпрессоре, связанном с дизелем, на диаграмме фиг. 2 характеризуются следующим образом:

ad* - подвода тепла отходящими из цилиндра газами в выпускной патрубок перед турбиной

d*e* - расширение газов в турбине

e*а* - выпуск газов из турбины в окружающую среду

аа* - сжатие воздуха в компрессоре

В выпускном патрубке перед турбиной осуществляется смешивание выпускных газов и водяного пара, образующегося при испарении впрыскиваемой воды. Образуемая парогазовая смесь поступает в турбину, что позволяет получить парогазовую смесь, обладающую более высоким потенциалом располагаемой энергии давления перед турбиной. Повышение эффективности процесса обеспечивается нагреванием воды в водоподогревателе выпускными газами после их расширения в турбине.

Парогазовый цикл можно представить в виде совокупности двух циклов - ранее рассмотренного газовоздушного цикла в дизеле с турбонаддувом и парового. Процессы в паровом цикле на диаграмме фиг. 2 характеризуются следующим образом:

fg - подогрев воды в регенеративном подогревателе

gh - испарение воды и образование насыщенного пара

he - перегрев пара

е*е** - располагаемая энергия расширения после перегрева пара

На sT диаграмме фиг. 2 дополнительная полезная удельная работа энергетической установки в предлагаемом парогазовом цикле определяется суммой площадей газового а - d* - е* - а* и парового циклов f - g - h - e* - е**.

В регенеративном подогревателе вода нагревается до температуры кипения. Необходимая для этого теплота представляется площадью f - g - m - n. Удельная теплота, пошедшая на превращение воды в пар изображается площадью g - h - k - m. Затраты тепла в регенеративном подогревателе компенсируются из теплоты отработавшего в турбине рабочего! тела, состоящего из пара и газа, поступающего в атмосферу.

Указанные на фиг. 2. циклы построены для единичного значения масс продуктов сгорания. Общая подведенная теплота в парогазовом цикле слагается из теплоты, подведенной к газовой и паровой составляющей, которая зависит от реального соотношения масс продуктов сгорания и паров воды. Поэтому цикл работ в турбокомпрессоре и выпускном трубопроводе могут быть сдвинуты как показано на фиг. 2 на некоторое расстояние е*е* в зависимости от реального соотношения масс продуктов сгорания и паров воды. Анализ sT диаграмм парогазовых циклов дизелей с турбонаддувом показывает возможность повышения эффективных показателей до 8%, особенно важной является возможность улучшения характеристик дизелей с турбонаддувом в области низких нагрузок и малых скоростных режимах работы.

В период освоения парогазовых циклов работы тепловых машин было опробовано несколько способов работы энергетических установок, но не было предложено способа управления дизелей с турбонаддувом, который обеспечивает более полную утилизацию энергии выпускных газов путем автоматического управления давления наддува на любых режимах движения транспортной силовой установки, использующей в качестве двигателя дизель с турбонаддувом.

Известен способ управления дизеля с турбонаддувом, заключающийся в том, что после сгорания топлива и расширения в цилиндре дизеля отходящие газы, обладающие избыточной энергией, направляются выпускным трубопроводом для расширения в газовую турбину, работа которой с помощью механической связи валом передается компрессору для сжатия поступающего в цилиндр дизеля наддувочного воздуха, управление дизеля с турбонаддувом осуществляется замыканием обратной связи по двум параметрам - скорости вращения коленчатого вала и давлению наддува, причем, управление скорости вращения вала дизеля производится отрицательной обратной связью, а управление давления наддува осуществляется положительной обратной связью двухимпульсным регулятором, воздействующим на общий регулирующий орган подачи топлива в цилиндр дизеля - рейку топливного насоса.

Предлагается способ управления дизеля с турбонаддувом, отличающийся тем, что в выпускной трубопровод перед газовой турбиной производят подачу воды, причем управление подачей воды осуществляется - замыканием обратной связи по двум параметрам - отрицательной связью по скорости вращения коленчатого вала и положительной по давлению наддува.

