RU193000U1

RU193000U1 - TURBOCHARGER CONTROL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU193000U1
Application number: RU2019102464U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Приймак; Сергей Дмитриевич Коровин; Вячеслав Робертович Эдигаров; Валерий Викторович Кольб; Петр Александрович Сенькин; Сергей Эдуардович Дадаян; Сергей Михайлович Комиссаров; Олеся Анатольевна Ивченко; Алексей Петрович Проговоров; Владимир Михайлович Глушков; Александр Анатольевич Бабичев; Дмитрий Николаевич Репин; Роман Аширович Болдин; Рустам Нажипович Хафизов; Ботагоз Шайдуловна Алимбаева
Original assignee: Валерий Викторович Кольб; Вячеслав Робертович Эдигаров
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-10-09

Abstract

Устройство управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания содержит турбокомпрессор 33, включающий турбину 1, впуск которой соединен с выходным коллектором двигателя внутреннего сгорания 2, и компрессор 3, выход которого через дроссельную заслонку 4 сообщен с входным коллектором двигателя внутреннего сгорания 5, теплообменник 6 паровой турбины 7, впуск которой через регулируемую паровую заслонку 8, аккумулятор пара 9, обратный клапан 10 и сепаратор 11 сообщен с выходом теплообменника 6, а выпуск через обратный клапан 12 соединен со входом конденсатора 13, выход которого сообщен с входом резервуара 14, насос 15, включенный между выходом резервуара 14 и входом теплообменника 6, блок управления 16, информационные входы которого электрически связаны с датчиками температуры и давления 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, установленными на входе компрессора, входе дроссельной заслонки, на входном и выходном коллекторах двигателя внутреннего сгорания, блоках цилиндров двигателя внутреннего сгорания, аккумуляторе пара и теплообменнике, управляющий вход блока управления подключен к датчику акселератора 25, а его управляющие выходы подключены к дроссельной заслонке 4, регулируемой паровой заслонке 8, насосу 15, сепаратор 11, соединенный с выходом теплообменника и имеющий выход конденсата и выход пара, аккумулятор пара 9, вход которого через обратный клапан 10 соединен с выходом пара сепаратора 11, первый выход аккумулятора пара 9 сообщен через регулируемую паровую заслонку 8 с впуском паровой турбины 7, при этом паровая турбина размещена на валу турбокомпрессора. Устройство содержит выхлопной патрубок 26, внутри которого установлены форсунками подачи пара 27 и форсунки распыла жидкости 28, установленный на втором выходе аккумулятора пара 9 управляемый двухканальный электромагнитный клапан 29, первый канал которого сообщен с конденсатором 13, а второй - с форсунками подачи пара 27 в выхлопном патрубке 26, установленный на втором выходе сепаратора 11 управляемый двухканальный электромагнитный клапан 30, первый канал которого сообщен с резервуаром 14, а второй - с насосом высокого давления 31, управляющие выходы блока управления подключены, кроме того, к управляемому двухканальному электромагнитному клапану 29 и управляемому двухканальному электромагнитному клапану 30, а также к насосу высокого давления 31, для пополнения устройства жидкостью к резервуару 14 подключена емкость 32 с заправочной горловиной.Устройство управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания позволяет обеспечить адаптивное управление наддувом, а также увеличение общего коэффициента полезного действия поршневого двигателя внутреннего сгорания.The control device for turbocharging an internal combustion engine includes a turbocharger 33, including a turbine 1, the inlet of which is connected to the output manifold of the internal combustion engine 2, and a compressor 3, the output of which through the throttle valve 4 is connected to the input manifold of the internal combustion engine 5, the heat exchanger 6 of the steam turbine 7, the inlet of which through the adjustable steam damper 8, the steam accumulator 9, the non-return valve 10 and the separator 11 is in communication with the output of the heat exchanger 6, and the outlet through the non-return valve 12 is connected to the input ohm of the condenser 13, the output of which is connected with the input of the tank 14, a pump 15 connected between the output of the tank 14 and the input of the heat exchanger 6, a control unit 16, the information inputs of which are electrically connected to the temperature and pressure sensors 17, 18, 19, 20, 21, 22 , 23, 24, installed at the compressor inlet, throttle inlet, at the input and output manifolds of the internal combustion engine, the cylinder blocks of the internal combustion engine, the steam accumulator and the heat exchanger, the control input of the control unit is connected to the accelerator sensor torus 25, and its control outputs are connected to a butterfly valve 4, an adjustable steam valve 8, a pump 15, a separator 11 connected to the output of the heat exchanger and having a condensate output and a steam output, a steam accumulator 9, the input of which is connected through a non-return valve 10 to the steam output separator 11, the first output of the steam accumulator 9 is communicated through an adjustable steam damper 8 with the inlet of the steam turbine 7, while the steam turbine is placed on the shaft of the turbocompressor. The device contains an exhaust pipe 26, inside of which are installed steam nozzles 27 and liquid spray nozzles 28, a dual-channel solenoid valve 29 mounted on the second output of the steam accumulator 9, the first channel of which is in communication with the condenser 13, and the second channel with steam nozzles 27 in the exhaust a nozzle 26 mounted on the second output of the separator 11 is controlled by a two-channel solenoid valve 30, the first channel of which is in communication with the reservoir 14, and the second with the high-pressure pump 31, control outputs The control unit is connected, in addition, to a controlled two-channel solenoid valve 29 and a controlled two-channel solenoid valve 30, as well as to a high pressure pump 31, a tank 32 with a filling neck is connected to the reservoir 14 to replenish the device with liquid. The device for controlling the turbocharging of the internal combustion engine allows provide adaptive control of supercharging, as well as an increase in the overall efficiency of a reciprocating internal combustion engine.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания, работающим с управляемым турбонаддувом.The utility model relates to engine building, namely to internal combustion engines working with controlled turbocharging.

Применение турбонаддува, основанного на использовании энергии отработавших газов двигателя, приводящих во вращение турбину турбокомпрессора и установленный с ней на одном валу компрессор, который сжимает воздух и нагнетает его во входной коллектора двигателя, является весьма эффективным решением.The use of turbocharging, based on the use of the energy of the exhaust gases of the engine, driving the turbine of the turbocompressor and a compressor installed with it on the same shaft, which compresses the air and pumps it into the engine intake manifold, is a very effective solution.

Известно применение турбонаддува в двигателях внутреннего сгорания (Газотурбинный наддув двигателей внутреннего сгорания. М., Машгиз, 1961. 171 с. и Байков Б.П. и др. Турбокомпрессоры для наддува дизелей. Справочное пособие. М., «Машиностроение», 1975. 199 с.), направленного на увеличение выходной удельной мощности, уменьшение расхода потребляемого топлива и повышение коэффициента полезного действия двигателя.It is known the use of turbocharging in internal combustion engines (Gas turbine pressurization of internal combustion engines. M., Mashgiz, 1961. 171 pp. And Baikov BP and other Turbochargers for boosting diesel engines. Reference manual. M., "Engineering", 1975. 199 s.), Aimed at increasing the output specific power, reducing the consumption of fuel and increasing the efficiency of the engine.

