Турбокомпресорний агрегат

Турбокомпрессорный агрегат для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащий компрессор, установленный на валу, и турбину, соединенные с коленчатым валом при помощи зубчатой дифференциальной передачи, наружная шестерня которой посредством обгонной муфты замкнута на корпус, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что агрегат снабжен дополнительным валом с дополнительной шестерней, турбина расположена на дополнительном валу, дополнительная шестерня которого взаимодействует с наружной шестерней дифференциальной передачи, при этом центральная шестерня передачи расположена на валу компрессора, а обгонная муфта - на дополнительном валу. С > Изобретение относится к области турбокомпрессоростроения и может быть использовано в системах наддува двигателей внутреннего сгорания. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является турбокомпрессорный агрегат наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащий компрессор, установленный на валу, и турбину, соединенные с коленчатым валом при помощи зубчатой дифференциальной передачи, наружная шестерня которой посредством обгонной муфты замкнута на корпус [1]. Недостатком такого агрегата является значительное ухудшение эксплуатационных характеристик и снижение надежности всей установки на пусковых режимах (ухудшение пусковых свойств двигателя) и пониженных частотах вращения коленчатого вала (частичных нагрузках двигателя) из-за возможности вращения турбины в противоположную сторону при малых перепадах давления на ней ввиду дифференциального соединения валов компрессора, турбины и коленчатого вала. При этом компрессор мало повышает давление наддува. Турбина при вращении в обратную сторону вместо выработки мощности потребляет ее. Таким образом и компрессор, и турбина будут работать в существенно нерасчетных условиях. Нерасчетные условия обтекания лопаточных венцов компрессора и турбины приводят к снижению их КПД а, следовательно, к ухудшению экономичности двигателя. Все это снижает надежность запуска двигателя и ухудшает его эксплуатационные характеристики. сл 00 О 5748 В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции турбокомпрессорного агрегата, в котором путем устранения вращения турбины в обратную сторону достигается повышение давления 5 наддува на входе в двигатель, что способствует улучшению эксплуатационных характеристик двигателя на пусковых режимах и длительное время работающего на пониженных частотах вращения. 10 Поставленная задача решается тем, что турбокомпрессорный агрегат для наддува ДВС, содержащий компрессор, установленный на валу, и турбину, соединенные с коленчатым валом при помощи зубчатой 15 дифференциальной передачи, наружная шестерня которой посредством обгонной муфты замкнута на корпус, согласно изобретению, снабжен дополнительным валом с дополнительной шестерней, турбина расположена 20 на дополнительном валу, дополнительная шестерня которого взаимодействует с наружной шестерней дифференциальной передачи, при этом центральная шестерня передачи расположена на валу компрессо- 25 ра. а обгонная муфта - на дополнительном валу. Обеспечение турбокомпрессорного агрегата дополнительным валом с дополнительной шестерней и расположение 30 турбины на дополнительном валу, дополнительная шестерня которого взаимодействует с наружной шестерней дифференциальной передачи, при этом расположение центральной шестерни на валу 35 компрессора, а обгонной муфты - на дополнительном валу позволяет устранить вращение турбины в обратную сторону, благодаря чему достигается повышение давления наддува на входе в двигатель. 40 Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид - схема турбокомпрессорного агрегата. Пример конкретного выполнения турбокомпрессорного агрегата представлен в ви- 45 де устройства для наддува дгигателя внутреннего сгорания. Устройство содержит компрессор, рабочее колесо 1 которого соединено с центральной (солнечной) шестерней 2 дифференциального редуктора. 50 Привод компрессора осуществляется через водило 3 с сателлитами 4 редуктора от коленчатого вала 5 двигателя б, а наружная шестерня (эпицикл) 7 редуктора соединена через дополнительную зубчатую пару 8 с 55 турбиной 9. На валу турбины установлена обгонная муфта 10. внутренняя обойма которой замкнута на неподвижный корпус 11. Турбокомпрессор работает следующим При работе двигателя 6 на номи нальном режиме рабочее колесо 1 компрессора-нагнетателя приводится во вращение от коленчатого вала 5 через водило 3, сателлит 4 и центральную шестерню 2 дифференциального редуктора. Одновременно выхлопные газы от двигателя 6 приводят во вращение турбину 9, которая передает свою мощность через зубчатую пару 8, наружную шестерню 7 редуктора, сателлит 4 и центральную шестерню 2 дополнительно рабочему колесу 1 компрессора. При этом обгонная муфта 10 обеспечивает свободное вращение турбины 9. Конструктивные и кинематические параметры дифференциального редуктора совместно с зубчатой парой 8 выбраны такими, чтобы турбина и компрессор работали на расчетных режимах. На пусковых режимах двигателя 6 и пониженных частотах вращения коленчатого вала 5 энергия выхлопных газов является недостаточной для вращения турбины 9 (т.е. для преодоления момента сопротивления на ее валу, передаваемом от наружной шестерни 7 дифференциального редуктора). Под действием реактивного момента, возникающего между сателлитом 4 и шестерней 7 при вращении рабочего колеса 1 коленчатым валом 5 двигателя 6, турбина 9 будет пытаться вращаться в противоположную сторону. Однако обгонная муфта 10, заклинивая наружную обойму относительно внутренней, закрепленной в неподвижном корпусе 11, не позволит турбине вращаться в обратную сторону. Следовательно, останется неподвижной и наружная шестерня 7 редуктора. В этом случае рабочее колесо компрессора 1 будет вращаться с большей частотой чем, если бы турбина 9 оказывала сопротивление реактивному моменту в зубчатой паре 4-7 при вращении в обратную сторону. Более высокая частота вращения компрессора обеспечивает и более высокие значения наддува на входе в двигатель, что улучшает его эксплуатационные характеристики. Такое исполнение турбокомпрессорного агрегата в системе двигателя, таким обра • зом, позволяет достичь положительного эффекта, а именно улучшения эксплуатационных характеристик на пусковых режимах и режимах пониженных частот вращения коленчатого вала за счет повышения давления наддува. К технико-экономическим преимуществам предполагаемого изобретения по сравнению с прототипом относится также повышение экономичности установки за счет того, что на указанных режимах при стопорений турбины (т.е. при отсутствии вращения)она не производит и не потребляет мощности. В то время как при о вращении она будет работать с потреблением мощности. Предполагаемое изобретение способствует улучшению приемистости двигателя и повышению его коэффициента приспособляемости. Таким образом, наибольший эффект от использования предпо Упорядник Н Алексеичук Замовлення 622 лагаемого изобретения достигается на гур бокомпрессорных агрегатах в сисгеме над дува двигателей внутреннего сгорания, длительное время работающих на пониженных частотах вращения и требующих улучшения пусковых свойств. Техред М Моргеитал Коректор О Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655 ГСП. Київ-53, Львівська пл , 8 Виробничо видавничий комбінат "Патент1, м Ужгород вул Гагаріна 101