CS261928B1 - Zařízení k regulaci teploty plnicího vzduchu pístového přeplňovaného motoru - Google Patents

Abstract

Podstatou zařízení k regulaci teploty vzduchu pístového motoru, u něhož je trvale propojen okruh chlazení plnicího vzduchu s okruhem chladicího pláště motoru, spočívá v tom, že pomocí uzavíracích orgánů spojených s mechanickým regulátorem a elektrickým regulátorem, napojeným na čidlo tlaku, je pri nízkém výkonu motoru spojen výstup primárního chladiče se vstupem chladicího^pláště motoru a výstup chladicího pláště motoru je spojen se vstupem chladiče plnicího vzduchu a při vysokém zatížení motoru je výstup primárního ohladiěe spojen se vstupem chladiče plnicího vzduchu á výstup chladiče plnicího vzduchu je spojen se vstupem chladicího pláště motoru, přičemž uzavírací orgány jsou tvořeny prvním trojcestným kohoutem, druhým trojceštným kohoutem, třetím trojceštným kohoutem a čtvrtým trojoestným kohoutem a čidlem tlaku je uspořádáno mezi výtlakem kpmpresoru a plnicími ventily motoru. Zařízení lze využít ke snížení vlivu studená koroze a zlepšení spalování těžkých paliv při nízkém zatížení, s^cílem snížení provozních nákladů přeplňovaných naftových motorů.

Description

Vynález se týká zařízení k regulaci teploty plnícího vzduchu pístového přeplňovaného můtoru při jeho nízkém nebo vysokém zatížení.

Je známo, že použití méněhodnotných paliv v přeplňovaných naftových motorech způsobuje problémy při nízkém výkonu motoru vzhledem k nízkému cetanovému číslu paliva a vysokému obsahu pomalu hořících složek, např. asfalténů. Důsledkem je nadměrný gradient tlaku při spalovaní a vznik júsad ve spalovacím prostoru při delším provozu se sníženým výkonem. Jednou z možných cest zmenšení těchto problémů je zvýšení teplot plnícího vzduchu v nízkých výkonových režimech pomocí chladiče plnícího vzduchu, do něhož je v tomto případě zavedena horká voda vystupující z chladícího pláště motoru. Kromě změny zapojení chladícího okruhu je v tomto případě potřeba zajistit vhodnou regulaci teploty vzduchu i vody v závislosti na provozních podmínkách.

Známá jsou zařízení, kde se používá čidel zatížení, otáček nebo teplot, působících přímo - mechanicky - na regulační orgány průtoku vody např. na termostatické ventily. Tyto systémy využívají elektrického přenosu vyhodnocení signálu ěisla elektronickým systémem a elektricko-mechanických ovladačů regulačních orgánů. U těchto systému lze programově měnit nastavení termostatických regulátorů teploty obvykle v případě složitějších řídících systémů celého soustrojí. Přitom se teplota plnícího vzduchu i chladící vody snižuje s rostoucím výkonem motoru.

Nevýhodou uvedených zařízení je nesnadná přizpůsobivost ke změněným požadavkům na regulaci teploty - nutnost změny náplně termostatických čidel. Čidla otáček a zatížení jsou složitá.

281 928

Elektronické systémy jsou komplikované, zejména elektromechanické převodníky. Použití těchto zařízení je výhodné u zmíněných řídících systémů celého soustrojí, které vsak nejsou universální pro různá použití motorů.

Další známá provedení/ zabývající se problematikou regulace teploty plnícího vzduchu,uvádí například CS-PS 209 417 a CS-PS 209 470 jako analogie francouzských patentů firmy S.E.M.T. Z hlediska konkrétního konstrukčního provedení popisovaných zařízení jsou odlišná zejména v získávání ohřevu plnícího vzduchu pomocí sběrného výfukového potrubí, pomocných hořáků apod. Ani v jednom případě nelze těchto zařízení použít pro motory’s vysokým kompresním poměrem.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení k regulaci teploty plnícího vzduchu pístového přeplňovaného motoru, u něhož je trvale propojen okruh chlazení plnícího vzduchu s okruhem chladícího pláště motoru, jehož podstata spočívá v tom, že pomocí uzavíracích orgánů/spojených s mechanickým regulátorem a elektrickým regulátorem napojeným na čidlo tlaku,je při nízkém zatížení motoru spojen výstup primárního chladiče se vstupem chladicího pláště motoru a výstup chladicího pláště motoru je spojen se vstupem .chladiče plnícího vzduchu a při vysokém zatížení motoru je výstup .primárního chladiče spojen se vstupem chladiče plnícího vzduchu a výstup chladiče plnícího vzduchu je spojen se vstupem chladicího pláště motoru, přičemž uzavírací orgány jsou tvořeny prvním trojcestným kohoutem, druhým trojcestným kohoutem, třetím trojcestným kohoutem a čtvrtým trojcestným kohoutem a čidlo tlaku je uspořádáno mezi výtlakem kompresoru a plnícími ventily motoru.