Однако известные устройства имеют ряд негативных особенностей, характерных для двигателей с турбонаддувом, среди которых можно назвать эффект «турбоямы», под которым подразумевается запаздывание роста давления воздуха во входном коллекторе двигателя вследствие инерции нарастания давления выхлопных газов в турбине при резком нажатии на педаль акселератора. С другой стороны, после преодоления «турбоямы» имеет место резкое увеличение давления воздуха во входном коллекторе двигателя - так называемый «турбоподхват», также обусловленный инертностью турбокомпрессора.However, the known devices have a number of negative features characteristic of turbocharged engines, among which the “turboyama” effect can be called, which means the delay in the increase in air pressure in the engine intake manifold due to the inertia of the increase in exhaust gas pressure in the turbine when the accelerator pedal is pressed abruptly. On the other hand, after overcoming the "turbo holes", there is a sharp increase in air pressure in the engine intake manifold - the so-called "turbo pickup", also due to the inertia of the turbocharger.

Как известно, температура отработавших газов на выходе турбины турбокомпрессора может составлять несколько сот градусов, а их энергия используется неэффективно вследствие выброса в атмосферу. Двигатели внутреннего сгорания преобразуют приблизительно две трети энергии топлива в тепло, которое либо поглощается системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания, либо выводится через выхлопную систему.As you know, the temperature of the exhaust gases at the outlet of the turbine of the turbocompressor can be several hundred degrees, and their energy is used inefficiently due to emission into the atmosphere. Internal combustion engines convert approximately two-thirds of the energy of the fuel into heat, which is either absorbed by the cooling system of the internal combustion engine, or removed through the exhaust system.

Известна система наддува впускного тракта двигателя внутреннего сгорания с использованием энергии отработавших газов (патент RU 2572154), в состав которой входит трубчатый спиральный теплообменник, размещенный в выпускном тракте двигателя внутреннего сгорания, и насос, подающий в теплообменник жидкость (воду) из резервуара. За счет передачи тепловой энергии отработавших газов воде происходит ее нагрев и дальнейший переход в состояние перегретого пара высокого давления. Выпускной конец трубчатого спирального теплообменника снабжен установленным в рабочей полости турбины соплом, через которое струя пара высокого давления направляется на лопасти турбины и вращает его.A known system of pressurization of the intake tract of an internal combustion engine using exhaust gas energy (patent RU 2572154), which includes a tubular spiral heat exchanger located in the exhaust tract of the internal combustion engine, and a pump that supplies liquid (water) to the heat exchanger from the tank. Due to the transfer of thermal energy of the exhaust gases to water, it is heated and then transferred to a state of superheated high pressure steam. The outlet end of the tubular spiral heat exchanger is equipped with a nozzle installed in the working cavity of the turbine, through which a jet of high pressure steam is directed to the turbine blades and rotates it.

Такое техническое решение позволяет использовать не только кинетическую энергию движения отработавших газов в выпускном тракте, но и их тепловую энергию.This technical solution allows you to use not only the kinetic energy of the exhaust gases in the exhaust path, but also their thermal energy.

Кроме того, по мнению автора изобретения, предложенное техническое решение позволяет исключить эффект «турбоямы» в двигателе.In addition, according to the author of the invention, the proposed technical solution eliminates the effect of "turbo holes" in the engine.

Однако при функционировании известного устройства может возникнуть ряд проблем.However, the operation of the known device may cause a number of problems.

Прежде всего, это обусловлено тем, что трубчатый спиральный теплообменник расположен в патрубке на входе турбины, что значительно снижает энергию отработавших газов (как за счет аэродинамики, так и за счет работы, производимой для преобразования воды в пар). Это может привести к снижению скорости вращения турбины и, возможно, на малых оборотах это снижение не будет компенсировано увеличением скорости ее вращения за счет энергии пара.First of all, this is due to the fact that the tubular spiral heat exchanger is located in the nozzle at the turbine inlet, which significantly reduces the energy of the exhaust gases (both due to aerodynamics and due to the work done to convert water to steam). This can lead to a decrease in the speed of rotation of the turbine and, possibly, at low speeds this decrease will not be compensated by an increase in the speed of its rotation due to the energy of the steam.

В известном устройстве энергия пара, попадающего на лопасти турбины, определяется температурой отработавших газов. Поэтому при резком нажатии на педаль акселератора так же, как и в описанных выше турбокомпрессорах, не произойдет необходимого адекватного увеличения скорости вращения турбины, то есть эффект «турбоямы» не снижается. Одновременно, в силу инерционности процесса преобразования воды в пар в известном устройстве возрастет негативный эффект «турбоподхвата».In the known device, the energy of the vapor entering the turbine blades is determined by the temperature of the exhaust gases. Therefore, when you press the accelerator pedal sharply, just as in the turbochargers described above, the necessary adequate increase in the speed of rotation of the turbine will not occur, that is, the effect of the "turbo hole" does not decrease. At the same time, due to the inertia of the process of converting water into steam in the known device, the negative effect of “turbo pickup” will increase.

Известен ряд устройств турбонаддува двигателя внутреннего сгорания (ЕР 2492458 A1, US 20120198840 A1, US 8281589 A1, US 20130186087 A1, US 20060232071 A1, US 20050262842), с турбокомпрессором, включающим турбину и компрессор, парогенератор, установленный в выходном трубопроводе двигателя внутреннего сгорания, и паровую турбину, приводимую во вращение паром, генерируемым парогенератором. Такое техническое решение позволяет повысить коэффициент полезного действия двигателя за счет дополнительного использования тепловой энергии отработавших газов и преобразования ее в механическую или электрическую энергию. Однако ввиду инерционности тепловых процессов, происходящих в парогенераторе, известные технические решения не позволяют обеспечить исключение эффекта «турбоямы» и «турбоподхвата» в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом.A number of devices for turbocharging an internal combustion engine are known (EP 2492458 A1, US 20120198840 A1, US 8281589 A1, US 20130186087 A1, US 20060232071 A1, US 20050262842), with a turbocharger including a turbine and compressor, a steam generator installed in the outlet pipe of the internal combustion engine, and a steam turbine driven into rotation by steam generated by the steam generator. This technical solution allows to increase the efficiency of the engine due to the additional use of thermal energy of the exhaust gases and converting it into mechanical or electrical energy. However, due to the inertia of the thermal processes occurring in the steam generator, the known technical solutions do not allow the exclusion of the effect of “turbo holes” and “turbo-pickup” in turbo-charged internal combustion engines.