Существенные признаки предлагаемого способа, которые совпадают с признаками аналога, заключаются в том, что после сгорания топлива и расширения в цилиндре дизеля отходящие газы, обладающие избыточной энергией, направляются выпускным трубопроводом для расширения в газовую турбину, работа которой с помощью механической связи валом передается компрессору для сжатия поступающего в цилиндр дизеля воздуха, управление дизеля с турбонаддувом осуществляется замыканием обратной связи по двум параметрам - скорости вращения коленчатого вала и давлению наддува, причем, управление скорости вращения вала дизеля производится отрицательной обратной связью, а управление давления наддува осуществляется положительной обратной связью двухимпульсным регулятором, воздействующим на общий регулирующий орган подачи топлива в цилиндр дизеля - рейку топливного насоса высокого давления.

Известный и предлагаемый способы имеют существенные отличия в том, что в выпускной трубопровод перед газовой турбиной производят подачу воды, причем управление подачей воды осуществляется - замыканием обратной связи по двум параметрам - отрицательной связью по скорости вращения коленчатого вала и положительноц по давлению наддува.

Известен двухимпульсный регулятор дизеля с турбонаддувом, содержащий корпус, топливный насос с органом дозирования топливоподачи, центробежный чувствительный элемент скорости, пневматический чувствительный элемент давления наддува с мембраной, суммирующий рычаг и рычаг управления, причем, мембрана пневматического чувствительного элемента давления связана с одной стороны трубопроводом с впускным патрубком дизеля, а с другой стороны с пружиной и штоком, соединяющимися шарниром ползушкой с суммирующим рычагом, одно плечо которого таким образом подсоединено штоком к подпружиненной мембране пневматического чувствительного элемента, второе плечо присоединено шарниром к центробежному чувствительному элементу и главной пружине, соединенной с рычагом управления, а средняя точка суммирующего рычага - к органу дозирования топливоподачи; причем, перемещение концов суммирующего рычага ограничивается двумя регулируемыми в корпусе резьбой упорами.

Предлагается устройство управления дизеля с турбонаддувом, отличающееся тем, что содержит дополнительно водяной насос с органом дозирования подачи воды, центробежный чувствительный элемент скорости, пневматический чувствительный элемент давления наддува с мембраной, суммирующий рычаг и рычаг управления, причем, мембрана пневматического чувствительного элемента давления связана с одной стороны трубопроводом с впускным патрубком дизеля, а с другой стороны с пружиной и штоком, соединяющимися шарниром ползушкой с суммирующим рычагом, одно плечо которого таким образом подсоединено штоком к подпружиненной мембране пневматического чувствительного элемента; второе плечо подсоединено шарниром к центробежному чувствительному элементу и главной пружине, соединенной с рычагом управления, а средняя точка суммирующего рычага - к органу дозирования топливоподачи; причем, перемещение концов суммирующего суммирующего рычага ограничивается двумя регулируемыми в корпусе резьбой упорами.

Существенные признаки предлагаемого устройства, которые совпадают с признаками аналога, заключаются в том, что имеют двухимпульсный регулятор дизеля с турбонаддувом, содержащий корпус, топливный насос с органом дозирования топливоподачи, центробежный чувствительный элемент скорости, пневматический чувствительный элемент давления наддува с мембраной, суммирующий рычаг и рычаг управления, причем, мембрана пневматического чувствительного элемента давления связана с одной стороны трубопроводом с впускным патрубком дизеля, а с другой стороны с пружиной и штоком, соединяющимися шарниром ползушкой с суммирующим рычагом, одно плечо которого таким образом подсоединено штоком к подпружиненной мембране пневматического чувствительного элемента, второе плечо подсоединено шарниром к центробежному чувствительному элементу и главной пружине, соединенной с рычагом управления, а средняя точка суммирующего рычага - к органу дозирования топливоподачи; причем, перемещение концов суммирующего рычага ограничивается двумя регулируемыми в корпусе резьбой упорами.