' Výhodou tohoto zařízení podle vynálezu je jednoduchá konstrukce, kterou lze instalovat prakticky na všechny druhy přeplňovaných mot.orů/a to i na motory s vysokým kompresním poměrem, v čemž lze spatřit zásadní odlišnost od stávajících zařízení. Samočinná regulace teploty přeplňovaného vzduchu vhodně nastavená na optimální hodnoty teplot a tlaků přináší zvýšenou účinnost motoru.

261 928

Příklad konkrétního provedení je zobrazen na připojených výkresech kde obr.1 schematicky znázorňuje chladící systém motoru s jedním okruhem společným pro chlazení plnícího vzduchu a dalších (nezakreslených) uzlu, jako. je chlazení oleje, dílů pracovního prostoru válce, přápadně turbiny turbodmychadla, upravený podle vynálezu. Obr.2 až obr.9 zobrazuje zjednodušeně různá nastavení uzavíracích orgánů - v našem případě trojcestnýóh kohoutu - při různých výkonnových zatíženích motoru a na obr.10 je schematicky v řezu zobrazen mechanický regulátor pro ovládání trojcestných kohoutů v závislosti na tlaku plnícího vzduchu.

Z obr.1 je patrné schéma vzájemných propojení hlavních částí zařízení, tj. chladicího pláště motoru J_, chladiče 5 plnícího vzduchu, primárního chladiče 18, kompresoru 3, turbiny 8 turbodmychladla a uzavíracích orgánů, prvního termostatického ventilu 11 a druhého termostatického ventilu 16, elektrického regulátoru 58 a vodního čerpadla 9. Vzájemné propojení těchto dílů je tvořeno potrubím, kde je šipkami vyznačen směr proudění chladící vody. Uzavírací orgány jsou tvořeny prvním trojcestným kohoutem 1_3, druhým trojcestným kohoutem 25, třetím trojcestným kohoutem 28 a čtvrtým trojcestným kohoutem 55, které jsou ovládány mechanickým regulátorem 45 (obr. 10).

Chladicí voda prochází výstupem 50 chladiče 5 plnicího vzduchu, výstupem 29 třetího trojcestného kohoutu 28 a vstupem 51 chladícího pláětě motoru ý, dále výstupem 52 chladícího pláětě motoru 2 ^a druhým výstupem 54 Čtvrtého trojcestného kohoutu 55 (se zapojenou expanzní a odplyňovací nádrží 10) do sání vodního čerpadla 9, kde je zařazeno čidlo 55 teploty. Přes první termostatický ventil 11 postupuje chladící voda výstupem 22 vodního čerpadla 9, výstupem 12 prvního termostatického ventilu JJ_ a výstupem 14 prvního trojcestného kohoutu 15 do primárního chladiče 18, kde je ochlazována médiem z okolí (vodou nebo vzduchem). Vstupem 20 druhého trojcetného. kohoutu 23 a výstupem 24 druhého trojcentného kohoutu 25 se okruh uzavírá. Při příliš nízké teplotě vody na výstupu 52 chladícího pláětě motoru J_ otevře první termostatický ventil 11, spojený s čidlem 55 teploty

261 928 elektrickým vedením 56, obtokové potrubt 21 primárního chladiče 18 a tím jej částečně nebo úplné vyřadí z činnosti. Plnící vzduch je nasáván nasávacím potrubím 2 kompresoru £, po stlačení dodáván výstupem 4 kompresoru £ do chladiče £ plnícího vzduchu, z něhož postupuje výtlakem 6 kompresoru 5' za chladičem £ plnícího vzduchu do válců motoru £. Výfukové plyny odcházejí potrubím 7 výfukových plynu do turbiny 8 turbodmychadla.

Při nízkém výkonu motoru £, kdy je teplota sten spalovacího prostoru i plnícího vzduchu příliš nízká, lze pořadí chlazení v soustavě - chladič £ plnícího vzduchu - motor £ - obrátit prostřednictvím uzavíracích orgánů (trojcestných kohoutů) naznačených na obr.1, nebo jim funkčně obdobných skupin ventilů.