Известно устройство управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания (US 8789370 В2). Известное устройство содержит турбокомпрессор, включающий турбину, впуск которой соединен с выходным коллектором двигателя внутреннего сгорания, и компрессор, выход которого через последовательно включенные охладитель и дроссельную заслонку сообщен с входным коллектором двигателя внутреннего сгорания, воздушный фильтр, выход которого соединен с входом компрессора, катализатор, вход которого сообщен с выпуском турбины, а выход соединен с теплообменником. Устройство также содержит паровую турбину и вспомогательный компрессор, установленный на одном валу с паровой турбиной, конденсатор, резервуар для жидкости и насос. Устройство оснащено блоком управления, информационные входы которого электрически связаны с датчиками температуры и давления, установленными на входе компрессора, входе дроссельной заслонки, на входном и выходном коллекторах двигателя внутреннего сгорания и блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания, управляющий вход блока управления подключен к датчику акселератора, а управляющий выход подключен к дроссельной заслонке.A control device for turbocharging an internal combustion engine (US 8789370 B2) is known. The known device comprises a turbocompressor, including a turbine, the inlet of which is connected to the output manifold of the internal combustion engine, and a compressor, the output of which is connected to the input manifold of the internal combustion engine through a series cooler and throttle, an air filter, the output of which is connected to the compressor inlet, a catalyst, the inlet of which is in communication with the turbine outlet, and the outlet is connected to a heat exchanger. The device also comprises a steam turbine and an auxiliary compressor mounted on the same shaft as the steam turbine, a condenser, a fluid reservoir and a pump. The device is equipped with a control unit, the information inputs of which are electrically connected to temperature and pressure sensors installed at the compressor input, the throttle input, at the input and output manifolds of the internal combustion engine and the cylinder block of the internal combustion engine, the control input of the control unit is connected to the accelerator sensor, and the control output is connected to the throttle.

В данном устройстве наддув воздуха во входной коллектор двигателя обеспечивается как традиционным турбокомпрессорам, так и вспомогательным компрессором, приводимым в действие паровой турбиной, которая является элементом замкнутого парового контура, по сути, играющего роль устройства утилизации отводящего тепла, которое включает теплообменник, размещенный на выходном патрубке двигателя, конденсатор, резервуар для жидкости и насос.In this device, pressurization of air into the engine intake manifold is provided by both traditional turbochargers and an auxiliary compressor driven by a steam turbine, which is an element of a closed steam circuit, which essentially plays the role of a heat recovery unit that includes a heat exchanger located on the outlet engine, condenser, fluid reservoir and pump.

Такое решение позволяет использовать остаточную тепловую энергию отработавших газов и уменьшить требования к производительности и размерам основного турбокомпрессора. Управление производительностью перепускного канала производится управляемыми заслонками путем направления части отработавших газов по обводному патрубку.This solution allows the use of residual thermal energy of the exhaust gases and reduce the requirements for performance and size of the main turbocharger. The performance of the bypass channel is controlled by controlled dampers by directing a portion of the exhaust gases along the bypass pipe.

Наиболее близким аналогом (прототипом), к заявляемой полезной модели является устройство (2017104229 от 09.02.2017 Устройство управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания) содержащее турбокомпрессор включающий турбину, впуск которой соединен с выходным коллектором двигателя внутреннего сгорания, и компрессор, выход которого через последовательно включенные охладитель и дроссельную заслонку сообщен с входным коллектором двигателя внутреннего сгорания, воздушный фильтр, выход которого соединен с входом компрессора, катализатор, вход которого сообщен с выпуском турбины, а выход соединен с теплообменником, паровую турбину, впуск которой через первый обратный клапан сообщен с выходом теплообменника, а выпуск соединен со входом конденсатора, выход которого сообщен с первым входом резервуара, насос, включенный между выходом резервуара и выходом теплообменника, и блок управления, информационные входы которого электрически связаны с датчиками температуры и давления, установленными на входе компрессора, входе дроссельной заслонки, на входном и выходном коллекторах двигателя внутреннего сгорания и блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания, управляющий вход блока управления подключен к датчику акселератора, а его управляющий выход подключен к дроссельной заслонке, сепаратор, соединенный с выходом теплообменника и имеющий выход конденсата, соединенный со вторым входом резервуара, и выход пара, аккумулятор пара, вход которого через первый обратный клапан соединен с выходом пара сепаратора, первый выход аккумулятора пара сообщен с впуском паровой турбины, а его второй выход сообщен с входом конденсатора, регулируемую паровую заслонку, установленную между аккумулятором пара и впуском паровой турбины, между выпуском которой и входом конденсатора установлен второй обратный клапан, байпасный клапан, установленный между вторым выходом аккумулятора пара и входом конденсатора, дополнительные датчики температуры и давления, установленные на выходе компрессора, аккумуляторе пара и теплообменнике, контроллер управления паровой турбиной, информационные входы которого подключены к датчику акселератора и дополнительным датчикам температуры и давления, первый управляющий выход подключен к управляющему входу регулируемой паровой заслонки, а второй управляющий выход подключен к насосу, при этом паровая турбина размещена на валу турбокомпрессора, а блок управления и контроллер управления паровой турбиной объединены информационной магистралью.The closest analogue (prototype) to the claimed utility model is a device (2017104229 dated 02/09/2017 Turbocharger control device for an internal combustion engine) comprising a turbocharger including a turbine, the inlet of which is connected to the output manifold of the internal combustion engine, and a compressor, the output of which is through a cooler connected in series and the throttle valve is in communication with the input manifold of the internal combustion engine, an air filter, the output of which is connected to the compressor input, the catalyst, in for which it is connected with the outlet of the turbine, and the outlet is connected to a heat exchanger, a steam turbine, the inlet of which is connected through the first non-return valve to the outlet of the heat exchanger, and the outlet is connected to the inlet of the condenser, the outlet of which is in communication with the first inlet of the tank, a pump connected between the outlet of the tank and the outlet heat exchanger, and a control unit, the information inputs of which are electrically connected to temperature and pressure sensors installed at the compressor inlet, throttle inlet, at the input and output manifolds of the motor the internal combustion engine and the cylinder block of the internal combustion engine, the control input of the control unit is connected to the accelerator sensor, and its control output is connected to the throttle valve, a separator connected to the output of the heat exchanger and having a condensate output connected to the second input of the tank, and steam output, battery steam, the input of which through the first non-return valve is connected to the steam output of the separator, the first output of the steam accumulator is communicated with the inlet of the steam turbine, and its second output is communicated with the input of the condenser a torus, an adjustable steam damper installed between the steam accumulator and the inlet of the steam turbine, between the outlet of which and the condenser inlet there is a second non-return valve, a bypass valve installed between the second output of the steam accumulator and the condenser inlet, additional temperature and pressure sensors installed at the compressor outlet, steam accumulator and heat exchanger, steam turbine control controller, information inputs of which are connected to the accelerator sensor and additional temperature sensors urs and pressure, a first control output connected to the control input of the controlled steam valve, and the second control output being connected to the pump, the steam turbine is placed on the shaft of the turbocharger, and a control unit and a steam turbine controller combined information highway.

