PL115576B1 - Apparatus for combustion engine supercharging in particular for self-ignited combustion engines - Google Patents

Description

***, dla urzadzenia, którego pomocnicza komora spalania 19 zaczyna praca, kiedy F jest mniejsze od 20% dla utrzymania Pj/Pi o wartosci jit i zapewnienia samozaplonu. Male obciazenie i wysoka predkosc obrotowa silnika wystepuje za¬ wsze w strefie pracy, gdzie temperatura wylotowa 5 Te jest mala i moze wzrastac przez dlawienie ssa¬ nia bez niebezpieczenstwa przegrzania.Uklad sterowania automatycznego ma konstruk¬ cje bardzo prosta. Na przyklad moze sie ograni¬ czyc do elementu przemieszczajacego dlawik 25, po¬ lo laczonego z czujnikiem temperatury umieszczonym w kolektorze wylotowym i z obiegiem, który wyko¬ rzystuje ten element dla utrzymania temperatury wylotowej gazów o wartosci badz stalej, badz w funkcji N/Nmax ponizej F = 20%- Niezaleznie od: 15 zastosowanego sposobu sterowania prowadzi on do zalamania sie charakterystyki silnika przy stalej predkosci. Tytulem przykladu przedstawiono na fig. 2 linia osiowa zalamanie sie charakterystyki AA predkosci nominalnej, przy czym czesc dolna 20 tej charakterystyki At laczy sie z charakterystyka A0, przecinajac w konsekwencji krzywa B ponizej punktu Jti.Nalezy zauwazyc, ze pomocnicza komora spala¬ nia gasnie jezeli silnik obraca sie z graniczna » predkoscia, wieksza od 2800 obrotów/minute, nie¬ zaleznie od obciazenia silnika, przy czym krzywa Ag odpowiada tej predkosci powyzej krzywej B* Nalezy wiec zastosowac urzadzenie umozliwiajace zapalenie pomocniczej komory spalania 10 po 89 przejsciu granicznej predkosci obrotowej lub zasto¬ sowac srodek prowadzacy do unikniecia przecho¬ dzenia na prace z nadmierna graniczna predkoscia.Wedlug przykladu wykonania pokazanego na fig. 1 dlawik 25 i jego uklad sterowania sa pola- 35 czone kanalem 26 do recyrkulacji goracych spalin, który wykorzystujac ten dlawik 25 przywraca cis¬ nienie Pj przeplywu na wlocie silnika przez od¬ prowadzenie gazów goracych do wylotu pomocni¬ czej komory spalania 19. Kanal 26 laczy wylot ko¬ mory 19 spalania, gdzie panuje cisnienie P* z ko¬ lektorem wlotowym 18 silnika 10. W kanale 26 jest, umieszczony zawór zwrotny 27, który zamyka ka¬ nak tak dlugo, jak dlugo czyste powietrze prze¬ chodzace przez dlawik 25 jest zasysane przez tt silnik 10 do cisnienia wyzszego od P8.Trzeba zaznaczyc, ze Ap = P2—ps jest funkcja tylko cisnienia P2, przy czym natezenie przeplywu, powietrza przechodzacego przez dlawik 25 jest cal- _A kowicie okreslone przez przekrój przelotu tego dla- wika 25. Badanie pracy silnika 10 wykazuje, ze uklad regulacji dlawika 25 jest bardzo prosty i mo¬ ze ograniczyc sie do elementów pokazanych na fig. 1. 35 Wówczas, gdy silnik pracuje przy malej mocy, cisnienie P2 odpowiada wartosci F mniejszej od 20% cisnienia nominalnego (fig. 3), chlodnica 17 powietrza jest wylaczona z dzialania, pomocnicza komora spalania 10 dziala, zas dlawik 25 jest czes- u ciowo zamkniety, przy czym zaleznosc miedzy tem¬ peratura Ts^wlotowa mieszaniny powietrza i spa¬ lin, temperatura T2 wylotowa sprezarki 12, tem¬ peratura T^ gazów recyrkulacyjnyeh zuzyciem q& powietrza zasysanego i wydatkiem am calkowitym* i5 zasysanym przez silnik wyraza sie wzorem:9 Qa T5= T, +(l )T, qm Qm Przyjmujac, ze strata cisnienia AP = P3 — P2 wy¬ wolana przez urzadzenie dlawiace 23 jest propor- cjonalnado P2 i ze temperatury T2 i T3 zaleza tyl¬ ko od P2, wówczas sprezarka ma jedna charakte¬ rystyke, wynika, ze temperatura T5 jest stala dla temperatury otoczenia jezeli przekrój S przelotu dlawika 25 jest proporcjonalny do predkosci obro¬ towej N silnika 10 i tak dlugo, jak dlugo pomocni¬ cza komora spalania 19 utrzymuje dolna wartosc P2 oznaczona jako wartosc ji2 na fig. 2.W tych warunkach wystarczy dla utrzymania stalej temperatury wlotowej podczas pracy, gdy pomocnicza komora spalania 19 utrzymuje cisnie¬ nie P2 w dolnej wartosci Jt2 sterowac dlawikiem 25 w taki sposób, aby przekrój S byl proporcjonalny do predkosci obrotowej N silnika.Urzadzenie z fig. 1 stanowi automatyczne urza¬ dzenie regulacyjne, które spelnia te warunki i po¬ nadto, uwzglednia róznice temperatury otoczenia, do której jest proporcjonalna temperatura T8 dla danej wartosci n2 i temperatury zasilania, gdy chlodnica 17 jest wylaczona. Ta kompensacja jest dokonana jak to zostanie pózniej opisane, poprzez zmiane stosunku przekroju S do predkosci obroto¬ wej. N.Uklad sterowania zawiera zródlo, które dostarcza olej lub inny plyn hydrauliczny pod cisnieniem proporcjonalnym do kwadratu predkosci obrotowej N silnika, urzadzenie uruchamiajace dlawik 25, element przelaczajacy lub rozdzielacz reagujacy na cisnienie P2 panujace przed dlawikiem i który zaleznie od wartosci tego cisnienia P« wytwarza odpowiednie cisnienie oleju.Zródlo dostarczajace olej zawiera pompe 28 po¬ ruszana przez silnik 10 o wydajnosci Qh propor¬ cjonalnej do predkosci N silnika.Qh = ktN Pompa 28 zasysa olej ze zbiornika 29 i wtlacza go do kanalu 30 zaopatrzonego w zawór 31, który za¬ bezpiecza obieg hydrauliczny. Cisnienie Ph tlocze¬ nia pompy 28 jest ustalone przez jeden lub kilka obiegów zawierajacych dysze o stalym przekroju lub o przekroju zaleznym od uwzglednionego pa¬ rametru pracy.Wedlug opisanego przykladu wykonania sa prze¬ widziane dwa równolegle obiegi przelewowe: je¬ den kanalem 32 powrotnym do zbiornika poprzez dysze 33 o przekroju Slt a drugi kanalem 34 po¬ wrotnym do zbiornika poprzez dysze 35, której przekrój S2 jest funkcja polozenia igly 36 wkladki termometrycznej 37 uwzgledniajacej temperature otoczenia T0.Cisnienie Ph panujace w kanale 30 wyraza sie wzorem wówczas, gdy pierwszy obieg jest otwarty: k2N2 Ph= (St + S,)* gdzie k2 — jest stala.Jezeli cisnienie Ph osiaga wartosc 5 MPa przy 576 10 nominalnej predkosci, zawór 31 jest ustawiony na przyklad na 6 MPa.Urzadzenie uruchamiajace jest wykonane jako dwustopniowy dzwignik hydrauliczny 38 zawiera- 5 jacy cylinder 39, w którym jest umieszczony tlok glówny 40, którego trzon jest polaczony sztywno dzwignia z dlawikiem 25, bedacy pod dzialaniem, z jednej strony cisnienia P0 i z drugiej strony cis¬ nienia Ph panujacego w komorze przelaczajacej 42, 10' w której jest umieszczona sprezyna 41 cofajaca, oraz tlok 43 sterujacy ruchem tloka glównego 40 poddanego dzialaniu cisnienia Ph, które panuje w komorze 42 oraz dzialaniu sily sprezyny odciagaja¬ cej 44 oraz cisnienia Ph wytworzonego przez pom- 15 PS 28- Wreszcie organ przelaczajacy 45 ustala cisnienie Ph nastepujaco: przy wartosci PQ, kiedy stopien zasilania P^o jest mniejszy od danej wartosci, na przyklad nz (fig. 2), i steruje dalwi;kiem 25 przez ^ tlok 43, podczas gdy tlok 40 zostaje w równowa¬ dze, zas przy wartosci Ph kiedy P2/P0 jest wyzsze od danej wartosci jtj, powoduje przemieszczenie tloka 42 w jego graniczne polozenie, w lewo na fig. 1, które odpowiada pelnemu otwarciu dlawi- 25 ka 25« Organ przelaczajacy 45 zawiera obudowe pola¬ czona z kanalem *32 odgalezieniem komory 42, któ¬ ra to obudowa miesci w sobie suwak 46 poddany dzialaniu sil wywieranych z jednej strony przez 30 cisnienie Pa, a z drugiej strony przez sprezyne 47.Sprezyna 47 ma talka charak&eryisityike, ze kiedy P*/Po jest mniejsze od danej wartosci ji3, suwak 46 zajrnioije polozenie oznaczone linia ciagla na fig. 1, które umozliwia polaczenie kanalu 32 z odprowadzeniom ^ do zbiornika 29, a gdy P2/P0 przetoracza te war¬ tosc j%g suwak 46 przesuwa sie w polozenie ozna¬ czone linia przerywana na fig. 1.Jezeli temperatura otoczenia T0 zmienia sie w szerokich granicach, lepiej jest wartosc n* przyjac 40 wyzsza tym bardziej im temperatura T0 maleje.Dlatego wystarczy zrównac cisnienie, które dziala na suwak 46, z cisnieniem atmosferycznym, w punkcie umieszczonym miedzy dysza 48 o stalym przekroju i dysza, której przekrój jest sterowany iglica 49 o odpowiednim ksztalcie, polaczona z wkladka termometryczna 50.Urzadzenie wedlug wynalazku bedzie rozpatry¬ wane zakladajac, ze nie przewiduje sie zmian war¬ tosci jt3 cisnienia w funkcji temperatury T0 oto- 50 czenia, ale tylko zmiane cisnienia Ph w funkcji temperatury T0 otoczenia.Przyjeto dla uproszczenia, ze turbosprezarka jest najpierw uruchamiana i doprowadzona do pred¬ kosci warunków pracy przez zastosowanie rozrusz- 55 nika 15 pomocniczej komory spalania 19. Cisnienie Ph jeisit róiwine zeru, a cisnienie zasilania jest male.Sprezyny 41 i 44 sprowadzaja tloki 40 i 43 do ich polozenia granicznego na prawo, na fig. 1 okres¬ lonego dla calkowitego zamkniecia dlawika 25. Su- 30 wak 46 laczy komore przelaczajaca 42 ze zbiorni¬ kiem 29.Rozrusznik 51 silnika 10 jest wprawiony w ruch.Tak dlugo jak dlugo silnik 10 jest obracany roz¬ rusznikiem 51 jego predkosc obrotowa jest mala, ag np. mniejsza od 250 obr/minute przy predkosci no-115 576 11 minalnej 2500 obrotów/mdnute, Cisnienie Pu pozo¬ staje mniejsze, mp. od warttosci 50 kPa, dla której tlok 43 zaczyna sie przesuwac pokonujac sile spre¬ zyny 44, przy czym Ph pozostaje równe Po* W tych warunkach silnik 10 rusza zasysajac gaz dostarczony przez pomocnicza komore spalania 19, która kanalem bocznikowym 22 otrzymuje nadmiar powietrza wystarczajacy do spalania paliwa wtrys¬ kiwanego do silnika 10, Silnik ruszy, ale jeszcze na biegu luzem i przy malym obciazeniu az do chwili gdy stosunek Pf/P0 osiagnie wartosc jtj i wywola dzialanie organu 45.Wówczas dzwignik 38 otwiera stopniowo srodki dlawiace 25 tak, aby przekrój przelotu powietrza, a wiec i natezenie przeplywu powietrza bylo pro¬ porcjonalne do predkosci obrotowej N silnika 10, przy ezym wspólczynnik proporcjonalnosci zalezy od temperatury T0 otoczenia.Dla uzyskania tego wystarczy, aby ksztalt dla¬ wika 25 byl taki, zeby przekrój przelotu powietrza zmienial sie proporcjonalnie do pierwiastka kwa¬ dratowego przesuniecia tloka 40 poczawszy od po¬ zycja calkowicie zamknietej.Wreszcie, kiedy Pt/Po osiagnie wartosc nt, odpo¬ wiadajaca korzystnie wartosci nieco wyzszej od wartosci, przy której nastepuje zapalenie lub zga¬ szenie komory spalania 19, suwaR 46 przechodzi w pozycje oznaczona linia przerywana na fig. 2, zas cisnienie Ph staje sie równe cisnieniu Ph.Wówczas, gdy urzadzenie jest zastosowane tak, zeby turbosprezarka byla uruchomiona i praco¬ wala samodzielnie dla pomocniczej komory spala¬ nia 19 przed uruchomieniem silnika 10, korzystnie jest wykonac urzadzenie w taki sposób, aby gazy spalinowe pomocniczej komory spalania 19 