Система автоматичного регулювання тиску в циліндрах дизеля з турбонаддувом

Реферат: Система автоматичного регулювання тиску повітря в циліндрах дизеля з турбонаддувом містить поршневу частину дизеля, впускний і випускний тракт з клапанами, газову турбіну і компресор зв'язані з випускним і впускним трактами, а також джерело і акумулятор стисненого повітря. Між акумулятором стисненого повітря і впускним трактом установлений датчик розрідження, виконаний у вигляді корпуса з установленими в ньому діафрагмою і пружиною, один торець якої взаємодіє, через опору з регульованим гвинтом, з корпусом, а протилежний торець - з діафрагмою, зв'язаною зі штоком і клапаном. Діафрагма до корпуса притиснена кришкою, герметично з'єднаною зі штоком гофрованим чохлом, з утворенням з корпусом безштокової і штокової порожнин, з яких безштокова порожнина із впускним трактом і штокова порожнина з акумулятором стисненого повітря сполучені пневмолінією безпосередньо, а впускний тракт з акумулятором стисненого повітря - через пневмолінію і, з'єднаний штоком з діафрагмою, клапан. UA 86364 U (12) UA 86364 U UA 86364 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Система належить до галузі машинобудування, і зокрема двигунобудування, і може бути використана переважно на дизельних двигунах внутрішнього згоряння (дизелях) з газотурбінним наддувом для автоматичного підтримання заданого тиску повітря в циліндрах в умовах перемінних швидкісних і навантажувальних режимів їх роботи. Відома, найбільш близька за технічною реалізацією, система містить поршневу частину дизеля, впускний і випускний тракти з клапанами, газову турбіну і установлений на спільній осі з нею компресор, зв'язані з випускним і впускним трактами [див. кн. Алексеев В.П., Иващенко Н.А., Ивин В.И. и др. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбайновых двигателей. Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 10, рис.2]. Однак недоліком відомої системи є низька точність підтримання необхідного тиску повітря в циліндрах дизелів в перехідних процесах, що понижує експлуатаційну потужність і підвищує їх витрату палива, а також суттєво погіршує екологію довкілля. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу підвищити ефективність використання дизелів з турбонаддувом і покращити екологію довкілля при роботі їх на режимах перемінних навантажень. Для вирішення поставленої задачі, відповідно до корисної моделі, суттєвими ознаками є те, що необхідний тиск повітря в циліндрах дизелів в перехідних процесах автоматично підтримується за рахунок подачі додаткового повітря від штатних джерела і акумулятора стисненого повітря. Це реалізується шляхом установки між акумулятором стисненого повітря і впускним трактом додаткового датчика тиску. Датчик тиску виконаний у вигляді корпуса з розміщеними в ньому діафрагмою і пружиною, один торець якої взаємодіє, через опору з регульованим гвинтом, з корпусом, а протилежний торець - з діафрагмою, зв'язаною зі штоком і клапаном. Діафрагма до корпуса притиснена кришкою, герметично з'єднаною зі штоком гофрованим чохлом, з утворенням з корпусом безштокової і штокової порожнин, причому безштокова порожнина із впускним трактом і штокова порожнина з акумулятором стисненого повітря сполучені пневмолінією безпосередньо, а впускний тракт з акумулятором стисненого повітря - через пневмолінію і, з'єднаний штоком з діафрагмою, клапан. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованої системи автоматичного регулювання тиску (САРТ) повітря в циліндрах дизеля з турбонаддувом. Запропонована САРТ повітря в циліндрах дизеля містить штатні поршневий компресор 1, сполучений через пневмолінію 2, регулятор тиску 3 і пневмолінію 4 з акумулятором стисненого повітря (ресивером) 5 із зливним 6 і запобіжним 7 клапанами. Дизель, як об'єкт автоматичного регулювання тиску, включає циліндр 8 з поршнем 9, зв'язаним через шатун 10 з колінчастим валом 11. До циліндра 8 приєднаний впускний тракт 12 з впускним клапаном 13 і випускний тракт 14 з випускним клапаном 15. З трактом 12 сполучений компресор 16, а з трактом 14 - турбіна 17, які зв'язані між собою спільним валом 18. Компресор 16 пневмолінією 19 сполучений зі штатним повітроочисником 20, з яким з'єднані інерційна решітка 21 і циклони 22,23,24, а останні пневмолінією 25 - з інжектором 26 і вихлопною трубою 27. Автоматична подача додаткового надувного повітря в циліндри здійснюється обвідним контуром, розміщеним між впускним трактом 12 і ресивером 5. Контур містить датчик 28 тиску повітря, виконаний у вигляді корпуса 29 з діафрагмою 30, притисненою кришкою 31. З діафрагмою 30 зв'язаний шток 32 з клапаном 33, взаємодіючим із сідлом 34, розміщеним на перехіднику 35, що з'єднує кришку 31 з ресивером 5. Герметичність з'єднання кришка-шток забезпечується гофрованим чохлом 36. Порожнина ресивера 5 зі штоковою порожниною "а" датчика сполучається перепускною пневмолінією 37, а з впускним трактом 12 - через отвір у перехіднику 35, клапан 33 і пневмолінію 38. В корпусі 29 установлена пружина 39, взаємодіюча одним торцем через опору 40 з регульованим гвинтом 41, з корпусом 29, а протилежним торцем - з діафрагмою 30. Безштокова порожнина "в" датчика 28 пневмолінією 42 сполучається з впускним трактом 12. Запропонована САРТ повітря працює наступним чином. В усталеному навантажувальному і швидкісному режимах роботи частота обертання колінчастого вала дизеля постійна. При цьому надходження повітря у циліндр 8 забезпечується дією розрідження у результаті зворотнопоступального руху поршня 9, обумовленого обертанням колінчастого вала 11 і складного руху шатуна 10, а також за рахунок наддуву отриманого від компресора 16. Повітря у всмоктувальну порожнину компресора 16 поступає з атмосфери через всмоктувальні отвори та інерційну решітку 21 повітроочисника 20 і пневмолінію 19. Пил з циклонів 22,23,24 через пневмолінію 25 відсмоктується і викидається через вихлопну трубу 27 в атмосферу. 1 UA 86364 U 5 10 15 20 25 30 Компресор 16 приводиться в дію інжектором відпрацьованих газів, що виходять з циліндра 8 через випускний клапан 15, випускний тракт 14 на турбіну 17 і далі через відвідну пневмолінію 43, інжектор 26 і вихлопну трубу 27 в атмосферу. У випадку різкого збільшення навантаження, з боку приводимого дизелем споживача енергії порушується рівність між крутним моментом і моментом опору. Через інерційність відцентрового регулятора і запізнювання подачі палива в циліндри частота обертання колінчастого вала дизеля і відповідно інерція його відпрацьованих газів зменшується, що призводить до зниження частоти обертання компресора і створення дефіциту повітря подаючого в циліндри. Від дефіциту повітря у впускному тракті 12 зменшується тиск, який пневмолінією 42 передається в порожнину "в" датчика 28. В результаті дисбалансу сил дії тисків, що виник, в порожнині "а" і в порожнині "в", діафрагма 30, долаючи опір зворотної пружини 39, разом зі штоком 32 і клапаном 33, переміститься вліво і відкриє отвір у перехіднику 36. При цьому повітря із ресивера 5 через відкритий отвір, пневмолінію 38 надійде у впускний тракт 12, звідки через впускний клапан 13 у циліндр 8 дизеля, компенсуючи цим частково дефіцит повітря, що виник. У міру вирівнювання крутного моменту дизеля і моменту опору споживача його енергії, частота обертання колінчастого вала 11, а відповідно, і компресора 16, збільшиться, підвищуючи цим тиск у впускному тракті 12, пневмолінії 42 і в порожнині "в" датчика 28. Від дії при цьому дисбалансу сил тисків в порожнинах "а", "в" і зворотної пружини 39, діафрагма 30 через шток 32, переміщенням клапана 33 вправо, перекриє отвір перехідника 35 і припинить подачу в циліндр 9 додаткового надувного повітря. Таким чином, в усіх випадках перехідних процесів дефіцит повітря буде автоматично компенсуватися запропонованою САРТ за сигналами пропорційними відхиленню тиску у впускному тракті, забезпечуючи на всіх режимах роботи дизеля необхідний тиск наддуву повітря в його циліндрах. Застосування запропонованої САРТ повітря в циліндрах дизеля з турбонаддувом, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість підвищити точність підтримання необхідного тиску повітря в циліндрах дизеля в перехідних процесах, з підвищенням експлуатаційної потужності, а також зменшенням їх витрати палива і димності відпрацьованих газів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Система автоматичного регулювання тиску повітря в циліндрах дизеля з турбонаддувом, що містить поршневу частину дизеля, впускний і випускний тракт з клапанами, газову турбіну і компресор, зв'язані з випускним і впускним трактами, а також джерело і акумулятор стисненого повітря, яка відрізняється тим, що в ній, між акумулятором стисненого повітря і впускним трактом, додатково установлений датчик розрідження, виконаний у вигляді корпуса з установленими в ньому діафрагмою і пружиною, один торець якої взаємодіє, через опору з регульованим гвинтом, з корпусом, а протилежний торець - з діафрагмою, зв'язаною зі штоком і клапаном, причому діафрагма до корпуса притиснена кришкою, герметично з'єднаною зі штоком гофрованим чохлом, з утворенням з корпусом безштокової і штокової порожнин, з яких безштокова порожнина із впускним трактом і штокова порожнина з акумулятором стисненого повітря сполучені пневмолінією безпосередньо, а впускний тракт з акумулятором стисненого повітря - через пневмолінію і, з'єднаний штоком з діафрагмою, клапан. 2 UA 86364 U Комп’ютерна верстка М. Мацело 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