Однако несмотря на технические преимущества известных устройств, в том числе прототипа, они имеют ряд недостатков, негативно влияющих на динамику управления. Это обусловлено тем, что регулировка скорости вращения паровой турбины определяется, прежде всего, скоростью изменения температуры пара в теплообменнике в зависимости от регулируемой заслонками (в соответствии с положением педали акселератора) плотности потока отработавших газов, проходящих через теплообменник. Данный процесс является весьма инерционным, так как температура пара, а следовательно, и скорость вращения паровой турбины не могут мгновенно изменить значение, соответствующее положению педали акселератора в конкретный момент времени. Вследствие этого в известном устройстве не в полном объеме может быть исключен эффект «турбоямы».However, despite the technical advantages of known devices, including the prototype, they have several disadvantages that adversely affect the dynamics of control. This is due to the fact that the speed of rotation of a steam turbine is determined, first of all, by the rate of change of the temperature of the steam in the heat exchanger depending on the density of the exhaust gas flow passing through the heat exchanger controlled by the dampers (in accordance with the position of the accelerator pedal). This process is very inertial, since the temperature of the steam, and therefore the speed of rotation of the steam turbine, cannot instantly change the value corresponding to the position of the accelerator pedal at a particular moment in time. As a result of this, in the known device, the effect of “turboyama” may not be completely excluded.

Вышеперечисленные устройства, наиболее близкие по технической сущности, имеют недостаточную эффективность работы турбонаддува. Например, вследствие того, что часть пара через байпасный клапан возвращается в конденсатор и далее в виде жидкости в резервуар, снижая тем самым динамику управления турбонаддувом и не эффективно расходуя энергию выхлопных газов двигателя. Кроме того с увеличением цикловой подачи топлива повышается и температура отработавших газов, а также противодавление на выпуске, что ведет к снижению эксплуатационных показателей, снижение же температуры отработавших газов позволяет снизить противодавление на выпускном коллекторе и как следствие увеличить мощность двигателя. Устранение данного недостатка возможно путем впрыска жидкости или пара в выпускной трубопровод для снижения температуры отработавших газов и противодавления в выпускном патрубке, с целью дальнейшего увеличения эффективности турбонаддува.The above devices, the closest in technical essence, have insufficient turbocharging performance. For example, due to the fact that part of the steam through the bypass valve returns to the condenser and then in the form of liquid to the reservoir, thereby reducing the dynamics of turbocharging control and not effectively spending the energy of the exhaust gases of the engine. In addition, with an increase in the cyclic supply of fuel, the temperature of the exhaust gases increases, as well as the back pressure at the outlet, which leads to a decrease in performance, while lowering the temperature of the exhaust gases reduces the back pressure at the exhaust manifold and, as a result, increases engine power. The elimination of this drawback is possible by injecting liquid or steam into the exhaust pipe to reduce the temperature of the exhaust gases and backpressure in the exhaust pipe, in order to further increase the efficiency of turbocharging.

В основу технического решения полезной модели положена задача - создать устройство управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания, в котором за счет управления утилизацией тепла отработавших газов обеспечивалось улучшение динамики управления, в частности достигалась компенсация эффектов «турбоямы» и «турбоподхвата», и, как следствие, повышалась приемистость двигателя внутреннего сгорания, что привело бы к повышению общего коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.The technical solution of the utility model is based on the task of creating a turbocharger control device for an internal combustion engine, in which, by controlling the heat of exhaust gases, the control dynamics are improved, in particular, the effects of “turbo-holes” and “turbo-pickup” are compensated, and, as a result, increased throttle response of the internal combustion engine, which would lead to an increase in the overall efficiency of the internal combustion engine.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания, содержащем турбокомпрессор, включающий турбину, впуск которой соединен с выходным коллектором двигателя внутреннего сгорания, и компрессор, выход которого через дроссельную заслонку сообщен с входным коллектором двигателя внутреннего сгорания, теплообменник паровой турбины, впуск которой через регулируемую паровую заслонку, аккумулятор пара, обратный клапан и сепаратор сообщен с выходом теплообменника, а выпуск через обратный клапан соединен со входом конденсатора, выход которого сообщен с входом резервуара, насос, включенный между выходом резервуара и входом теплообменника, блок управления, информационные входы которого электрически связаны с датчиками температуры и давления, установленными на входе компрессора, входе дроссельной заслонки, на входном и выходном коллекторах двигателя внутреннего сгорания, блоке цилиндров двигателя внутреннего сгорания, аккумуляторе пара и теплообменнике, управляющий вход блока управления подключен к датчику акселератора, а его управляющие выходы подключены к дроссельной заслонке, регулируемой паровой заслонке, насосу, сепаратор, соединенный с выходом теплообменника и имеющий выход конденсата и выход пара, аккумулятор пара, вход которого через обратный клапан соединен с выходом пара сепаратора, первый выход аккумулятора пара сообщен через регулируемую паровую заслонку с впуском паровой турбины, при этом паровая турбина размещена на валу турбокомпрессора, согласно предлагаемой полезной модели содержит выхлопной патрубок, внутри которого установлены форсунки подачи пара и форсунки распыла жидкости, установленный на втором выходе аккумулятора пара управляемый двухканальный электромагнитный клапан, первый канал которого сообщен с конденсатором, а второй с форсунками подачи пара в выхлопном патрубке, установленный на втором выходе сепаратора управляемый двухканальный электромагнитный клапан, первый канал которого сообщен с резервуаром, а второй с насосом высокого давления, управляющие выходы блока управления подключены, кроме того, к управляемым двухканальным электромагнитным клапанам, а также к насосу высокого давления, для пополнения устройства жидкостью к резервуару подключена емкость с заправочной горловиной.The problem is solved in that in a turbocharger control device of an internal combustion engine containing a turbocompressor including a turbine whose inlet is connected to an output manifold of an internal combustion engine, and a compressor, the output of which is connected via an throttle valve to an input manifold of an internal combustion engine, a steam turbine heat exchanger, the inlet of which through the adjustable steam damper, the steam accumulator, the non-return valve and the separator is communicated with the output of the heat exchanger, and the outlet through the inverse the th valve is connected to the input of the condenser, the output of which is connected to the input of the tank, a pump connected between the output of the tank and the input of the heat exchanger, a control unit, the information inputs of which are electrically connected to the temperature and pressure sensors installed at the compressor input, the throttle input, at the input and output manifolds of the internal combustion engine, cylinder block of the internal combustion engine, steam accumulator and heat exchanger, the control input of the control unit is connected to the accelerator sensor pa, and its control outputs are connected to a throttle valve, an adjustable steam damper, a pump, a separator connected to the heat exchanger output and having a condensate output and a steam output, a steam accumulator, the input of which is connected through the check valve to the steam output of the separator, the first steam accumulator output is communicated through an adjustable steam damper with the inlet of the steam turbine, while the steam turbine is placed on the shaft of the turbocharger, according to the proposed utility model contains an exhaust pipe, inside of which are installed steam nozzles and liquid spray nozzles, a dual-channel solenoid valve installed on the second output of the steam accumulator, the first channel of which is connected to the condenser, and a second steam nozzles in the exhaust pipe, a controlled two-channel electromagnetic valve installed on the second output of the separator, whose first channel is communicated with a tank, and the second with a high-pressure pump, the control outputs of the control unit are connected, in addition, to a controlled two-channel electromagnetic circuit Apan, as well as to a high-pressure pump, to replenish the device with liquid, a tank with a filling neck is connected to the tank.