Существенным отличием предлагаемого устройства управления дизеля с турбонаддувом от известного является то, что оно содержит дополнительно водяной насос с органом дозирования подачи воды, центробежный чувствительный элемент скорости, пневматический чувствительный элемент давления наддува с мембраной, суммирующий рычаг и рычаг управления, причем, мембрана пневматического чувствительного элемента давления связана с одной стороны трубопроводом с впускным патрубком дизеля, а с другой стороны с пружиной и штоком, соединяющимися шарниром ползушкой с суммирующим рычагом, одно плечо которого таким образом подсоединено штоком к подпружиненной. мембране пневматического чувствительного элемента, второе плечо подсоединено шарниром к центробежному чувствительному элементу и главной пружине, соединенной с рычагом управления, а средняя точка суммирующего рычага - к органу дозирования топливоподачи; причем, перемещение концов суммирующего суммирующего рычага ограничивается двумя регулируемыми в корпусе резьбой упорами.

Сравнение свойств заявляемого и известного решений показывает, что у заявляемого решения появляются новые свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, и что заявляемое решение обладает существенными отличиями.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 3 изображена структурная схема устройства управления дизеля с турбонаддувом:

1. - корпус

2. - коленчатый вал

3. - поршень

4. - камера сгорания

5. - выпускной клапан

6. - впускной клапан

7. - выпускной трубопровод

8. - впускной трубопровод

9. - водоподогреватель

10. - турбина

11. - впускной патрубок

12. - компрессор

13. - топливная форсунка

14. - водяная форсунка

15. - водяной трубопровод

16. - трубопровод отходящих газов

17. - орган дозирования воды

18. - водяной насос

19. - пневматический чувствительный элемент (давления наддува)

20. - пружина (пневматического чувствительного элемента давления)

21. - шток

22. - мебрана

23. - упор штока

24. - грузы

25. - центробежный чувствительный элемент скорости ***

26. - главная пружина

27. - упор центробежного чувствительного элемента скорости

28. - суммирующий рычаг

29. - рычаг управления

30. - двухимпульсный регулятор дизеля

31. - дизель

32. - турбокомпрессор

Дизель 31 включает в себя корпус 1 и поршень 3, образующие камеру сгорания 4. Выпускной клапан 5 направляет газы из камеры сгорания 4 в выпускной трубопровод 7 дизеля 31. Впускной трубопровод 8 дизеля 31 соединяет пневматический чувствительный элемент 19 давления наддува и двухимпульсный регулятор дизеля 30 с впускным патрубком 11 дизеля 31, в который компрессор 12 нагнетает воздух, поступающий в камеру сгорания 4 через впускной клапан 6. В выпускном трубопроводе 7 дизеля 31 перед турбиной 10 установлена водяная форсунка 14. Отходящие после турбины 10 газы направляются трубопроводом отходящих газов 16 в водоподогреватель 9, в котором подаваемая водяным насосом в водяную форсунку 14 вода нагревается отходящими из турбины 10 газами. Вода подается в водоподогреватель 9 водяным трубопроводом 15 от водяного насоса 18, оснащенным органом дозирования 17 в зависимости от скорости вращениясо коленчатого вала 2 дизеля и давления надува Рк.

Двухимпульсный регулятор 30 [1] дизеля 31 управляет подачей топлива топливной форсункой 13 в камеру сгорания 4 дизеля 31 в зависимости от скорости вращения со коленчатого вала 2 дизеля 31 и давления наддува Рк.

Аналогичную схему имеет дополнительный двухимпульсный регулятор, состоящий из пневматического чувствительного элемента давления наддува 19 и центробежного чувствительного элемента скорости ω 25. Коленчатый вал 2 дизеля 31 соединен с грузами 24 центробежного чувствительного элемента скорости 25, который опирается на нижний конец суммирующего рычага 28, соединенного главной пружиной 26 с рычагом управления 29. Суммирующий рычаг 28 соединяет своими концами А и С оба чувствительных элемента 19 и 24, а средняя точка его В соединена с орган дозирования воды 17 водяного насоса 18, осуществляющего впрыск воды в выпускной трубопровод 7 в зависимости от скорости вращения со коленчатого вала 2 дизеля 31 и давления наддува Рк во впускном патрубке 11, которое с помощью впускного трубопровода 8 передается на мембрану 22 пневматического чувствительного элемента давления 19. Мембрана 22 штоком 21 соединена с верхним концом суммирующего рычага 28. Пружина 20 заключена между мембраной 22 и корпусом 1. Таким образом мембрана 22 пневматического чувствительного элемента давления 19 связана с одной стороны впускным трубопроводом 8 с впускным патрубком 11 дизеля 31, а с другой стороны со штоком 21, соединяющимся шарниром ползушкой с суммирующим рычагом 28, одно плечо которого таким образом подсоединено штоком к подпружиненной мембране 22 пневматического чувствительного элемента 19, второе плечо подсоединено шарниром к центробежному чувствительному элементу 25 и главной пружине 26, соединенной с рычагом управления 29, а средняя точка суммирующего рычага 28 - к органу дозирования подачи воды. Перемещения концов суммирующего рычага 28 ограничиваются двумя регулируемыми в корпусе резьбой упорами - упором штока 23 и упором центробежного чувствительного элементу скорости 27.

