SU973890A1

SU973890A1 - Устройство дл наддува двигател внутреннего сгорани

Info

Publication number: SU973890A1
Application number: SU813293002A
Authority: SU
Inventors: Павел Михайлович Егунов; Анатолий Иванович Безбородов; Валерий Викторович Ивакин; Лев Осипович Шестаков
Priority date: 1981-05-22
Filing date: 1981-05-22
Publication date: 1982-11-15

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ <.»973890

Союз Советских Социалистических Республик

Государственный комитет

СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)3аявлено 22.05.31 (21) 3293002/25-06 с присоединением заявки № (23)Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.11.82, Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 18.11.82 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (51 )М. Кл?

F 02 В 37/00 (53) УДК 621.

.43.052 (088.8)

П.М. Егунов, А.И. Безбородов, В.В. Ивакин и Л Л). Шестаков .· / / -_r, .. ' ' · <’ * .

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знаменй-на-улщо^ исследовательский институт железнодорожного транспорта””'' (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО

НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ СГОРАНИЯ

Однако в процессе эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с наддувом из заноса и закоксовывания проточных частей компрессора и турбины турбокомпрессора часто возни⁵ кает помпаж. Для исключения помпажа смещают рабочую точку от границы устойчивой работы, но это сопровождается снижением КПД компрессора, и надежность такого приема не велика, ¹⁰ так как устранить возможность возникновения помпажа полностью не удается .

Целью изобретения является повышение надежности путем предотвраще¹⁵ ния помпажа.

Для достижения поставленной цели клапан выполнен с управляющей полостью и последняя снабжена каналом ₂₀ для сообщения с атмосферой.

Канал управляющей полости может быть сообщен с атмосферой через воздуховпускной патрубок турбокомпрессора .

Изобретение относитя к двигателестроению.

Известны устройства для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащие по меньшей мере один трубокомпрессор, у которого газоприемный патрубок подключен к выхлопному коллектору двигателя, воздухонапорный к воздушному ресиверу двигателя, а воздуховпускной сообщен с атмосферой, и по меньшей мере один предохранительный клапан с впускной и выпускной полостями, из которых впускная полость сообщена с воздушным ресивером, а выпускная - с турбиной турбокомпрессора [1 ].

Известные устройства служат для регулирования давления наддува путем перепуска сжатого воздуха из воздушного ресивера в сопла или в выхлопной патрубок турбины турбокомпрессора. На предотвращение помпажа клапаны этих устройств не рассчитаны.

На фиг. 1 показана схема устройства для двигателя с комбинированным поддувом: первая ступень - турбокомпрессор, вторая - приводной нагнетатель, вариант; на фиг. 2 - схема наддува двигателя при помощи турбокомпрессора, вариант; на фиг. 3 клапан, разрез.

Двигатель 1 внутреннего сгорания снабжен воздушным ресивером 2 и выхлопным коллектором 3. Турбокомпрессор 4 с турбиной 5 и компрессором 6 подключен газоприемным патрубком 7 к выхлопному коллектору 3 через Трубопровод 8. Воздухонапорный патрубок 9 турбокомпрессора подключен к воздушному ресиверу 2 через воздухонапорную магистраль 10. В случае ком· бинированного наддува в эту магистраль включен приводной нагнетатель 11 (фиг. 1). Воздуховпускной патрубок 12 турбокомпрессора сообщён с атмосферой.

Предохранительный клапан 13 выполнен с впускной полостью 14, выпускной полостью 15 и управляющей по лостью 16. Впускная полость 14 клапана сообщена с воздушным ресивером 2 двигателя через магистраль 10, а выпускная 15 - турбиной 5 либо через трубу 17, связанную с газоприемным патрубком 7 турбокомпрессора (фиг,1), либо через трубу 18, связанную с вы° хлопным патрубком турбокомпрессора (фиг. 2). Управляющая полость снабжена каналом 19 для сообщения с атмосферой и отделена от впускной 14 и выпускной 15 полостей клапана при помощи поршня 20, уравновешенного пружиной 21, затяжка которой регулируется винтом 22. Канал 19 клапана сообщен с атмосферой через воздуховод 23, в котором установлен электромагнитный вентиль 24 . Воздуховод .23 может быть подключен к воздуховпускному патрубку 12 турбокомпрессора.

