Система газотурбонаддуву двигуна внутрішнього згоряння

Реферат: Система газотурбонаддуву двигуна внутрішнього згоряння містить газову турбіну і повітряний компресор, які розташовані у одному корпусі на двох співвісних валах. На валу повітряного компресора закріплений відцентровий регулятор з інерційними вантажами - прискорювач обертів, забезпечений важелем управління. UA 78406 U (12) UA 78406 U UA 78406 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до конструктивних елементів двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), а більш конкретно - до системи газотурбонаддуву двигуна внутрішнього згоряння, яка може бути використана для підвищення потужності ДВЗ на перехідних режимах його роботи. Системи газотурбонаддуву для своєї роботи використовують енергію вихлопних газів ДВЗ і призначені для нагнітання до циліндрів додаткового повітря. Додатковий тиск повітря у циліндрах дозволяє спалювати більше палива і, як наслідок, підвищує потужність ДВЗ. Системи газотурбонаддуву тісно пов'язані з так званою турбоямою. На низьких обертах ДВЗ утворення вихлопних газів є недостатнім для ефективної роботи системи газотурбонаддуву. Робота турбіни практично непомітна і потужність ДВЗ не зростає - це і є турбояма. При цьому, чим більша турбіна, тим довша турбояма. Натискування педалі газу не дає очікуваного результату - ДВЗ не достатньо швидко реагує на натискування педалі, що може приводити і до аварійних ситуацій на дорозі. Найбільш близьким аналогом до пропонованої за кількістю суттєвих ознак є система газотурбонаддуву двигуна внутрішнього згоряння, що містить газову турбіну, розміщену у газоході, і повітряний компресор [Система Twin-Turbo. Інформація з сайту http://www.automobiloid.ru/turbonadduv-potuzhnist-z-povitrya/]. Згадана система містить дві турбіни. При цьому випускний колектор двигуна має два вихідних отвори - кожен для своєї турбіни. Між ними - клапан керування потоком вихлопних газів. При низьких обертах клапан направляє відпрацьовані гази на меншу турбіну, яка дуже швидко розкручується і створює надлишковий тиск на впуску практично з холостих обертів. При досягненні двигуном середніх обертів клапан перенаправляє відпрацьовані гази на другу, більшу, турбіну, яка вже працює до відсічення. Але, необхідність застосування двох нагнітаючих турбін зумовлює надскладну форму колекторів, що суттєво збільшує собівартість системи та потребує додаткового місця у підкапотному просторі автомобіля. До того ж, застосування цієї системи, практично нівелює ефект турбоями через постійний надлишок тиску на впуску, оскільки стиснутого повітря продукується більше, ніж потрібно для нормальної роботи двигуна у штатному режимі, а це збільшує споживання корисної потужності та веде до зниження ККД. В основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу створення такої системи газотурбонаддуву двигуна внутрішнього згоряння, яка б мала меншу собівартість, завдяки створенню умов для використання лише однієї нагнітаючої турбіни і продукування оптимального об'єму стиснутого повітря для створення надлишку тиску робочого тіла на впуск лише на перехідних режимах роботи двигуна. Поставлена задача вирішується пропонованою системою, яка містить газову турбіну, розміщену у газоході, і повітряний компресор, згідно з корисною моделлю, газова турбіна та повітряний компресор розташовані у одному корпусі на двох співвісних валах, вільні кінці яких заведені до відповідних входів обгінної муфти, а на валу повітряного компресора закріплений відцентровий регулятор з, щонайменше двома, розташованими на діаметрально протилежних кінцях інерційними вантажами - прискорювач обертів, забезпечений важелем управління, встановленим з можливістю зміни на короткий час перехідного режиму роботи двигуна положення інерційних вантажів регулятора. У пропонованій системі відцентровий регулятор обертів, що закріплений на валу повітряного компресора, накопичує кінетичну енергію під час роботи турбіни, а після натискування на важіль управління та тимчасового збільшення швидкості обертання вали газової турбіни та повітряного компресора роз'єднуються у обгінній муфті. При цьому під час натискання важеля управління (акселератора) турбіна отримує імпульс додаткової енергії з відцентрового регулятора прискорювача обертів, створює додатковий тиск повітря у