Технический результат полезной модели заключается в улучшении динамики управления, а именно минимизации эффектов «турбоямы» и «турбоподхвата», что повышает приемистость двигателя внутреннего сгорания. Названный технический результат достигается за счет организации управления турбонаддувом, функционирующего совместно с турбокомпрессором двигателя внутреннего сгорания, а также подачей жидкости или пара (или и то и другое) за турбиной турбокомпрессора, что позволяет обеспечить возрастание давления наддувочного воздуха на турбокомпрессоре и повышение частоты его вращения при резком увеличении топливоподачи акселератором.The technical result of the utility model is to improve control dynamics, namely, minimizing the effects of “turbojam” and “turbo-pickup”, which increases the throttle response of an internal combustion engine. The named technical result is achieved by organizing the control of the turbocharger, which operates in conjunction with the turbocompressor of the internal combustion engine, as well as the supply of liquid or steam (or both) behind the turbine of the turbocompressor, which allows to increase the pressure of the charge air on the turbocompressor and increase its speed when a sharp increase in fuel supply by the accelerator.

В сравнении с прототипом, в котором обеспечивается увеличение или уменьшение крутящего момента компрессора, соответствующее текущему значению положения педали акселератора в предлагаемом устройстве предусмотрен дополнительно впрыск жидкости или пара (или и то и другое) в выпускной патрубок, что повышает эффективность устройства и его быстродействие.Compared with the prototype, which provides an increase or decrease in compressor torque corresponding to the current value of the position of the accelerator pedal, the proposed device additionally provides injection of liquid or steam (or both) into the exhaust pipe, which increases the efficiency of the device and its speed.

Предложенное устройство имеет более эффективную систему регулировки потока наддувочного воздуха и использования энергии выхлопных газов.The proposed device has a more efficient system for regulating the flow of charge air and the use of exhaust energy.

Полезная модель поясняется чертежом. Связи, указанные между функциональными блоками, в общем случае являются многоканальными для обеспечения алгоритма работы заявленного устройства. Электропитание функциональных блоков осуществляться от бортового аккумулятора (на чертеже не показан).The utility model is illustrated in the drawing. The relations indicated between the functional blocks are generally multichannel to ensure the operation algorithm of the claimed device. Power supply of the functional blocks is carried out from the on-board battery (not shown in the drawing).

Устройство управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания 34 (чертеж) содержит турбокомпрессор 33, включающий турбину 1 и компрессор 3, выход которого через последовательно включенную дроссельную заслонку 4 сообщен с входным коллектором 5 двигателя внутреннего сгорания 34. Вход компрессора 3 соединен через воздушный фильтр (на чертеже не показан) с атмосферой, а на выпуске турбины 1 установлен теплообменник 6, на выходе которого закреплен выхлопной патрубок 26 и далее сообщен с атмосферой.The turbocharger control device of the internal combustion engine 34 (drawing) contains a turbocharger 33 including a turbine 1 and a compressor 3, the output of which is connected through an inlet throttle valve 4 to the input manifold 5 of the internal combustion engine 34. The input of the compressor 3 is connected through an air filter (not shown shown) with the atmosphere, and at the outlet of the turbine 1, a heat exchanger 6 is installed, at the outlet of which an exhaust pipe 26 is fixed and then connected to the atmosphere.

Устройство содержит блок 16 управления, информационные входы которого электрически связаны с датчиками температуры и давления, установленными на входе компрессора 3 (датчик 17), входе дроссельной заслонки 5 (датчик 18), на входном коллекторе 5 (датчик 19), блоке цилиндров (датчики 21,22), выходном коллекторе 2 (датчик 20) двигателя 34 внутреннего сгорания, в теплообменнике 6 (датчик 24), аккумуляторе пара 9 (датчик 23).The device comprises a control unit 16, the information inputs of which are electrically connected to temperature and pressure sensors installed at the input of the compressor 3 (sensor 17), the input of the throttle valve 5 (sensor 18), at the input manifold 5 (sensor 19), the cylinder block (sensors 21 , 22), the output manifold 2 (sensor 20) of the internal combustion engine 34, in the heat exchanger 6 (sensor 24), a steam accumulator 9 (sensor 23).

Кроме того, устройство содержит паровую турбину 7, установленную на одном валу с турбокомпрессором 33, конденсатор 13, вход которого через обратный клапан 12 сообщен с выпуском паровой турбины 7, а выход соединен с резервуаром 14 для жидкости (теплоносителя), в качестве которой может быть использована, например, вода. Резервуар 14 для жидкости соединен с емкостью 32 с заправочной горловиной для пополнения жидкостью. Выход резервуара 14 посредством трубопровода, на котором установлен насос 15, сообщен с входом теплообменника 6, выход которого сообщен с сепаратором 11, имеющим выход конденсата, который соединен с управляемым двухканальным электромагнитным клапаном 30, один выход которого сообщен со вторым входом резервуара 14 для жидкости, а второй сообщен с насосом высокого давления 31, который соединен с форсунками распыла жидкости 28 в выхлопном патрубке 26.In addition, the device includes a steam turbine 7 mounted on a shaft with a turbocompressor 33, a condenser 13, the input of which through the check valve 12 is in communication with the release of the steam turbine 7, and the output is connected to the reservoir 14 for the liquid (coolant), which can be used, for example, water. The fluid reservoir 14 is connected to a reservoir 32 with a filling neck for replenishing fluid. The output of the reservoir 14 through the pipeline on which the pump 15 is mounted is connected to the input of the heat exchanger 6, the output of which is connected to a separator 11 having a condensate outlet, which is connected to a controlled two-channel solenoid valve 30, one output of which is connected to the second input of the liquid tank 14, and the second is in communication with the high pressure pump 31, which is connected to the nozzles for spraying liquid 28 in the exhaust pipe 26.

Выход пара из сепаратора 11 через обратный клапан 10 сообщен с аккумулятором 9 пара, первый выход которого через регулируемую паровую заслонку 8 сообщен с впуском паровой турбины 7, а его второй выход соединен с управляемым двухканальным электромагнитным клапаном 29, один выход которого сообщен с входом конденсатора 13, а второй сообщен с форсунками подачи пара 27 в выхлопном патрубке 26. Насос 15 и насос высокого давления 31 выполнены электрически управляемыми, управление которыми осуществляется блоком управления 16.The steam output from the separator 11 through the check valve 10 is connected to the steam accumulator 9, the first output of which through the adjustable steam damper 8 is connected to the inlet of the steam turbine 7, and its second output is connected to a controlled two-channel electromagnetic valve 29, one output of which is connected to the input of the condenser 13 and the second is in communication with the steam nozzles 27 in the exhaust pipe 26. The pump 15 and the high pressure pump 31 are electrically controlled, which are controlled by the control unit 16.