pod¬ grzewaly niektóre czesci silnika 10, wówczas uru¬ chomienie silnika jest latwiejsze.Wedlug przykladu wykonania pokazanego na fig. 4 rezultat ten jest osiagniety przez utworzenie okreslonego przeplywu z kolektora zasilajacego 18 silnika 10 do atmosfery. Przeplyw nastepuje jed¬ nym lub kilkoma kanalami 53 o malej srednicy, których wylot do atmosfery jest zakonczony za¬ worem. Zawór ten zawiera iglice 54 polaczona z komora 55 na która dziala cisnienie wylotowe pom¬ py 28 w taki sposób, ze jak silnik 10 ruszy, zawór zostaje zamkniety. Zawór moze byc równiez stero¬ wany recznie.Jak tylko turbosprezarka ruszy, dlawik 25 jest zamkniety, a maly przeplyw gazów goracych o temperaturze okolo 500°C pochodzacych z pomocni¬ czej komory spalania 19 wypelnia kolektor wloto¬ wy 18 i wyplywa do atmosfery podgrzewajac po drodze czesci metalowe, które oplywa wzdluz dro¬ gi pokazanej strzalkami przerywanymi na fig. 4.Uruchomienie silnika jest bardzo latwe i szybkie W zespole opisanym powyzej przedstawiono urza¬ dzenie zawierajace srodki uruchamiajace zespól turbosprezarki przed rozruchem silnika. 12 Oczywiscie srodki te nie sa konieczne i okres¬ laja jedna z mozliwosci rozruchu silnika, do której wynalazek jest szczególnie przystosowany. 5 Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do doladowywania silnika spalino¬ wego, zwlaszcza z zaplonem samoczynnym, zawie¬ rajace silnik doladowywany turbosprezarka, której 10 turbina otrzymuje spaliny z silnika, kanal boczni¬ kowy laczacy sprezarke z turbina, przez która przeplywa cale powietrze niezassane przez silnik ze strata cisnienia niezalezna od natezenia prze¬ plywu, * ale w funkcji cisnienia wylotowego spre- 15 zarki, oraz pomocnicza komore spalania umie¬ szczona przed turbina i otrzymujaca co najmniej czesc powietrza przeplywajacego kanalem boczni¬ kowym, znamienne tym, ze zawiera dlawik (25) o zmiennym przekroju przelotu umieszczony na prze- ^ wodzie (25a) dostarczajacym powietrze do silnika (10), uklad sterowania automatycznego dlawikiem (25) utrzymujacy wydatek powietrza zasysanego przez silnik (10) w wartosci mniejszej od wydatku dostarczanego przez sprezarke (12) przy malym ob- 25 ciazeniu silnika, kanal (20) do regulacji goracych spalin z silnika (10) i z pomocniczej komory spa¬ lania (19) do kolektora wlotowego (18), oraz za¬ wór (27) umieszczony na kanale (26) otwierajacy sie samoczynnie wówczas, gdy cisnienie na wlocie 30 silnika (10) staje sie nizsze od cisnienia za kanalem bocznikowym (22). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kanal (26) ma wylot miedzy dlawikiem (25) i ko¬ lektorem wlotowym (18) silnika (10), przy czym 35 zawór (27) jest zaworem zwrotnym. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze uklad sterowania automatycznego dlawikiem (25) zawiera organ przelaczajacy (45) otwierajacy cal¬ kowicie dlawik (25) wówczas, gdy cisnienie dostar- i 40 czone przez sprezarke (12) przekroczy zalozona wartosc (jij), która wzrasta gdy temperatura oto¬ czenia zmniejsza sie. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze komora pomocnicza (19) jest zaopatrzona w ^ urzadzenie dlawiace (23) reagujace na cisnienie do¬ starczone przez sprezarke (12) i uniemozliwiajace obnizenie tego cisnienia ponizej wartosci górnej (nj mniejszej od zalozonej wartosci (*i). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, 50 ze dlawik (25) ma uklad sterowania do nadania mu przekroju przeplywu proporcjonalnego do predkosci obrotowej (N) silnika (10). 