Voda z chladícího pláště motoru £ je zaváděna prvním výstupem 27 čtvrtého trojčestného kohoutu ££ (poloha pro vysoký výkon motoru £ - obr.2, pro nízký výkon - obr.5) a výstupem 24 druhého trojcestného kohoutu 23 do chladiče £ plnícího vzduchu, odkud odtéká přes třetí trojcestný kohout 28 (poloha pro vysoký výkon - obr.4, pro nízký výkon - obr.5) sacím potrubím 26 do vodního Čerpadla £. První termostatický ventil 11 v důsledku zvýšení teploty chladící vody uzavírá obtokové potrubí 21 a voda se z vodního čerpadla 9 dostává na první trojcestný kohout ££, který umožňuje použití druhého termostatického ventilu £6, seřízeného na zvýšenou teplotu pro regulaci teploty vody při nízkém výkonu motoru (poloha prvního trojcestného kohoutu £3 a pro vysoký výkon - obr.6, pro nízký výkon .- obr.7)· Podle obr.7 se tedy voda dostává vstupem £7 druhého termostatického ventilu £6 do druhého termostatického ventilu 16 a z něho buc[ do primárního chladiče £8 přes zpětnou klapku ££, nebo se při nedostatečné teplotě vody dostává přímo do vstupu 20 druhého trojcestného kohoutu 2£· Zpětná klapka £5 zabraňuje zpětnému toku vody do výstupu £9 druhého termostatického ventilu £6 při vysokém výkonu motoru £. Vstupem 20 druhého trojcestného kohoutu 25 se voda dostává na druhý trojcestný kohout 25(poloha pro vysoký výkon obr.8, pro nízký výkon - obr.9), který v tomto přápadš spojuje dle obr. 9 vstup 20 druhého trojcestného kohoutu 25 a přívodní potrubí 2£ chladícího pláště se vstupem 51 chladícího pláště motoru 1.

261 928

Přepínáni trojceetných kohoutů nebo jim funkčně rovných trojic ventilů na příslušných trojicích potrubí lze ovládat spojitě nebo diskrétně podle tlaku plnícího vzduchu snímaného snímacím čidlem 39 tlaku ve výstupu 4 kompresoru 3 nebo ve výtlaku j6 kompresoru 2 za chladičem 5 plnícího vzduchu, nebo přímo v chladiči 5 plnicího vzduchu. Signál vyhodnocuje elektrický regulátor 38, který předává řídící impulsy elektrickými vedeními 40, 41 , 42, 45 jednotlivým trojcestným kohoutům 13, 23, 28, 33, nebo skupinám ventilů.

Příklad mechanického regulátoru se spojitou regulací v určitém rozmezí uvádí obr.10.

Píst 46 mechanického regulátoru 45, zatížený předepjatou pružinou 47, je při vysokém výkonu v horní poloze vlivem vysokého tlaku plnícího vzduchu, přiváděného vstupní částí 44 mechanického regulátoru 45 z výstupu 4 kompresoru 2» nebo z výtlaku 6 kompresoru 2 ^za chladičem 2 plnícího vzduchu a nebo přímo z chladiče 2 plnícího vzduchu. Trojcestné kohouty - jako příklad je uveden druhý trojcestný kohout 23 - jsou pomocí tyče 49, spojnice 50 a páky 31 v poloze pro vysoký výkon motoru 2* ŽPíst 46 mechanického regulátoru 45 se opírá o stavitelný doraz 48. Klesá-li výkon motoru 2 a plnící tlak, převýší síla pružiny 47 sílu od tlaku plnícího vzduchu a píst 46 se pohybuje k opačné krajní poloze, přičemž přepíná druhý trojcestný kohout 23 do polohy pro nízký výkon - viz obr.9· Stejným způsobem jsou ovládány i ostatní trojcestné kohouty 1 5, 28 a 22· Vhodným tvarem průtočných průřezů trojčestných kohoutů nebo obdobných orgánů a dimenzováním pružiny 47 lze dosáhnout v určitém rozmezí plnících tlaků spojitého přechodu od jednoho typu proudění v chladícím systému k druhému. Při zatěžování motoru 2 probíhá popsaný děj obdobně.

Claims (3)

1. předmEt vynálezu

   261 928 ►

   1. Zařízení k regulaci teploty plnícího vzduchu pístového přeplňovaného motoru, u něhož je trvale propojen okruh chlazení plnícího vzduchu s okruhem chladícího pláste motoru, vyznačené tím, že pomocí uzavíracích orgánů spojených s mechanickým regulátorem (45) a elektrickým regulátorem (38)_z«napo jeným na čidlo (39) tlaku,je při nízkém zatížení motoru (1) spojen výstup (52) primárního chladiče (18) se vstupem (31) chladícího pláste motoru (1) a výstup (32) chladícího pláste motoru (1) je spojen se vstupem (53) chladiče (5) plnícího vzduchu a při vysokém zatížení -motoru (1) je výstup (52) primárního chladiče (18) spojen se vstupem (53) chladiče (5) plnícího vzduchu a výstup (30) chladiče (5) plnícího vzduchu je spojen se vstupem (31) chladícího pláste motoru (1).
2. 2. Zařízení podle bodu 1_Zvyznačené tím, že uzavírací orgány jsou tvořeny prvním trojcestným kohoutem (13), druhým trojcestným kohoutem (23), třetím trojcestným kohoutem (28) a čtvrtým trojčestným kohoutem (33)·
3. 3. Zařízení podle bodu 1_Zvyznačené tím, že čidlo (39) tlaku je uspořádáno mezi výtlakem kompresoru (3) a plnícími ventily motoru (1).