Турбина 10 и компрессор 12 расположены на общем валу турбокомпрессора 32.

РАБОТА УСТРОЙСТВА

Впрыск топлива топливной форсункой 13 в камеру сгорания 4 дизеля 31 вызывает процесс его сгорания. Выпускной клапан 5 направляет газы из камеры сгорания 4 в выпускной трубопровод 7 дизеля 31. Энергия выпускных газов перед турбиной 10 увеличивается путем впрыска воды выпускной трубопровод 7 водяной форсункой 14, за счет подогрева воды в водонагревателе 9 проходящими через него выпускными пазами после реализации их энергии в турбине 10.

Двухимпульсный регулятор 30 дизеля 31 [1] управляет подачей топлива топливной форсункой 13 в камеру сгорания 4 дизеля 31 в зависимости от скорости вращения со коленчатого вала 2 дизеля 31 и давления наддува Рк путем осуществления отрицательной обратной связи по скорости и положительной обратной связи по давлению наддува. При осуществлении отрицательной обратной связи по скорости подача топлива снижается общеизвестным способом при увеличении скорости вращения вала дизеля [2]. При осуществлении положительной обратной связи по давлению наддува подача топлива увеличивается известным способом при росте давления наддува [1].

Увеличение подачи топлива топливной форсункой 13 в камеру сгорания 4 вызывает рост давления наддува и скорости вращения вала 2 дизеля 31, которое воспринимается грузами центробежного чувствительного элемента скорости и вызывает перемещение суммирующего рычага и органа дозирования топливоподачи на снижение подачи, что вызывает снижение энергии выпускных газов и давления надувочного воздуха, осуществляя отрицательную обратную связь по скорости [1]. Увеличение давления наддува во впускном патрубке в свою очередь передается на пневматический чувствительный элемент давления с помощью впускного трубопровода. Пневматический чувствительный элемент давления перемещает шток и верхний конец и среднюю точку суммирующего рычага, соединенную с органом дозирования топливоподачи, в сторону увеличения подачи топлива, осуществляя тем самым положительную обратную связь по давлению наддува [1].

Аналогично работает дополнительный двухимпульсный регулятор (рис. 3), состоящий из пневматического чувствительного элемента давления наддува 19, центробежного чувствительного элемента скорости ω 25 и водяного насоса 18 с форсункой 14. Перед подачей воды водяной форсункой 14 в выпускной трубопровод 7 вода от водяного насоса 18 через водяной трубопровод 15 подается в водоподогреватель 9 для ее нагревания и тем самым для увеличения общей энергии паров воды и энтальпии парогазовой смеси перед турбиной 10.

Увеличение подачи воды водяной форсункой 14 в выпускной трубопровод 7 вызывает рост скорости вращения вала 2 дизеля 31 за счет роста давления наддува и улучшения качества сгорания топлива в цилиндре. Рост скорости вращения вала 2 дизеля 31 воспринимается грузами центробежного чувствительного элемента скорости 25 и вызывает перемещение суммирующего рычага 28 и органа дозирования подачи воды 17 на снижение подачи, осуществляя отрицательную обратную связь по скорости. Одновременно рост давления наддува вызывает повышение энергии выпускных газов. Увеличение давления наддува во впускном патрубке в свою очередь передается на пневматический чувствительный элемент давления посредством впускного трубопровода. Пневматический чувствительный элемент давления наддува перемещает шток и верхний конец суммирующего рычага в сторону увеличения подачи воды, осуществляя положительную обратную связь по давлению наддува.