Регулируемая паровая заслонка 8, управляемый двухканальный электромагнитный клапан 29, управляемый двухканальный электромагнитный клапан 30 электрически управляемые, управление которыми осуществляется блоком управления 16.Adjustable steam damper 8, controlled by a two-channel electromagnetic valve 29, controlled by a two-channel electromagnetic valve 30 are electrically controlled, which are controlled by the control unit 16.

Предложенное устройство, включающее паровую турбину 7, конденсатор 13, резервуар 14 для жидкости, емкость 32, теплообменник 6, сепаратор 11 и аккумулятор пара 9, выхлопной патрубок 26 с установленными в нем форсунками подачи пара 27 и форсунками распыла жидкости 28 представляет собой средство утилизации отводящего тепла от двигателя внутреннего сгорания 34.The proposed device, including a steam turbine 7, a condenser 13, a liquid tank 14, a container 32, a heat exchanger 6, a separator 11 and a steam accumulator 9, an exhaust pipe 26 with steam supply nozzles 27 and liquid spray nozzles 28 installed therein, is a means of utilizing the outlet heat from an internal combustion engine 34.

Управление турбонаддувом, реализуемое за счет управления утилизацией отводящего тепла, осуществляется посредством блока управления 16. К блоку управления 16 подключен датчик 25 акселератора.The control of the turbocharger, implemented by controlling the utilization of the heat, is carried out by the control unit 16. An accelerator sensor 25 is connected to the control unit 16.

Устройство управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.The control device turbocharged internal combustion engine operates as follows.

При запуске поршневого двигателя внутреннего сгорания 34 поток атмосферного воздуха поступает на вход компрессора 3 турбокомпрессора 33, где происходит сжатие воздуха, проводящее к его нагреву. Далее воздушный поток через дроссельную заслонку 4 поступает во входной коллектор 5 и далее в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания 34. Количество поступающего воздуха регулируется блоком управления 16 по сигналам датчика акселератора 25 и датчиков температуры и давления 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24) путем управления дроссельной заслонкой 4.When starting a piston internal combustion engine 34, the flow of atmospheric air enters the inlet of the compressor 3 of the turbocharger 33, where the air is compressed, which conducts to its heating. Next, the air flow through the throttle 4 enters the intake manifold 5 and then into the cylinders of the reciprocating internal combustion engine 34. The amount of incoming air is regulated by the control unit 16 by the signals of the accelerator sensor 25 and temperature and pressure sensors 17, 18, 19, 20, 21, 22 , 23, 24) by controlling the throttle 4.

Отработавшие газы, поступающие из выходного коллектора 2 поршневого двигателя внутреннего сгорания 34, направляются в турбокомпрессор 33, раскручивая установленные на общем валу турбину 1 и компрессор 3. Далее отработавшие газы, проходя через теплообменник 6, поступают в выхлопной патрубок 26, нагревая его стенки и далее в атмосферу. В теплообменнике 6 обеспечивается передача тепла от отработавших газов жидкости. По команде блока управления 16 насос 15 находится в отключенном положении, а жидкость из резервуара 14 в теплообменник 6 не поступает, который, соответственно, не генерирует пар.The exhaust gases coming from the exhaust manifold 2 of the reciprocating internal combustion engine 34 are sent to the turbocharger 33, unwinding the turbine 1 and compressor 3 mounted on a common shaft. Next, the exhaust gases passing through the heat exchanger 6 enter the exhaust pipe 26, heating its walls and then in atmosphere. In the heat exchanger 6, heat is transferred from the exhaust gas to the liquid. At the command of the control unit 16, the pump 15 is in the off position, and the liquid from the tank 14 does not enter the heat exchanger 6, which, accordingly, does not generate steam.

Если на момент запуска поршневого двигателя внутреннего сгорания 34 пар в аккумуляторе пара 9 отсутствует или его количество недостаточное, например, после длительной стоянки транспортного средства, то паровая турбина 7 свободно вращается на валу турбокомпрессора 33. Если в аккумуляторе пара 9 имеется остаточный пар, то через регулируемую паровую заслонку 8 пар поступает на лопасти паровой турбины 7, создавая крутящий момент на валу турбокомпрессора 33.If at the moment of starting the reciprocating internal combustion engine there are no 34 pairs in the steam accumulator 9 or its quantity is insufficient, for example, after a long parking of the vehicle, then the steam turbine 7 freely rotates on the shaft of the turbocompressor 33. If there is residual steam in the steam accumulator 9, then through adjustable steam damper 8 pairs enters the blades of the steam turbine 7, creating a torque on the shaft of the turbocharger 33.

По мере прогрева поршневого двигателя внутреннего сгорания 34 и, как следствие, увеличения температуры отработавших газов, повышается температура газов, поступающих на вход теплообменника 6. При нагреве теплообменника 6 до температуры, достаточной для парообразования жидкости, по сигналу датчика 24, установленного на теплообменнике 6, блок управления 16 формирует управляющий сигнал на включение насоса 15, который обеспечивает подачу жидкости в теплообменник 6. Интенсивность подачи жидкости на начальном этапе регулируется блоком управления 16 посредством изменения уровня управляющего сигнала, подаваемого на электрически управляемый насос 15 в соответствии с текущей температурой теплообменника 6, обеспечивая оптимальный процесс парообразования. Пар, который может содержать остаточное количество жидкости, поступает в сепаратор 11, где происходит разделение на фракции - жидкость и пар, при этом пар через обратный клапан 10 поступает в аккумулятор пара 9, а жидкость возвращается в резервуар 14 через управляемый двухканальный электромагнитный клапан 30 при открытом канале, сообщающем его с резервуаром 14.As the piston internal combustion engine 34 is heated and, as a result, the temperature of the exhaust gases increases, the temperature of the gases entering the input of the heat exchanger 6 increases. When the heat exchanger 6 is heated to a temperature sufficient to vaporize the liquid, the signal from the sensor 24 installed on the heat exchanger 6 the control unit 16 generates a control signal to turn on the pump 15, which provides a fluid supply to the heat exchanger 6. The intensity of the fluid supply at the initial stage is regulated by the control unit 16 by changing the level of the control signal supplied to the electrically controlled pump 15 in accordance with the current temperature of the heat exchanger 6, providing an optimal process of vaporization. Steam, which may contain a residual amount of liquid, enters the separator 11, where there is a separation into fractions - liquid and steam, while steam through a non-return valve 10 enters the steam accumulator 9, and the liquid returns to the reservoir 14 through a controlled two-channel solenoid valve 30 when open channel connecting it with the reservoir 14.