При работе двигателя выхлопные газы из коллектора 3 поступают в турбину 5, которая приводит во вращение турбокомпрессор 4, подающий сжатый воздух либо в приводной нагнетатель 11, механически связанный с валом двигателя, либо непосредственно в ресивер 2. Нагнетатель 11, получая энергию от вала двигателя, дожимает воздух и подает его в ресивер 2. Часть сжатого воздуха из ресивера 2 поступает во впускную полость 14 клапана 13 и по.зазору между корпусом и поршнем 20 проходит в управляющую полость 16, при этом давление воздуха в полости .14 равно давлению воздуха в полости 16. Так как площадь поршня 20, обращенная к полости 16, значительно больше площади, обращенной к полости 14, на поршень 20 действует сила, прижимающая его к корпусу полости 15. Таким образом, в нормальном положении поршень 20 перекрывает поступление воздуха из полости 14’в полость 15.

При попадании компрессора 6 в помпаж по сигналу от электронного блока (не показан), производящего сравнение разности давления на.нагнетании компрессора и перепада давлений на тарированном сопротивлении на всасывании компрессора с заданной разностью этих же величин, автоматически открывается электромагнитный вентиль 24, сообщающий полость 16 с атмосферой или с всасыванием компрессора.

Давление в полости 16 клапана падает, и поршень 20 поднимается под действием силы давления в полости 14, сообщая полость 14 с полостью 15Часть сжатого воздуха в этот момент из ресивера 2, минуя двигатель, поступает в турбину 5, что позволяет вывести компрессор 6 из помпажа за счет некоторого уменьшения количества воздуха, поступающего в двигатель с одновременной подкруткой турбины 5·

Для защиты от помпажа компрессора 6 при резкой аварийной остановке двигателя 1 часть сжатого воздуха из полости 15 клапана направляют в атмосферу через электромагнитный вентиль 24, который открывают одновременно с остановкой двигателя.

Количество сжатого воздуха, пере пускаемого из ресивера 2 в турбину 5 (или в атмосферу), устанавливается экспериментально и регулируется величиной подъема поршня 20, изменяемой перемещением винта 22.

При выходе компрессора 6 из зоны помпажа электронное устройство закрывает электромагнитный вентиль 24 и давление в полостях 14 и 16 начинает выравниваться. В этот момент под действием пружины 21 поршень 20 ⁵⁵ перекрывает полости 14 и 15, и перепуск воздуха прекращается.

Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение двигателя позво973890 ляет предотвратить попадание центробежного или осевого компрессора в системе наддува двигателя внутреннего сгорания в помпаже и повысить надежность работы всей силовой установки. $ Одновременно появляется возможность выбирать рабочую точку совместной работы поршневого двигателя и компрессора ближе к границе помпажа, в зоне более высоких КПД турбокомпрессора, что позволяет повысить эксплуатационную экономичность двигателя .