Таким образом управление подачей воды в выпускной трубопровод 7 осуществляется дополнительным двухимпульсным регулятором, аналогичным по устройству известному двухимпульсному регулятору [1], состоящим из пневматического чувствительного элемента давления наддува 19 и центробежного чувствительного элемента скорости 25, соединенных суммирующим рычагом 28 с органом дозирования подачи воды 17 таким образом, что подача воды снижается при увеличении скорости вращения вала 2 дизеля и увеличивается при увеличении давления наддува.

Дополнительный двухимпульсный регулятор имеет схему, аналогичную известному двухимпульсному регулятору [1], который состоит из пневматического чувствительного элемента давления наддува 19 и центробежного чувствительного элемента скорости ω 25. Дополнительный двухимпульсный регулятор работает аналогично известному двухимпульсному регулятору [1]. Коленчатый вал 2 дизеля 31 соединен с грузами 24 центробежного чувствительного элемента скорости 25, который опирается на нижний конец суммирующего рычага 28, соединенного главной пружиной 26 с рычагом управления 29. Суммирующий рычаг 28 соединяет своими концами А и С оба чувствительных элемента 19 и 24, а средняя точка его В соединена с орган дозирования воды 17 водяного насоса 18, осуществляющего впрыск воды в выпускной трубопровод 7 в зависимости от скорости вращения со коленчатого вала 2 дизеля 31 и давления надувочного воздуха Рк во впускном патрубке 11. Давление Рк во впускном патрубке 11 с помощью впускного трубопровода 8 передается на мембрану 22 пневматического чувствительного элемента давления наддува 19, которая штоком 21 соединена с верхним концом суммирующего рычага 28. Пружина 20 заключена между мембраной 22 и корпусом 1. Таким образом мембрана 22 пневматического чувствительного элемента давления 19 связана с одной стороны впускным трубопроводом 8 с впускным патрубком 11 дизеля 31, а с другой стороны со штоком 21, соединяющимся шарниром ползушкой с суммирующим рычагом 28, одно плечо которого таким образом подсоединено штоком к подпружиненной мембране 22 пневматического чувствительного элемента 19, второе плечо подсоединено шарниром к центробежному чувствительному элементу 25 и главной пружине 26, соединенной с рычагом управления 29, а средняя точка суммирующего рычага 28 - к органу дозирования подачи воды. Перемещения концов суммирующего рычага 28 ограничиваются двумя регулируемыми в корпусе резьбой упорами - упором штока 23 и упором центробежного чувствительного элементу скорости 27.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Заявляемые способ управления дизеля с турбонаддувом и устройство его реализации позволяют повысить эффективность транспортных машин с ДВС и снизить расход энергии по сравнению с известными устройствами. Применение их позволяет снизить потери энергии и повысить экономичность транспортных машин с ДВС на любых неустановившихся режимах работы путем, особенно для судовых силовых установок, в которых не требуется дополнительная организация заправки водой. Проведенный анализ работы предлагаемого устройства показывает [2, 3], что в соответствии с заявленным изобретением может оно быть реализовано с обеспечением безопасности работы.

Литература:

1. Кругов В.И., Леонов И.В., Горшков В.А. и др. патент РФ №896246 Двухимпульсный регулятор дизеля с турбонаддувом. 07.01.1982. бюлю №1.

2. Крутов В.И. Автоматическое регулирование ДВС. - М: Машгиз, 1963. - 600 с.

3. Теплотехника: Учебник для вузов / А.М. Архаров, И.А.. Архаров, В.Н. Афанасьев и др.; Под ред. A.M. Архарова, В.Н. Афанасьева. 2-е изд, перераб. и доп.. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2004. - 712 с.

4. И.В. Леонов, Галеев В.Л. Исследование возможности улучшения системы воздухоснабжения дизеля с турбонаддувом. «Известия ВУЗов». «Машиностроение». №4 - 1980. с. 79-82.