циліндрах, що збільшує оберти двигуна. Суть пропонованої системи газотурбонаддуву двигуна внутрішнього згоряння пояснюється на схематичному кресленні. Система газотурбонаддуву ДВЗ містить корпус (не показаний), в якому розміщене турбінне колесо 1 газової турбіни, закріпленої у газоході ДВЗ, і повітряний компресор 2. При цьому турбінне колесо 1 газової турбіни та повітряний компресор 2 розташовані на двох співвісних валах, відповідно 4 і 3. Вільні кінці валів 3 і 4 заведені до відповідних входів обгінної муфти 5. На валу 3 повітряного компресора 2 закріплений відцентровий регулятор 6 з двома, розташованими на діаметрально протилежних кінцях інерційними вантажами 7 - прискорювач обертів, забезпечений важелем управління 8. Важіль управління 8 встановлений у корпусі і забезпечений механізмом 9 із контрольованим тертям, призначеним при натискуванні на важіль 8 переміщенням його кінця з положення 10 до положення 11 у механізмі 9 і, одночасно, 1 UA 78406 U 5 10 15 20 25 30 швидкого переміщення вантажів 7 з положення 12 до положення 13 та поступового повернення вантажів 7 у положення 12 протягом перехідного режиму роботи ДВЗ. Положення 10 у механізмі 9 відповідає штатному режиму роботи ДВЗ - при постійній швидкості обертів, а положення 11 перехідному режиму роботи ДВЗ. На схематичному кресленні положення відцентрового регулятора обертів 6, важеля управління 8 та механізму 9 відповідає штатному режиму ДВЗ, тобто такому, при якому швидкість обертів ДВЗ є сталою. Пропонована система газотурбонаддуву ДВЗ, наприклад автомобіля, працює так. Під час роботи ДВЗ автомобіля вихлопні гази розкручують турбінне колесо 1 газової турбіни. При необхідності збільшення обертів ДВЗ водій автомобіля натискує на важіль управління 8 (акселератор). При цьому важіль 8 зумовлює пересування механізму 9 по валу 3 у напрямку положення 11, що приводить до переміщення вантажів 7 з положення 12 до положення 13, тобто ближче до вала 3, що спричиняє збільшення швидкості обертання турбіни 2 та забезпечує роз'єднання валів газової турбіни 3 та повітряного компресора 4 у обгінній муфті 5. Під час переводу водієм важеля управління 8 (натискання акселератора) до положення 11 турбіна 2 отримує додаткову енергію, накопичену у відцентровому регуляторі обертів 6, що створює додатковий тиск повітря і газової суміші (робочого тіла) у циліндрах ДВЗ і забезпечує збільшення обертів двигуна. Механізм 9 із контрольованим тертям, дозволяє здійснювати, при кожному натискуванні на важіль 8, швидке переміщення вантажів 7 з положення 12 до положення 13 та повільне повернення останніх до положення 12 протягом перехідного режиму роботи ДВЗ незалежно від положення важеля 8. Турбінне колесо 1 газової турбіни на час перехідного режиму роботи ДВЗ обертається без навантаження і тому легко та швидко набирає нових обертів та включається до роботи. Коли швидкості обертання валів 3 та 4 зрівняються відбувається з'єднання частин обгінної муфти 5 і ДВЗ продовжує роботу у штатному режимі. При звільненні важеля 8, переміщенні в положення 10, його другий кінець, без зусиль, займає своє початкове положення всередині механізму 9. Таким чином, пропонована система є ефективною на перехідному режимі роботи ДВЗ, але має меншу за найближчий аналог собівартість, економічніша, оскільки не потребує використання системи протягом штатного режиму роботи ДВЗ, а лише на час його роботи на перехідних режимах. При цьому система продукує оптимальний об'єм стиснутого повітря для створення надлишку тиску на впуску лише на перехідних режимах роботи ДВЗ. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Система газотурбонаддуву двигуна внутрішнього згоряння, що містить газову турбіну, розміщену у газоході, і повітряний компресор, яка відрізняється тим, що газова турбіна та повітряний компресор розташовані у одному корпусі на двох співвісних валах, вільні кінці яких заведені до відповідних входів обгінної муфти, а на валу повітряного компресора закріплений відцентровий регулятор з, щонайменше двома, розташованими на діаметрально протилежних кінцях інерційними вантажами - прискорювач обертів, забезпечений важелем управління, встановленим з можливістю зміни на короткий час перехідного режиму роботи двигуна положення інерційних вантажів регулятора. 2 UA 78406 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3