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kolektor wlotowy (18) silnika (10) jest polaczony kanalami (53) z atmosfera, zaopatrzonymi w zawór z iglica (54), umozliwiajacy ogrzanie kolektora wlotowego (18) przed uruchomieniem silnika (10) goracym gazem wyplywajacym z komory spala¬ nia (19). 55115 576 ~\ Jl 13\ F3'T333 T'g,Tg JXZl"ZI E^~-Z£V «L -?€ 52 SI 10 17 12 rrXW° 15 - 15A H 50 ^ \.3Z 3Z' tW^ U_ ^T kJ .*M ^ tt #?.. l^a h^P ^ T Ti#.2. 36 ^L 4™#=l ii*.1 JlJ—A m 57 1 ^ ^^115 576 Tig.3.N/Nmax. rn "I T -?2/10 m IPfS ...ii _2£ 03 33 H -«5» JPZG/raf. Koszalin A-fiOl 100 A-4 Cena 100 zl PL PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do doladowywania silnika spalino¬ wego, zwlaszcza z zaplonem samoczynnym, zawie¬ rajace silnik doladowywany turbosprezarka, której 10 turbina otrzymuje spaliny z silnika, kanal boczni¬ kowy laczacy sprezarke z turbina, przez która przeplywa cale powietrze niezassane przez silnik ze strata cisnienia niezalezna od natezenia prze¬ plywu, * ale w funkcji cisnienia wylotowego spre- 15 zarki, oraz pomocnicza komore spalania umie¬ szczona przed turbina i otrzymujaca co najmniej czesc powietrza przeplywajacego kanalem boczni¬ kowym, znamienne tym, ze zawiera dlawik (25) o zmiennym przekroju przelotu umieszczony na prze- ^ wodzie (25a) dostarczajacym powietrze do silnika (10), uklad sterowania automatycznego dlawikiem (25) utrzymujacy wydatek powietrza zasysanego przez silnik (10) w wartosci mniejszej od wydatku dostarczanego przez sprezarke (12) przy malym ob- 25 ciazeniu silnika, kanal (20) do regulacji goracych spalin z silnika (10) i z pomocniczej komory spa¬ lania (19) do kolektora wlotowego (18), oraz za¬ wór (27) umieszczony na kanale (26) otwierajacy sie samoczynnie wówczas, gdy cisnienie na wlocie 30 silnika (10) staje sie nizsze od cisnienia za kanalem bocznikowym (22). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kanal (26) ma wylot miedzy dlawikiem (25) i ko¬ lektorem wlotowym (18) silnika (10), przy czym 35 zawór (27) jest zaworem zwrotnym. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze uklad sterowania automatycznego dlawikiem (25) zawiera organ przelaczajacy (45) otwierajacy cal¬ kowicie dlawik (25) wówczas, gdy cisnienie dostar- i 40 czone przez sprezarke (12) przekroczy zalozona wartosc (jij), która wzrasta gdy temperatura oto¬ czenia zmniejsza sie. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze komora pomocnicza (19) jest zaopatrzona w ^ urzadzenie dlawiace (23) reagujace na cisnienie do¬ starczone przez sprezarke (12) i uniemozliwiajace obnizenie tego cisnienia ponizej wartosci górnej (nj mniejszej od zalozonej wartosci (*i). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, 50 ze dlawik (25) ma uklad sterowania do nadania mu przekroju przeplywu proporcjonalnego do predkosci obrotowej (N) silnika (10). 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kolektor wlotowy (18) silnika (10) jest polaczony kanalami (53) z atmosfera, zaopatrzonymi w zawór z iglica (54), umozliwiajacy ogrzanie kolektora wlotowego (18) przed uruchomieniem silnika (10) goracym gazem wyplywajacym z komory spala¬ nia (19). 55115 576 ~\ Jl 13\ F3'T333 T'g,Tg JXZl"ZI E^~-Z£V «L -?€ 52 SI 10 17 12 rrXW° 15 - 15A H 50 ^ \.3Z 3Z' tW^ U_ ^T kJ .*M ^ tt #?.. l^a h^P ^ T Ti#.

2. 36 ^L 4™#=l ii*.1 JlJ—A m 57 1 ^ ^^115 576 Tig.

3. N/Nmax. rn "I T -?2/10 m IPfS ...ii _2£ 03 33 H -«5» JPZG/raf. Koszalin A-fiOl 100 A-4 Cena 100 zl PL PL PL