1. Способ управления дизелем с турбонаддувом, который заключается в том, что после сгорания топлива и расширения в цилиндре дизеля отходящие газы, обладающие избыточной энергией, направляются выпускным трубопроводом для расширения в газовую турбину, работа которой с помощью механической связи валом передается компрессору для сжатия поступающего в цилиндр дизеля наддувочного воздуха, управление дизелем с турбонаддувом осуществляется замыканием обратной связи по двум параметрам - скорости вращения коленчатого вала и давлению наддува, причем управление скоростью вращения вала дизеля производится отрицательной обратной связью, а управление давлением наддува осуществляется положительной обратной связью двухимпульсным регулятором, воздействующим на общий регулирующий орган подачи топлива в цилиндр дизеля - рейку топливного насоса высокого давления, отличающийся тем, что в выпускной трубопровод перед газовой турбиной производят подачу воды, причем управление подачей воды осуществляется замыканием обратной связи по двум параметрам - скорости вращения коленчатого вала и давлению наддува.

2. Устройство управления дизелем с турбонаддувом, включающее корпус, дизель, турбокомпрессор, двухимпульсный регулятор топливоподачи, топливный насос с органом дозирования топливоподачи, центробежный чувствительный элемент скорости, пневматический чувствительный элемент давления наддува с мембраной, суммирующий рычаг и рычаг управления, причем мембрана пневматического чувствительного элемента давления связана с одной стороны трубопроводом с впускным патрубком дизеля, а с другой стороны с пружиной и штоком, соединяющимися шарниром ползушкой с суммирующим рычагом, одно плечо которого, таким образом, подсоединено штоком к подпружиненной мембране пневматического чувствительного элемента, второе плечо подсоединено шарниром к центробежному чувствительному элементу и главной пружине, соединенной с рычагом управления, а средняя точка суммирующего рычага - к органу дозирования топливоподачи; причем перемещение концов суммирующего рычага ограничивается двумя регулируемыми в корпусе резьбой упорами, отличающееся тем, что снабжено дополнительно водяным насосом с органом дозирования подачи воды, центробежным чувствительным элементом скорости, пневматическим чувствительным элементом давления наддува с мембраной, суммирующим рычагом и рычагом управления, причем мембрана пневматического чувствительного элемента давления связана с одной стороны трубопроводом с впускным патрубком дизеля, а с другой стороны с пружиной и штоком, соединяющимися шарниром ползушкой с суммирующим рычагом, одно плечо которого, таким образом, подсоединено штоком к подпружиненной мембране пневматического чувствительного элемента, второе плечо подсоединено шарниром к центробежному чувствительному элементу и главной пружине, соединенной с рычагом управления, а средняя точка суммирующего рычага - к органу дозирования подачи воды, причем перемещение концов суммирующего рычага ограничивается двумя регулируемыми в корпусе резьбой упорами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам прогрева элементов гидропривода. Система энергосберегающего контурного прогрева элементов гидропривода содержит штатную гидросистему машины, гидробак (9), регулируемый гидронасос (4), гидрораспределитель (11), гидроцилиндр (12), напорную (7) и сливную (8) гидролинии.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. Техническим результатом изобретения является: значительное повышение его КПД за счет применения регенерации теплоты и реверса газов; значительное снижение массы и габаритов двигателя за счет выполнения рабочего хода в каждом цилиндре за один поворот коленчатого вала.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к системе использования отработавших газов для автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, причем эта система использования отработавших газов содержит питающий насос.

Изобретение относится к двигателю транспортного средства. Двигатель содержит резервуар моторного масла, выхлопную систему и термоэлектрическое устройство.

Изобретение относится к двигателестроению. Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области утилизации тепла отработавших газов (ОГ) в двигателях внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение КПД и улучшение приемистости двигателя.

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно, к двигателям внутреннего сгорания. Благодаря стандартной конструкции коленчатого вала (6), имеющего противовесы (30), при его вращении постоянно изменяется расстояние от поверхности противовеса (30) до обмотки переменного тока (31), поэтому магнитное сопротивление также изменяется по периодическому закону.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с распределенным рабочим циклом. Техническим результатом является улучшение экономичности при упрощении конструкции.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к управлению двигателей с наддувом. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя и снижение выброса вредных веществ.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях с турбонаддувом. Способ управления топливоподачей дизельного двигателя с турбонаддувом заключается в изменении цикловой подачи топлива в цилиндр дизеля по отклонению от заданной рычагом (8) управления скорости вращения дизельного двигателя с помощью отрицательной обратной связи по скорости вращения его вала.

