Система автоматичного регулювання тиску наддувного повітря в циліндрах дизеля

Реферат: Система автоматичного регулювання тиску наддувного повітря в циліндрах дизеля включає поршневу частину дизеля, впускний і випускний тракти з клапанами, газову турбіну і компресор зв'язані з випускним і впускним трактами, а також джерело і акумулятор стисненого повітря. У системі між акумулятором стисненого повітря і впускним трактом, додатково установлений диференціатор, виконаний у вигляді корпуса з кришками, основною, першою і другою діафрагмами, притисненими до корпуса кришками. Основна діафрагма, зв'язана зі штоком з перепускним клапаном, утворює з кришкою штокову, а з корпусом - безштокову камеру з розміщеними в ній пружиною і регульованим гвинтом. Перша і друга діафрагми, зв'язані між собою тягою, разом з корпусом утворюють тягову камеру, перша діафрагма з кришкою утворюють першу, а друга діафрагма з кришкою - другу камеру. Із акумулятором стисненого повітря штокова камера сполучена безпосередньо, а впускний тракт - через перепускну пневмолінію із сідлом і перепускний клапан, з можливістю взаємодіяти з сідлом. З впускним трактом безштокова і тягова камери сполучені пневмолініями безпосередньо, друга камера через пневмолінії і дросель, а перша камера через отвори в кришці сполучена з атмосферою. UA 92807 U (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ТИСКУ НАДДУВНОГО ПОВІТРЯ В ЦИЛІНДРАХ ДИЗЕЛЯ UA 92807 U UA 92807 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування, і зокрема двигунобудування і може бути використана переважно на дизельних двигунах внутрішнього згоряння (дизелях) з подачею в циліндри від додаткового джерела стисненого наддувного повітря для автоматичного підтримання його тиску в умовах перемінних швидкісних і навантажувальних режимів їх роботи. Відома, найбільш близька за технічною реалізацією, система включає 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.Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневих и комбинированных двигателей. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова, -3-е узд., перераб. и доп.М.: Машиностроение, 1980, - C. 10 рис. 2]. Недоліком відомої системи є низька точність підтримання необхідного тиску наддувного повітря в циліндрах дизелів в перехідних процесах, що понижує експлуатаційну потужність і підвищує їх витрату палива, а також суттєво погіршує екологію довкілля. В основу корисної моделі поставлена задача підвищити ефективність використання дизелів з подачею в циліндри наддувного повітря і покращити екологію довкілля при роботі їх на режимах перемінних навантажень. Поставлена задача вирішується тим, що необхідний тиск повітря в циліндрах дизелів в перехідних процесах автоматично підтримується за рахунок подачі додаткового повітря за регулюючими сигналами, сформованими за відхиленнями тиску і швидкості (першій похідній) його відхилення. Це реалізується шляхом установки між акумулятором стисненого повітря і впускним трактом додаткового пневматичного диференціатора. Диференціатор виконаний у вигляді корпуса з кришками, основною, першою і другою діафрагмами, які притиснені до корпуса кришками. Основна діафрагма, зв'язана зі штоком із закріпленим на ньому клапаном, утворює з кришкою штокову, а з корпусом - безштокову камеру, в якій розміщені пружина і регульований гвинт. Перша і друга діафрагми між собою зв'язані тягою і разом з корпусом утворюють тягову камеру, перша діафрагма з кришкою утворюють першу, а друга діафрагма з кришкою - другу камеру. Із акумулятором стисненого повітря штокова камера сполучена безпосередньо, а впускний тракт через перепускну пневмолінію із сідлом і перепускний клапан, з можливістю взаємодіяти з сідлом. Із впускним трактом безштокова і тягова камери сполучені пневмолініями безпосередньо, друга камера - через пневмолінії і дросель, а перша камера через отвори в кришці сполучена з атмосферою. Таке технічне рішення, завдяки перепаду тисків в безштоковій, тяговій і другій камері, і формуванню регулюючого сигналу, пропорційного змінюванню тиску наддувного повітря і швидкості його змінювання, забезпечить основній діафрагмі, а разом з нею штокову і клапанну високу швидкодію, і тим самим підвищить точність підтримання необхідного тиску наддувного повітря в циліндpax, при перехідних процесах роботи дизеля, його експлуатаційну потужність і паливну економічність з покращенням екології довкілля. Суть корисної моделі пояснює креслення. Запропонована САРТ наддувного повітря в циліндри 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. Компенсація додаткового наддувного повітря в циліндри дизеля здійснюється обвідним контуром, розміщеним між впускним трактом 12 і ресивером 5. Контур містить додатково установлений пневматичний диференціатор 28, виконаний у вигляді корпуса 29, з основою діафрагмою 30, притисненою кришкою 31.3 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. Камера ресивера 5 зі штоковою камерою "а" диференціатора сполучається перепускною пневмолінією 37, а з впускним трактом 12 - через отвір у перехіднику 35, клапана 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 камера "b" 1 UA 92807 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пневмолінією 42 сполучається з тяговою камерою "с" перетворювача тиску, а турбіна 17 пневмолінією 43 - з інжектором 26. Диференціатор тиску повітря, що надходить від впускного тракту 12 містить додатково установлені першу 44 і другу 45 діафрагми, притиснені до корпуса 29 додатковими кришками 46,47. Діафрагма 45 з кришкою 47 утворюють першу камеру "d", діафрагма 44 з кришкою 46 другу камеру "є" а діафрагма 44 з діафрагмою 45 і корпусом 29 - тягову камеру "с". Діафрагма 44 з діафрагмою 45 між собою зв'язані додатково установленою тягою 48. Із впускним трактом 12 камера "с" сполучена пневмолініями 49, 50 безпосередньо, а камера "d" - через пневмолінії 49, 51 і додатково установлений дросель 52, а камера "є" з атмосферою через отвори 53 в кришці 46. Працює САРТ наступним чином. В установленому навантажувальному і швидкісному режимах роботи частота обертання колінчастого вала дизеля постійна. При цьому надходження повітря у циліндр 8 забезпечує дією розрідження викликаного зворотно-поступальним рухом поршня 9, обумовленого обертанням колінчастого вала 11 і складного руху шатуна 10, а також за рахунок наддуву компресором 1. Повітря у всмоктувальну камеру компресора 16 надходить 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. 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 крупним моментом і моментом опори. 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 наддувного повітря, що подається в циліндри. Від дефіциту повітря у впускному тракті 12 зменшується тиск, який пневмолініями 49, 50 буде передаватися в безштокову камеру "с" безпосередньо, а в додаткову камеру "d" - через пневмолінію 51 і дросель 52. Але завдяки дроселю 52 зменшення тиску в камері "с" буде інтенсивніше, ніж в камері "d", збільшуючи через пневмолінію 42, пропорційно змінюванню тиску, швидкість руху основної діафрагми 30 і сповільнюючи швидкість руху діафрагми 45 і через тягу 48 - діафрагми 44, збільшуючи при цьому об'єм камери "с", а отже, додатково зменшуючи в ній тиск, який буде пропорційний швидкості змінювання вхідного в диференціатор тиску. Від виниклого дисбалансу сил, цих двох тисків в камері "b" і тиску в камері "а", діючих на діафрагму 30 вона, долаючи опір пружини 39, разом зі штоком 32 і клапаном 33, перемістить вліво і з підвищеною швидкодією відкриє отвір у перехіднику 35. 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 чим частково виниклий дефіцит повітря за сигналами пропорційними змінюванню тиску і швидкості (першій похідній) його змінювання. 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 і через пневмолінію 49,50 в камері "с", а через пневмолінію 49, дросель 52 і пневмолінію 51 в камері "d" перетворювача тисків. Однак, через наявність дроселя 52 збільшення тиску в камері "с" буде інтенсивніше, ніж в камері "d", збільшуючи через пневмолінію 42, пропорційно змінюванню тиску, швидкість руху основної діафрагми 30 і сповільнюючи швидкість руху діафрагми 45 і, зв'язаної з нею тягою 48, діафрагми 44, зменшуючи при цьому об'єм камери "с", а отже, додатково збільшуючи в ній тиск, який буде пропорційний швидкості змінювання вхідного в диференціатор тиску. Від дії дисбалансу сил, цих двох тисків в камері "b" і тиску в камері "а", діючих на діафрагму 30, вона, долаючи зусилля опору пружини 39, разом зі штоком 32 і клапаном 33, різко переміститься вправо і з підвищеною швидкістю закриє отвір у перехіднику 35 і різко припинить подачу в циліндр 8 дизеля додаткового наддувного повітря. В обох випадках перехідних процесів основній діафрагмі, і зв'язаних з нею штоком і клапаном, буде забезпечуватися висока швидкодія, обумовлена сформованими у пневматичному диференціаторі регулюючих сигналів, пропорційних змінюванню тиску в циліндрі дизеля і швидкості (першій похідній) від його змінювання. При цьому ступінь введення регулюючого сигналу, пропорційного швидкості змінювання тиску, може бути різною залежно від співвідношення діаметрів діафрагм 44, 45 і настройки дроселя 52. 2 UA 92807 U Застосування запропонованої САРТ наддувного повітря в циліндрах дизеля, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість підвищити точність підтримання необхідного тиску в циліндрах в перехідних процесах роботи дизеля, з підвищенням експлуатаційної потужності, зменшенням витрати палива і диму його відпрацьованих газів. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Система автоматичного регулювання тиску наддувного повітря в циліндрах дизеля, яка включає поршневу частину дизеля, впускний і випускний тракти з клапанами, газову турбіну і компресор зв'язані з випускним і впускним трактами, а також джерело і акумулятор стисненого повітря, який відрізняється тим, що в ній, між акумулятором стисненого повітря і впускним трактом, додатково установлений диференціатор, виконаний у вигляді корпуса з кришками, основною, першою і другою діафрагмами, притисненими до корпуса кришками, причому основна діафрагма, зв'язана зі штоком з перепускним клапаном, утворює з кришкою штокову, а з корпусом - безштокову камеру з розміщеними в ній пружиною і регульованим гвинтом, перша і друга діафрагми, зв'язані між собою тягою, разом з корпусом утворюють тягову камеру, перша діафрагма з кришкою утворюють першу, а друга діафрагма з кришкою - другу камеру, при цьому із акумулятором стисненого повітря штокова камера сполучена безпосередньо, а впускний тракт - через перепускну пневмолінію із сідлом і перепускний клапан, з можливістю взаємодіяти з сідлом, причому із впускним трактом безштокова і тягова камери сполучені пневмолініями безпосередньо, друга камера - через пневмолінії і дросель, а перше камера через отвори в кришці сполучена з атмосферою. 3 UA 92807 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 4