Способ воздухоснабжения двигателявнутреннего сгорания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ KTEJlbCTBV

Союз Советских

Соцналнстнчвскнх

Рвспублнк

<и 817285 (61) Дополнительное к ввт. сеид-ay— (22) Заявлено 261277 (21) 2559700/25-06 с присоединением заявки Йо (я)м. кл.з

F 02 D 13/02

Государственвый комитет

СССР яо делам нзобретений н открытей (23) Приоритет—

Опубликовано 300381.Бюллетень 89 12 (53) УДК 621.43.052 (088.8) Дата опубликования описания 050481 (12) Автор изобретения

В. Г. Путилин

Пензенский дизельный завод Производственного объединения по дизелям и турбокомпрессорам (73) Заявитель

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано для двигателей с регулированием фаз газораспределения на переменных режимах работы.

Известны способы воэдухосиабжения двигателей внутреннего сгорания путем подачи сжатого воздуха в цилиндр при работе на установившихся режимах и подачи добавочного воздуха в турбокомпрессор в процессе изменения величины нагрузки двигателя.

Добавочный воздух сжимают вспомогательным компрессором, приводным, 15 например, гидродвигателем Pi) .

Подача добавочного воздуха улучшает работу двигателя на переходных режимах, однако при этом необходимы дополнительные агрегаты: компрессор 20 и приводные механизмы.

Известны способы воздухоснабжения двигателей, лишенные этого недостатка. Добавочный воздух на переходных режимах обеспечивают путем увеличе25 ния давления воздуха, сжимаемого турбокомпрессором, на частичных нагрузках и снижения давления наддува в зоне высоких нагрузок путем перепуска . наддувочного воздуха или отработав- 30

2 ших газов из газовоздушного тракта двигателя (21 .

Но эти способы регулирования мало экономичны.

Известен также способ воздухоснабжения двигателя внутреннего. сгорания путем сжатия воздуха в турбокомпрессоре, подачи сжатого воздуха в цилиндр во время хода впуска и прекращения подачи до завершения этого хода с регулированием момента прекращения по импульсу о величине нагрузки !способ Миллера)

Двигатели с системой Миллера при частичных нагрузках, .примерно до

60-704 мощности, работают без регулирования фаз газораспределения — с полным использованием хода впуска.

Повышенные давления наддува, характерные для системы миллера, обеспечивают в этой зоне работы двигателя высокие показатели переходных процессов при разгоне двигателя и увеличении нагрузки (31.

Однако, неполное использование хода впуска, приводящее к фактическому уменьшению рабочего объема цилиндров двигателя, а также пониженная степень сжатия, снижающая эффективность цикла, ухудшают качество

817285 переходных процессов двигателя с системой Миллера в зоне высоких нагрузок, где время переходных процессов наиболее велико.

Цель изобретения — повышение приемистости двигателя, оснащенного системой Миллера.

Для достижения поставленной цели при работе двигателя на установившемся режиме подачу воздуха прекращают до завершения хода впуска,а в процессе изменения величины нагрузки момент прекращения подачи воздуха совмещают с моментом завершения хода впуска.

В качестве параметра изменения величины нагрузки могут быть использованы: давление сжатого воздуха, частота вращения вала турбокомпрессора, давление сжатого воздуха и частота вращения вала двигателя, частота вращения вала двигателя и частота вращения вала турбокомпрессора.

На фиг. 1 изображена структурная блок-схема системы регулирования двигателя; на фиг. 2 — диаграмма изменения давления в цилиндре (процесса впуска и сжатия) при различном моменте завершения хода впуска.

Структурная блок-схема системы регулирования двигателя для осуществления предлагаемого способа включает в себя узлы регулирования, свойственные двигателям с системой Миллера: сервомеханизм 1 изменения фаз газораспределения в функции давления наддува, пульт 2 управления двигателем, воздействующий на задатчик режима 3 двигателя, например объединенный регулятор числа оборотов, привод клапанов, позволяющий смещать во время работы моменты закрытия клапанов.

Сервомеханизм 1 содержит сильфонный механизм, состоящий иэ сильфона

4, уравновешивающей пружины 5, кожуха 6, в который по каналам 7 и 8 подводится воздух из наддувочного коллектора Э двигателя 10 внутреннего сгорания. Дно сиЛьфона 4 при помощи механической передачи связано с золотником, управляющим силовым цилиндром сервомеханиэма 1.

Для осуществления регулирования двигателя с системой Миллера по предлагаемому способу сервомеханизм 1 снабжен двухпозиционным регулирующим устройством, включающим в себя поршень 11 изменения затяжки уравновешивающей пружины сильфонного механизма, электропневматический вентиль 12, управляющий йодачей давления в йадпоршневую полость 13 и упоры 14,огра,ничивающие крайние положения поршня

11. Электропневматический вентиль управляется балансным реле 15, которое связано с реостатом 16 пульта управления и реостатом 17 пневмоэлек. трического преобразователя. Последний 18 преобразует давление наддувоч.

SS

d0 давление в полость 13, поршень 11 перемещается вниз до упора, увели-. чивая затяжку уравновешивающей пружины 5. увеличение затяжки пружины

5 изменяет установку фаз газораспределения в направлении увеличения используемой части хода впуска.

Величина раэбаланса моста реле

15, при которой изменяется установка фаэ газораспределения, выбирается в зависимости от конкретных характеристик двигателя при разгоне.

При разгоне двигателя увеличиваются располагаемая энергия газов перед турбиной, обороты турбокомпрессора и давление наддувочного . воздуха. вентиль 12 будет открыт до тех пор, пока движок реостата пневмоэлектрического преобразователя 18, перемещаясь при росте давления наддува, не приведет мостовую схему в состояние равновесия. При этом вентиль 12 сбросит давление иэ полости

13 и поршень 11 займет верхнее положение, устанавливая фазы газораспределения в функции давления наддува, соответствующие установившемуся режиму работы двигателя.

На диаграмме процесса впуска и сжатия (фиг. 2) обозначены: ось абсцис P0 — линия атмосферного давления, ось ординат — давления процесса, линии 20 — 22 — линии сжатия воздуха в комцрессоре. ного воздуха в пропорциональное сопротивление реостата 17.

Закон изменения сопротивления реостата 16 при перемещении рукоятки 19 согласован с законом изменения давления наддувочного воздуха в функции режима работы двигателя, определяемого положением рукоятки 19 пульта управления.

При установившемся режиме работы двигателя сопротивление реостата 17, определяемое величиной давления наддувочного воздуха, равно сопротивлению реостата 16 пульта управления.

При этом мост балансного реле 15 согласован, электропневматический вентиль закрыт, давления в полости

13 нет, поршень 11 находится в верхнем положении. Подача воздуха прекращается до завершения хода впуска.

В процессе изменения нагрузки

20 (при ее увеличении), переводом рукоятки 19 пульта управления в новое положение соответственно изменяется величина сопротивления реостата 16, величина же давления воздуха в над25 дувочном коллектоРе двигателя вследствие инерционности системы газотурбинного наддува, а следовательно, и величина сопротивления реостата 17 не соответствует вновь заданному

30 Режиму работы.

При этом наступает разбаланс моста реле 15 и оно выдает импульс на открытие вентиля 12,. который подает

817285

60 формула изобретения

Сжатый в турбоко лпрессоре воздух .при открытии впускных клапанов подается в цилиндры двигателя. Момент прекращения подачи воздуха (точки о О., Π— моменты закрытия впускнйх клапанов) определяет используемую долю хода впуска — отрезки в, В

Bq и используемую долю хода сжатйя— отрезки С,С,,С . Линия 23 — линия

1 сжатия воздуха в цилиндре при работе двигателя на установившемя режиме. при малых и умеренных давлениях. наддувочного воздуха (на диаграмме до давления Р„ ) впускные клапаны

-1 закрывают в точке О„ и ход впуска используется полностью (отрезок В) .

При больших нагрузках двигателя (на диаграмме — при давлении наддувочного воздуха больше Р ) изменением моментов закрытия вйускных клапанов поддерживают давление конца сжатия Р на постоянном уровне. с, Опереженйе закрытия впускных клапанов уменьшает используемую долю хода впуска (отрезки В, и В) .

При движении поршня вниз происходит расширение воздуха в цилиндре двигателя (при давлении наддува Р по линии О -О,при Р— по линии

О -0 -C „), а затем сжатие.по линии

23.

При этом, как показано линиями

24 и 25, ход сжатия используется полностью (отрезки с и сэ), вследствие чего снижается действительная степень сжатия в цилиндрах двигателя и давление конца сжатия РС„ поддерживается на:постоянном уровне. ц.известном способе регулирования двигатеЛя с системой,ииллера изменение моментов прекращения подачи воздуха (закрытия впускных клапанов) при разгоне двигателя из точки A до режима работы, характеризуемого давлением наддува Р„, осуществляется по линии A-О -О с ограничением дав2 3 ления конца сжатия величиной p „ ..

На время переходного процесса при увеличении нагрузки и разгоне двигателя изменяют установку моментов прекращения подачи воздуха (закрытия впускных клапанов) по импульсу о величине нагрузки двигателя в направлении более полного использования хода впуска, чем при установившемся режиме работы двигателя, т.е. при одном и том же значении давления наддувочного воздуха Р во время переК ходного процесса осуществляют более позднее закрытие впускных клапанов, чем при том же значении Р„ вО вреМя установившегося режима работы двигателя. Соответственно, частичное использование хода впуска осуществляют с больших давлений наддувочного воздуха, например с давления Р на приведенной диаграмме. изменение моментов закрытия впускных клапанов при разгоне двигателя из точки А до режима работы, характеризуемого давлением наддува Р„, в предлагаемом способе регулированйя осуществляют следующим образом.

В момент изменения режима устанав5 ливают момент закрытия впускных клапанов в точке A, а затем по мере разгона двигателя и роста давления наддувочного воздуха изменение моментов закрытия впускных клапанов осуществляют по линии A"-A"-O> с ограничением давлений сжатия лийией 7 и конца сжатия величиной Р

При выходе.на заданный режим изменяют установку моментов закрытия впускных клапанов в функции нагрузки с ограничением давления конца ,сжатия величиной Р „ .

При разгоне двигателя из тоЧки

0 до режима работы,, характеризуемого давлением наддува Р„ в момент

20 изменения режима, устанавливают момент закрытия впускных клапанов в точке 0 " с последующей установкой моМентов закрытия клапанов по мере

-разгона двигателя,по линии 0 -О .

25 Из приведенной диаграммы видйо, что предлагаемый способ регулирования имеет большие возможности по увеличению заряда в цилиндре двигателя при разгоне двигателя в зоне высоких нагрузок при одинаковом ограничении давления конца сжатия и, давления сгорания по сравнению с известными способами, так как у последних степень сжатия постоянна и определяется требованием надежного запуска двигателя;

Об изменении величины нагрузки судят либо по давлению сжатого воздуха, либо по частоте вращения вала турбокомпрессора, либо по давлению

40 сжатого воздуха и частоте вращения вала двигателя, либо частоте вращения вала двигателя и частоте вращения вала турбокомпрессора.

В предлагаемом способе регули45 рования двигателя внутреннего сгорания во время переходных процессов при нагрузке двигателя в зоне с регулированием используемой доли хода впуска возможна динамическая перегрузка относительно режима номинальной лощности в допустимых пределах.

Предлагаемый способ воздухоснабжения двигателя с системой Миллера обеспечивает улучшение переходных процессов при разгоне двигателя во всем диапазоне работы высокофорсированного двигателя внутреннего сгорания.

1. Способ воздухоснабжения двигателя внутреннего сгорания путем сжатия воздуха в турбокомпрессоре, подачи сжатого воздуха в цилиндр во вре7

817285

10 мя хода впуска и прекращения подачи до завершения этого хода с регулированием момента прекращения по импульсу о величине нагрузки, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения приемистости двигателя, при его работе на установившемся режиме подачу воздуха прекращают до завершения хода впуска,а в процессе изменения величины нагрузки момент прекращения подачи воздуха сонме- О щают с моментом завершения хода впус- ка..

2 ° Способ по п.1, о т л и ч а ю—

al и и с я тем, что об изменении величины нагрузки судят по давлению сжатого воздаха. 15

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что дополнительно измеряют частоту вращения вала турбокомпрессора, и о6 изменении величины нагрузки судят по частоте вра-. 20 щЕния вала турбокомпрессора.

4. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что дополнительно измеряют частоту вращения вала двигателя, и об изменении величины нагрузки судят по давлению сжатого воздуха и по частоте вращения вала двигателя.

5. Способ по пп. 1 и 3, о т л и— ч а ю шийся тем, что дополнительно измеряют частоту вращения вала двигателя н об изменении величины нагрузки судят по частоте вращения вала турбокомпрессора и вала двигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3921403, кл. 60-606, опублик. 1975.

2. Дехович Д. A. Улучшение внешней характеристики двигателя 16ЧН

2бу26 путем регулируемого перепуска воздуха из компрессора в турбину. — .

"Энергомашиностроение", 1971, в б.

3. Патент США Р 2780912, кл. 60-611, опублик. 1957.

Ииугн (Риг. 2

Составитель Л. Павлович

Редактор H. Безродная Техред A.дч Корректор М. Шароши

Заказ 1278/44

Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ воздухоснабжения двигателявнутреннего сгорания Способ воздухоснабжения двигателявнутреннего сгорания Способ воздухоснабжения двигателявнутреннего сгорания Способ воздухоснабжения двигателявнутреннего сгорания Способ воздухоснабжения двигателявнутреннего сгорания 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергомашиностроению и машиностроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС) преимущественно с наддувом и воспламенением заряда от постороннего источника

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к многотопливным двигателям внутреннего сгорания и способам регулирования их мощности за счет изменения фаз газораспределения и рабочего объема цилиндров

Изобретение относится к области машиностроения и повышает надежность привода клапанов двигателей внутреннего сгорания и изменения фаз газораспределения

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к распределительным механизмам клапанов газораспределения двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания

Изобретение относится к способу получения механической работы при сгорании газа в двигателях внутреннего сгорания, а также к поршневым двигателям внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом для осуществления этого способа

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам регулирования двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для изменения фаз впуска клапанов двигателя внутреннего сгорания
Наверх