Предложены способы и система для впрыска и сжигания некоторого количества газового топлива во время такта выпуска рабочего цикла цилиндра, для того чтобы уменьшить запаздывание турбонагнетателя и сократить время, требуемое для активации каталитического нейтрализатора отработавших газов во время переходных событий, и тем самым снизить токсичность отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что направляют всасываемый воздух из впускного коллектора (22), ниже по потоку от компрессора (14), в выпускной коллектор (36), выше по потоку от турбины (16), посредством внешних рециркулируемых отработавших газов (EGR) и положительного перекрытия клапанов (62), (64) через цилиндр (30).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом. Способ для двигателя (10) с турбонаддувом заключается в том, что в условиях более низкого наддува заряжают резервуар (54) наддува подвергнутыми сгоранию выхлопными газами до первого давления.

Изобретение относится к способу для управления устройством турбонагнетателя двигателя внутреннего сгорания. Предусмотрены различные способы для управления регулятором давления наддува с приводом, имеющим зависящее от температуры магнитное поле.

Изобретение может быть использовано в области автоматического управления двигателями внутреннего сгорания. Способ управления дизеля (1) с турбонаддувом заключается в изменении подачи топлива в цилиндр дизеля (1) по отклонению от заданной рычагом (18) управления скорости вращения вала дизеля с помощью отрицательной обратной связи по скорости и положительной обратной связи давления наддувочного воздуха путем суммирования двух импульсов при помощи суммирующего механизма с числом степеней свободы w=2.

Способ управления дизеля с турбонаддувом заключается в изменении цикловой подачи топлива в цилиндр дизеля. Осуществляют изменение подачи топлива по отклонению от заданной рычагом (21) управления скорости вращения дизеля с помощью отрицательной обратной связи по скорости и положительной обратной связи по изменению давления наддувочного воздуха.

Изобретение относится к области техники моторных транспортных средств, а более точно, к впуску воздуха в системах двигателя моторного транспортного средства. Предложены способы и системы для уменьшения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом.

Изобретение относится к области техники моторных транспортных средств, а более точно к впуску воздуха в системах двигателя моторного транспортного средства. Предложены способы и системы для уменьшения запаздывания турбонагнетателя в двигателе с наддувом.

Изобретение может быть использовано в автоматизированных дизельных электростанциях. Способ автоматического регулирования давления наддувочного воздуха дизель-генератора (1), (2) в динамических режимах заключается в использовании двухэтапного по времени регулирования давления наддувочного воздуха дизеля (2) в динамических режимах.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях с турбонаддувом. Способ управления топливоподачей дизельного двигателя с турбонаддувом заключается в изменении цикловой подачи топлива в цилиндр дизеля по отклонению от заданной рычагом (8) управления скорости вращения дизельного двигателя с помощью отрицательной обратной связи по скорости вращения его вала.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях с турбонаддувом. Способ управления дизелем с турбонаддувом заключается в том, что после сгорания топлива и расширения в цилиндре дизеля отходящие газы, обладающие избыточной энергией, направляются выпускным трубопроводом для расширения в газовую турбину. Работа газовой турбины с помощью вала передается компрессору для сжатия поступающего в цилиндр дизеля наддувочного воздуха. Управление дизелем с турбонаддувом осуществляется замыканием обратной связи по двум параметрам - скорости вращения коленчатого вала и давлению наддува. Управление скоростью вращения вала дизеля производится отрицательной обратной связью. Управление давлением наддува осуществляется положительной обратной связью двухимпульсным регулятором, воздействующим на общий регулирующий орган подачи топлива в цилиндр дизеля - рейку топливного насоса высокого давления. В выпускной трубопровод перед газовой турбиной производят подачу воды. Управление подачей воды осуществляется замыканием обратной связи по двум параметрам - скорости вращения коленчатого вала и давлению наддува. Раскрыто устройство управления дизелем с турбонаддувом. Технический результат заключается в обеспечении более полной утилизации энергии выпускных газов путем автоматического управления давлением наддува на любых режимах движения транспортной силовой установки, использующей в качестве двигателя дизель с турбонаддувом. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх