Спосіб керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння

Спосіб керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння, в якому за допомогою клапана керування з можливістю розвороту перерозподіляють потік наддувочного повітря, сформованого в турбокомпресорі між всмоктуючим колекто 3 Ставиться задача вдосконалення способу керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння, що складається з турбокомпресора, який працює на відхідних газах як перша ступінь наддування, і приводного поршневого компресора реалізованого або в підпоршневому просторі циліндрів, або як навісний агрегат з використанням синхронізуючих повзунів механізму в якості другої ступені наддування. Вирішується поставлена задача тим, що спосіб керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння, полягає в тому, що за допомогою клапана керування з можливістю розвороту перерозподіляють потік наддувочного повітря, сформованого в турбокомпресорі, між всмоктуючим колектором інтегрованого в конструкцію двигуна поршневого компресора і повітряним ресивером двигуна, при цьому при розвороті клапана керування формують три режими, за допомогою одного з яких забезпечують послідовне стиснення повітря турбокомпресором і поршневим компресором, потім при подальшому розвороті клапана керування виконують послідовне стиснення повітря в турбокомпресорі і поршневому компресорі з одночасним регулюванням поршневого компресора методом дросельного перепуску, а при подальшому розвороті клапана керування виконують стиснення тільки в турбокомпресорі з одночасним відключенням поршневого компресора шляхом перекриття всмоктування. Використання запропонованого технічного вирішення керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння, що складається з турбокомпресора, який працює на відхідних газах і приводного поршневого компресора дозволяє підвищити паливну економічність двигуна при роботі на часткових режимах. На Фіг. 1 зображено схему комбінованої системи наддування безшатунного двигуна, що складається з турбокомпресора, який працює на відхідних газах, поршневого компресора, організованого в підпоршневому просторі робочих циліндрів двигуна, проміжного і кінцевого охолоджувача наддувочного повітря. На Фіг. 2 зображений перший варіант пристрою клапана керування, який реалізує запропонований спосіб керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння. При цьому позиційне положення рухомої частини клапана забезпечує повне відкриття всмоктуючого патрубка поршневого компресора при одночасному частковому відкритті патрубка обвідного трубопроводу. На Фіг. 3 зображено другий варіант пристрою клапана керування, який реалізує запропонований спосіб керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння. На Фіг. 4 зображено позиційне положення рухомої частини клапана першого варіанту, що забезпечує повне відкриття всмоктуючого патрубка поршневого компресора при одночасному повному перекритті патрубка обвідного трубопроводу. На Фіг. 5 зображено по 50256 4 зиційне положення рухомої частини клапана першого варіанту, що забезпечує повне відкриття патрубка обвідного трубопроводу при одночасному повному перекритті всмоктуючого патрубка поршневого компресора. На Фіг. 6 зображено позиційне положення рухомої частини клапана другого варіанту, що забезпечує повне відкриття всмоктуючого патрубка поршневого компресора при одночасному повному перекритті парубка обвідного трубопроводу. На Фіг. 7 зображено позиційне положення рухомої частини клапана другого варіанту, що забезпечує повне відкриття всмоктуючого патрубка поршневого компресора при одночасному частковому відкритті патрубка обвідного трубопроводу. На Фіг. 8 зображено позиційне положення рухомої частини клапана другого варіанту, що забезпечує повне відкриття всмоктуючого патрубка поршневого компресора при одночасному повному перекритті патрубка обвідного трубопроводу. Реалізація запропонованого способу керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння полягає в наступному. Турбокомпресор 1 засмоктує атмосферне повітря через приймальний патрубок 2 з повітряним фільтром. Стиснуте в турбокомпресорі і повітря охолоджується в проміжному охолоджувачі 3 і прямує по патрубку 4 до клапана керування 16. Залежно від положення рухомої частини 6 клапана керування охолоджене повітря може бути направлено або по патрубку 5 у всмоктуючий колектор 7 приводного поршневого компресора, або по патрубку 8 в обвідний трубопровід 9. У першому випадку повітря додатково стискається поршневим компресором 10, організованим в підпоршневому просторі циліндрів, і поступає в повітряний ресивер двигуна 11, звідки після охолодження в кінцевому охолоджувачі наддувочного повітря 12 поступає на всмоктування в робочі циліндри 13. Відпрацьовані гази з робочих циліндрів двигуна відводяться у випускний колектор 14, звідки потрапляють на вхід в турбіну турбокомпресора 1. Тиск наддувочного повітря регулюється за допомогою клапана 15, що перепускає частину випускних газів повз робоче колесо турбіни. Якщо рухома частина 6 клапана керування 16 перекриває всмоктування в поршневий компресор, то повітря, охолоджене в проміжному охолоджувачі наддувочного повітря 3, по обвідному трубопроводу 9 потрапляє в повітряний ресивер двигуна і далі через кінцевий охолоджувач наддувочного повітря - на всмоктування в робочі циліндри 13 двигуна. Якщо рухома частина 6 клапана 16 забезпечує повне відкриття всмоктуючого патрубка 5 при частковому відкритті обвідного патрубка 8, то наддувочне повітря після охолоджування в проміжному охолоджувачі наддувочного повітря 3 поступає у всмоктуючий колектор 7 поршневого компресора 10, де додатково стискається і поступає в повітряний ресивер двигуна 11, звідки частина повітря після охолоджування в кінцевому охолоджувачі наддувочного повітря 12 прямує на всмоктування в робочі циліндри двигуна, а інша, менша частина, по обвідному каналу 9 поступає в клапан керування 16, звідки знову подається на всмоктування в поршневий компресор. Таким чином, виявляється 5 можливим регулювання продуктивності поршневого компресора методом дросельного перепуску. При цьому клапан керування 16 містить герметичний корпус 17, у верхній частині якого розташований канал 4 патрубка підведення наддувочного повітря, стиснутого в компресорі турбокомпресора 1, з боків корпусу 17 розташований патрубок 5 всмоктуючого колектора поршневого компресора і патрубок 8 патрубка додатково введеного трубопроводу перепуску повітря повз поршневий компресор. При цьому в першому варіанті пристрою клапана (Фіг. 2) запірний орган клапана виконаний у вигляді поворотної заслінки 6. А в другому варіанті пристрою (Фіг. 3) запірний орган золотникового типу виконаний у вигляді порожнистої усіченої конічної поверхні 18 з пазом і 9 у вигляді сектора на її бічній поверхні, при цьому розворот конічної поверхні клапана виконують навколо її осі за допомогою крокового двигуна 20. Реалізується запропонований спосіб керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння таким чином. При положенні поворотної заслінки 6, відповідному Фіг. 4, повітря після стиснення в турбокомпресорі і охолоджування в проміжному охолоджувачі наддувочного повітря прямує по патрубку 5 у всмоктуючий колектор 7 поршневого компресора 10. Система наддування працює в режимі послідовного стиснення повітря в турбокомпресорі і поршневому компресорі. При положенні поворотної заслінки, показному на Фіг. 3, повітря після стиснення в турбокомпресорі і охолоджування в проміжному охолоджувачі наддувочного 3 по патрубку 4 прямує у всмоктуючий колектор 7 поршневого компресора 10. Після додаткового стиснення в поршневому компресорі повітря поступає в повітряний ресивер двигуна 11, звідки частина повітря поступає на всмоктування в робочі циліндри двигуна 13, а частина повітря по обвідному трубопроводу 9 поступає в канал 8, звідки поступає в клапан керування 16. Система наддування працює в режимі послідовного стиснення повітря, при цьому здійснюється регулювання поршневого компресора дросельним перепуском з нагнітання на всмоктування, що дозволяє знизити витрати потужності на привід компресора і підвищити економічність двигуна на режимах часткових наван 50256 6 тажень. При положенні поворотної заслінки, відповідному Фіг. 5, повністю перекривається всмоктування в поршневий компресор двигуна шляхом перекриття патрубка 5. Повітря після стиснення в турбокомпресорі поступає в повітряний ресивер двигуна, минувши поршневий компресор. Система наддування працює в режимі вільного газотурбінного наддування. Перекриття патрубка 5 дозволяє знизити до мінімуму витрати потужності на холостий привід поршневого компресора. Всі можливі режими роботи системи наддування встановлюються за допомогою зворотнопоступального керування заслінкою 6. Аналогічні режими роботи системи наддування реалізуються за допомогою другого варіанту виконання клапана керування (Фіг. 3). При цьому в нижній частині конічної усіченої поверхні твірної корпусу клапана 17 розташовують кроковий двигун 20, вісь обертання якого функціонально пов'язана з порожнистою усіченою конічною поверхнею 18 з пазом 19 на її бічній поверхні. При положенні рухомої частини 18, відповідному Фіг. 6, повітря після турбокомпресора через патрубок 5 прямує для додаткового стиснення у всмоктуючий коллектор поршневого компресора. При положенні рухомої частини 18, відповідному Фіг. 7, повітря після турбокомпресора по патрубку 5 прямує на всмоктування в поршневий компресор, при цьому забезпечується перепускання частини повітря з повітряного ресивера двигуна на всмоктування поршневого компресора по обвідному трубопроводу 9, сполученому з патрубком 8 клапана керування. При положенні рухомої частини 18, відповідному фіг. 7 повітря після турбокомпресора пускається в обхід поршневого компресора і по обвідному трубопроводу 9 поступає в повітряний ресивер двигуна. Використання запропонованого технічного вирішення способу керування системою комбінованого наддування безшатунного поршневого двигуна внутрішнього згоряння, що складається з турбокомпресора, який працює на відхідних газах, і приводного поршневого компресора дозволяє підвищити максимальний крутний момент і збільшити коефіцієнти пристосування двигуна по моменту і обертам одночасно з підвищенням рівня паливної економічності. 7 50256 8 9 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 50256 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601