1S

Claims

Изобретение относит к двигател строению. Известны устройства дл наддува двигател внутреннего сгорани , содержащие по меньшей мере один трубокомпрессор , у которого газоприемный патрубок подключен к выхлопному коллектору двигател , воздухонапорный к воздушному ресиверу двигател , а воздуховпускной сообщен с атмосферой , и по меньшей мере один предохра нительный клапан с впускной и выпускной полост ми, из которых впускна полость сообщена с воздушным ресивером , а выпускна - с турбиной турбокомпрессора 1 . Известные устройства служат дл регулировани давлени наддува путем перепуска сжатого воздуха из воздушного ресивера в сопла или в выхлопной патрубок турбины турбокомпрессора . На предотвращение помпажа клапаны этих устройств не рассчитаны Однако в процессе эксплуатации двигателей внутреннего сгорани с наддувом из заноса и закоксовывани проточных частей компрессора и турбины турбокомпрессора часто возникает помпаж. Дл исключени помпажа смещают рабочую точку от границы устойчивой работы, но это сопровождаетс снижением КПД компрессора, и надежность такого приема не велика, так как устранить возможность возникновени помпажа полностью не удаетс . Целью изобретени вл етс повышение надежности путем предотвращени помпажа. Дл достижени поставленной цели клапан выполнен с управл ющей полостью и последн снабжена каналом дл сообщени с атмосферой. Канал управл ющей полости может быть сообщен с атмосферой через еоздуховпускной патрубок турбокомпрессора . На фиг. 1 показана схема устройст ва дл двигател с комбинированным поддувом: перва ступень - турбокомпрессор , втора - приводной нагне татель, вариант; на фиг. 2 - схема наддува двигател при помощи турбокомпрессора , вариант; на фиг. 3 клапан , разрез. Двигатель 1 внутреннего сгорани снабжен воздушным ресивером 2 и выхлопным коллектором 3. Турбокомпрессор k с турбиной 5 и компрессором 6 подключен газоприемным патрубком 7 к выхлопному коллектору 3 через Трубопровод 8. Воздухонапорный патрубок 9 турбокомпрессора подключен к воздушному ресиверу 2 через воздухонапорную магис.траль 10. В случае ком бинированного наддува в эту магистраль включен приводной нагнетатель 11 (фиг. 1), Воздуховпускной патрубок 12 турбокомпрессора сообщен с атмосферой. Предохранительный клапан 13 выполнен с впускной полостью k, выпускной полостью 15 и управл ющей по лостью 16. Впускна полость Ц клапана сообщена с воздушным ресивером двигател через магистраль 10, а выпускна 15 - турбиной 5 либо через трубу 17, св занную с газоприемным narpyiGKOM 7 турбокомпрессора (фиг.1) либо через трубу 18, св занную с выхлопным патрубком турбокомпрессора (фиг. 2). Управл юща полость снабжена каналом 19 дл сообщени с атмосферой и отделена от впускной k и выпускной 15 полостей клапана при помощи поршн 20, уравновешенного пружиной 21, зат жка которой регулируетс винтом 22. Канал 19 клапана сообщен с атмосферой через воздуховод 23 в котором установлен электр магнитный вентиль 24. Воздуховод 23 может быть подключен к воздуховпускн му патрубку 12 турбокомпрессора. При работе двигател выхлопные газы из коллектора 3 поступают в ту бину 5, котора приводит во вращение турбокомпрессор 4, подающий сжатый воздух либо в приводной нагнетатель 11J механически св занный с валом двигател , либо непосредственно в ресивер 2. НагнетаТель 11, получа энергию от вала двигател , дожимает воздух и подает его в ресивер 2. Часть сжатого воздуха из ресивера 2 поступает во впускную полость 14 кл пана 13 и по.зазору между корпусом поршнем 20 проходит в управл ющую олость 16, при этом давление воздуха в полости 14 равно давлению воздуха в полости 16. Так как площадь поршн 20, обращенна к полости 16, значительно больше площади, обращенной к полости 14, на поршень 20 действует сила, прижимающа его к корпусу полости 15. Таким образом, в нормальном положении поршень 20 перекрывает поступление воздуха из полости 14в полость 15. При попадании компрессора 6 в помпаж по сигналу от электронного блока (не показан), производ щего сравнение разности давлени на.нагнетании компрессора и перепада давлений на тарированном сопротивлении на всасывании компрессора с заданной разностью этих же величин, автоматически открываетс электромагнитный вен тиль 24, сообщающий полость 16 с атмосферой или с всасыванием компрессора . Давление в полости 16 клапана падает , и поршень 20 поднимаетс под действием силы давлени в полости 14, сообща полость 14 с полостью 15. Часть сжатого воздуха в этот момент из ресивера 2, мину двигатель, поступает в турбину 5, что позвол ет вывести компрессор 6 из помпажа за счет некоторого уменьшени количества воздуха, поступающего в двигатель с одновременной подкруткой турбины 5. Дл защиты от помпажа компрессора 6 при резкой аварийной остановке двигател 1 часть сжатого воздуха из полости 15 клапана направл ют в атмосферу через электромагнитный вентиль 24, который открывают одновременно с остановкой двигател . Количество сжатого воздуха, пере пускаемого иЭ ресивера 2 в турбину 5 (или в атмосферу), устанавливаетс экспериментально и регулируетс величиной подъема поршн 20, измен емой перемещением винта 22, При выходе компрессора 6 из зоны помпажа электронное устройство закрывает электромагнитный вентиль 24 и давление в полост х 14 и 16 начинает выравниватьс . В этот момент под действием пружины 21 пйршень 20 перекрывает полости 14 и 15, и перепуск воздуха прекращаетс . Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение двигател позвол ет предотвратить попадание центробежного или осевого компрессора в системе наддува двигател внутреннег сгорани в помпаже и повысить надежность работы всей силовой установки Одновременно по вл етс возможность выбирать рабочую точку совмест ной работы поршневого двигател и компрессора ближе к границе помпажа, в зоне более высоких КПД турбокомпрессора , что позвол ет повысить эксплуатационную экономичность двигател . Формула изобретени 1. Устройство дл наддува двигател внутреннего сгорани , содержащее по меньшей мере один турбокомпрессор , у которого газоприемный патрубок подключен к вйхлопному коллектору двигател , воздухонапорный к воздушному ресиверу двигател , а воздуховпускной сообщен с атмосферой, и по меньшей мере один предохранительный клапан с впускной.,и выпускной полост ми, из которых впускна полость сообщена с воздушным ресивером, а выпускна - с турбиной турбокомпрессора , отличающеес тем, что, с целью повышени надежности путем предотвращени помпажа, клапан выполнен с управл ющей полостью и последн снабжена каналом дл сообщени с атмосферой.
2. Устройство по п. 1, о т л и чающеес тем, что канал управл ющей полости сообщен с атмосферой через воздуховпускной патрубок турбокомпрессора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № кл. 417-28, опублик. 1965.