В результате происходит наполнение паром аккумулятора пара 9, который через регулируемую паровую заслонку 8 подается на лопасти паровой турбины 7, создавая дополнительный крутящий момент на валу турбокомпрессора 33.As a result, steam 9 is filled with steam from the battery, which is supplied through the adjustable steam damper 8 to the blades of the steam turbine 7, creating additional torque on the shaft of the turbocompressor 33.

Пар с выпуска паровой турбины 7 через обратный клапан 12 поступает в конденсатор 13, где преобразуется в жидкость, которая поступает в резервуар 14. При достижении заданных значений температуры и давления пара в аккумуляторе пара 9 по сигналам датчика 23, установленного на аккумуляторе пара 9, блок управления 16 формирует управляющий сигнал, который подается на электрически управляемый насос 15 на снижение скорости перекачивания жидкости из резервуара 14 в теплообменник 6.The steam from the outlet of the steam turbine 7 through the check valve 12 enters the condenser 13, where it is converted into a liquid that enters the reservoir 14. Upon reaching the set temperature and pressure of the steam in the steam accumulator 9 by the signals of the sensor 23 installed on the steam accumulator 9, the unit control 16 generates a control signal, which is supplied to an electrically controlled pump 15 to reduce the rate of pumping fluid from the tank 14 to the heat exchanger 6.

Таким образом, обеспечивается автоматическое поддержание температуры и давления пара в заданном рабочем диапазоне в аккумуляторе пара 9 и, соответственно, на входе регулируемой паровой заслонки 8.Thus, automatic maintenance of temperature and steam pressure in a given operating range in the steam accumulator 9 and, accordingly, at the input of the adjustable steam damper 8 is ensured.

Управление крутящим моментом паровой турбины 7 осуществляет блок управления 16 путем изменения положения регулируемой паровой заслонки 8 по сигналам датчика 25 акселератора, датчика 18 на выходе компрессора 3.The torque control of the steam turbine 7 is carried out by the control unit 16 by changing the position of the adjustable steam damper 8 according to the signals of the accelerator sensor 25, sensor 18 at the output of the compressor 3.

При резком нажатии на педаль акселератора и при наличии соответствующего сигнала с датчика акселератора 25 давление и температура отработавших газов и связанный с ними крутящий момент турбины 1 в силу тепловой инерции не может адекватно резко измениться. По управляющему сигналу с блока управления 16 в соответствии с сигналом с датчика акселератора 25 происходит практически мгновенное увеличение (от номинального значения) пропускной способности регулируемой паровой заслонки 8 и соответствующее увеличение крутящего момента паровой турбины 7, что позволяет минимизировать эффект «турбоямы» в поршневом двигателе внутреннего сгорания.When you sharply press the accelerator pedal and if there is a corresponding signal from the accelerator sensor 25, the pressure and temperature of the exhaust gases and the associated torque of the turbine 1 due to thermal inertia cannot adequately change sharply. According to the control signal from the control unit 16 in accordance with the signal from the accelerator sensor 25, an almost instantaneous increase (from the nominal value) of the throughput of the adjustable steam damper 8 and a corresponding increase in the torque of the steam turbine 7 occur, which minimizes the effect of the "turbo-hole" in the internal piston engine combustion.

В случае недостаточной эффективности работы устройства управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания и дальнейшим поступлением сигнала с датчика акселератора 25 блок управления 16 подает сигнал на управляемый двухканальный электромагнитный клапан 30, который перекрывает выход, сообщенный со вторым входом резервуара 14 для жидкости, и открывает выход подачи предварительно разогретой в теплообменнике 6 жидкости от сепаратора 11 на насос высокого давления 31. Одновременно блоком управления 16 подается управляющий сигнал на насос высокого давления 31, который подает жидкость под высоким давлением в выхлопной патрубок 26 к форсункам распыла жидкости 28, при этом предварительно разогретая мелкодисперсная распыленная в выхлопном патрубке 26 жидкость, попадая на стенки выхлопного патрубка 26 и взаимодействуя с горячими выхлопными газами испаряется, устремляясь на выход из выхлопного патрубка 26, тем самым создавая разряжение в выхлопной системе поршневого двигателя внутреннего сгорания 34 и понижая температуру, увлекая за собой поток выхлопных газов, дополнительно раскручивая турбину 1 турбокомпрессора 33.In the case of insufficient efficiency of the control device for turbocharging the internal combustion engine and the further signal from the accelerator sensor 25, the control unit 16 supplies a signal to the controlled two-channel solenoid valve 30, which blocks the output communicated with the second input of the liquid tank 14 and opens the preheated feed output in the heat exchanger 6 of the liquid from the separator 11 to the high pressure pump 31. At the same time, the control unit 16 provides a control signal to the pump in high pressure 31, which delivers the liquid under high pressure to the exhaust pipe 26 to the nozzles for spraying liquid 28, while the pre-heated finely dispersed liquid sprayed in the exhaust pipe 26, falling on the walls of the exhaust pipe 26 and interacting with the hot exhaust gases evaporates, rushing to exit exhaust pipe 26, thereby creating a vacuum in the exhaust system of the reciprocating internal combustion engine 34 and lowering the temperature, entraining the flow of exhaust gases, further cutting ivaya turbine 1 of the turbocharger 33.

В случае недостаточной эффективности работы устройства управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания и дальнейшим продолжающимся поступлением сигнала с датчика акселератора 25, блок управления 16 подает сигнал на управляемый двухканальный электромагнитный клапан 29, который перекрывает выход, сообщенный со вторым входом в конденсатор 13, и открывает выход пара к форсункам подачи пара 27 в выхлопном патрубке 26, при этом пар, взаимодействуя с выхлопными газами, устремляется вместе с ними на выход в атмосферу, тем самым понижая температуру в выхлопном патрубке 26, создавая разряжение в объеме выхлопного патрубка 26 и повышая тем самым скорость движения выхлопных газов через турбину 1 турбокомпрессора 33.In the case of insufficient efficiency of the control device for turbocharging the internal combustion engine and the continued signal from the accelerator sensor 25, the control unit 16 supplies a signal to the controlled two-channel solenoid valve 29, which blocks the output communicated with the second input to the condenser 13 and opens the steam output to steam nozzles 27 in the exhaust pipe 26, while the steam, interacting with the exhaust gases, rushes with them to exit into the atmosphere, thereby lowering the rate The temperature in the exhaust pipe 26, creating a vacuum in the volume of the exhaust pipe 26 and thereby increasing the speed of exhaust gases through the turbine 1 of the turbocharger 33.

При этом блок управления 16 подает сигналы на управляемый двухканальный электромагнитный клапан 29, управляемый двухканальный электромагнитный клапан 30 и насос высокого давления 31 только в случае наличия сигнала с датчика акселератора 25, а также при соответствующих сигналах с датчиков 23 температуры и давления газов в аккумуляторе 9, и 24 температуры и давления в теплообменнике 6. Если температура или давление пара в аккумуляторе пара 9 или производительность его образования в теплообменнике недостаточные, то блок управления 16 управляющие сигналы на управляемые двухканальные электромагнитные клапаны 29,30 и насос высокого давления 31 не подает до момента поступления соответствующих сигналов с датчиков 25 и 24.At the same time, the control unit 16 provides signals to the controlled two-channel electromagnetic valve 29, the controlled two-channel electromagnetic valve 30 and the high pressure pump 31 only if there is a signal from the accelerator sensor 25, as well as with the corresponding signals from the temperature and pressure sensors 23 of the gases in the accumulator 9, and 24 temperature and pressure in the heat exchanger 6. If the temperature or pressure of the steam in the steam accumulator 9 or the productivity of its formation in the heat exchanger is insufficient, then the control unit 16 controls the needles to the controlled two-channel solenoid valves 29,30 and the high-pressure pump 31 does not deliver until the corresponding signals from the sensors 25 and 24.

В устройстве управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания предусмотрена некоторая потеря жидкости (пара) при работе форсунок подачи пара 27 и форсунок распыла жидкости 28, с целью обеспечения работы устройства, в устройстве установлена емкость 32 с заправочной горловиной для пополнения жидкости.In the turbocharger control device of the internal combustion engine, a certain loss of liquid (steam) is provided during the operation of the steam nozzles 27 and the liquid spray nozzles 28, in order to ensure the operation of the device, a device 32 is installed in the device with a filling neck for replenishing the liquid.

В целях снижения запаздывания реакции поршневого двигателя внутреннего сгорания 34 на нажатие педали акселератора и чрезмерное увеличение скорости вращения турбины 1 турбокомпрессора 33 с последующим резким возрастанием давления наддувочного воздуха на выходе компрессора 3 в предлагаемом устройстве в соответствии с информационным сигналом с датчика 18 на выходе компрессора 3, по управляющему сигналу с блока управления 16, будет произведено практически мгновенное снижение (от номинального значения) пропускной способности регулируемой паровой заслонки 8, закрытие канала подвода пара к форсункам подачи пара 27 и закрытие канала подачи жидкости к форсункам распыла жидкости 28 в выхлопном патрубке 26, подачей управляющих сигналов с блока управления 16 на управляемые двухканальные электромагнитные клапаны 29 и 30, что приведет к уменьшению крутящего момента паровой турбины 7 и позволит практически полностью исключить эффект «турбоподхвата» в поршневом двигателе внутреннего сгорания 34.In order to reduce the delay in the response of the reciprocating internal combustion engine 34 to pressing the accelerator pedal and an excessive increase in the speed of rotation of the turbine 1 of the turbocharger 33, followed by a sharp increase in the pressure of the charge air at the output of the compressor 3 in the device according to the information signal from the sensor 18 at the output of the compressor 3, by the control signal from the control unit 16, an almost instantaneous decrease (from the nominal value) of the throughput of the adjustable pa level damper 8, closing the channel for supplying steam to the nozzles for supplying steam 27 and closing the channel for supplying liquid to the nozzles for spraying liquid 28 in the exhaust pipe 26, by supplying control signals from the control unit 16 to the controlled two-channel solenoid valves 29 and 30, which will lead to a decrease in torque steam turbine 7 and will almost completely eliminate the effect of "turbo-pickup" in a reciprocating internal combustion engine 34.

В случае возрастания давления пара в аккумуляторе пара 9 выше заданного критического значения, о чем будет сигнализировать датчик 23, блок управления 16 подаст команду на управляемый двухканальный электромагнитный клапан 29, через канал которого избыток пара, минуя паровую турбину 7, сбрасывается в конденсатор 13. Обратный клапан 12 исключает прохождение избытка пара к выпуску паровой турбины 7.If the vapor pressure in the steam accumulator 9 rises above a predetermined critical value, which the sensor 23 will signal, the control unit 16 will command a controlled two-channel solenoid valve 29, through whose channel the excess steam, bypassing the steam turbine 7, is discharged to the condenser 13. The return valve 12 eliminates the passage of excess steam to the outlet of the steam turbine 7.

Для компенсации потери жидкости на распыл жидкости форсунками распыла жидкости 28 и подачу пара форсунками подачи пара 27 в выхлопной патрубок 26 к резервуару 14 подключена емкость 32 с заправочной горловиной, в которую по мере необходимости заливается жидкость.To compensate for the loss of liquid to the liquid atomization by the liquid atomizing nozzles 28 and the steam supply by the steam nozzles 27 to the exhaust pipe 26, a container 32 with a filler neck is connected to the tank 14, into which liquid is poured as necessary.

Устройство управления турбонаддувом двигателя внутреннего сгорания представляет собой систему автоматического регулирования наддувов двигателя, что обеспечивает улучшение динамики управления наддувом, а также повышает общий коэффициент полезного действия поршневого двигателя внутреннего сгорания.The control device for turbocharging an internal combustion engine is a system for automatically regulating engine pressures, which improves the dynamics of control of pressurization and also increases the overall efficiency of a reciprocating internal combustion engine.

Claims

A control device for turbocharging an internal combustion engine, comprising a turbocharger including a turbine whose inlet is connected to an output manifold of an internal combustion engine, and a compressor, the output of which is connected through an inlet throttle valve to an input manifold of a reciprocating internal combustion engine, a heat exchanger whose inlet is connected to a turbine outlet , a steam turbine, the inlet of which is connected through the check valve to the outlet of the heat exchanger, and the outlet is connected to the inlet of the condenser the output of which is communicated with the first input of the tank, a pump connected between the output of the tank and the input of the heat exchanger, a control unit whose information inputs are electrically connected to temperature and pressure sensors installed at the inlet of the compressor, inlet of the throttle valve, at the input and output manifolds of the internal combustion engine and the cylinder block of the reciprocating internal combustion engine, the steam accumulator and the heat exchanger, the control input of the control unit is connected to the accelerator sensor, and its control the outputs are connected to the throttle, to the adjustable steam damper and to the pump, a separator connected to the output of the heat exchanger and having a condensate output and a steam output, a steam accumulator, the input of which through a check valve is connected to the steam output of the separator, the first steam accumulator output is connected to the steam inlet turbines, an adjustable steam damper installed between the steam accumulator and the inlet of the steam turbine, between the outlet of which and the condenser inlet a non-return valve is installed, while the steam turbine is located on turbo-compressor compressor, characterized in that an exhaust pipe is connected to the heat exchanger outlet, inside which steam nozzles and liquid spray nozzles are installed, the condensate outlet from the separator is connected to the second reservoir inlet, through the first outlet of the controlled two-channel electromagnetic valve, and the second outlet of which is connected to the pump high pressure, to which the nozzles for spraying liquid in the exhaust pipe are connected, the second output of the steam accumulator is communicated with the second input of the condenser through the first the stroke of the controlled two-channel electromagnetic valve, and the second output of which is connected to the steam nozzles in the exhaust pipe, the device incorporates a control unit, the control outputs of which are connected to the controlled two-channel electromagnetic valves and the high-pressure fuel pump.