Турбовентилятор системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ТУРБОВЕНТИЛЯТОР СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Тарасенко Виктор Евгеньевич Дубровский Алексей Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Турбовентилятор системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащий турбинное колесо с корпусом, расположенный в диффузоре вентилятор, блок теплообменников, отличающийся тем, что турбинное колесо с корпусом установлено на двигателе внутреннего сгорания с возможностью подвода части отработавших газов по активному выхлопному коллектору с изменяющимся внутренним проходным сечением,связано с вентилятором через электромагнитную муфту, управление которой осуществляет блок управления на основании сигналов датчиков оборотов коленчатого вала, расхода отработавших газов и температуры охлаждающей жидкости системы охлаждения, выполняющих непрерывное преобразование изменения соответствующих параметров в величины электрического сигнала. 2. Турбовентилятор по п. 1, отличающийся тем, что блок управления содержит формирователь сигнала управления, который преобразует разность напряжения датчиков и опорного напряжения в единое напряжение, подаваемое на блок управления. 84002012.08.30 3. Турбовентилятор по п. 2, отличающийся тем, что формирователь сигнала управления содержит аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, цифроаналоговый преобразователь, компаратор, регулятор и дифференциальный усилитель.(56) 1. Гуревич А.М. Тракторы и автомобили Учеб. пособие для с.-х. техникумов / А.М.Гуревич, Е.М.Сорокин. 4-е изд., перераб. и доп. - М. Колос, 1979. - С. 202-205. 2. Патент 1284344 2, МПК 701 7/04, опубл. 19.02.2003. 3. Патент 2168640, МПК 01 1/02, опубл. 10.06.2001. 4. Андреенков А.А. Турбовентилятор для системы охлаждения дизеля большой мощности / А.А.Андреенков, Б.Н.Давыдков, А.В.Костюков // Автомобильная промышленность. - 2001. -7. - С. 16-18 (прототип). Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к механизмам привода вентиляторов систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания,и может найти применение при компоновке моторного отсека мобильных транспортных средств. Широко известны системы охлаждения 1, у которых вентилятор приводится в движение ременной передачей от коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. При этом интенсивность потока воздуха, создаваемого вентилятором, зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Недостатком упомянутого механизма привода вентилятора является низкая эффективность в эксплуатации, обусловленная высокими затратами мощности двигателя на привод вентилятора, малым ресурсом ременной передачи, высокой вероятностью обрыва ремня, необходимостью частого обслуживания. Данный механизм привода вентилятора не позволяет поддерживать стабильный тепловой режим двигателя по мере изменения нагрузки. Известен электронный блок управления вентилятором 2, где последний приводится в движение ременной передачей от коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, а его частота вращения задается управляющим блоком на основании сигналов ряда датчиков. Существенным недостатком указанного механизма привода вентилятора является использование мощности двигателя на привод вентилятора, что снижает эффективный КПД двигателя. Известна система воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания 3, содержащая рубашку охлаждения, конденсатор, пневмотурбину, аккумуляторную батарею,коммутационный аппарат, стартер-генератор. В данной системе компрессор подает сжатый воздух в рубашку охлаждения. После нагрева сжатого воздуха теплом работающего двигателя он поступает в пневмотурбину. Далее тепло реализуется в результате расширения в виде дополнительной механической энергии на пневмотурбине. Недостатком указанной системы охлаждения является низкая теплопередача в воздушный теплоноситель,что снижает эффективность системы охлаждения и ограничивает возможность форсирования двигателя по мощности, а также необходимость затраты мощности двигателя для привода компрессора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению(прототипом) является турбовентилятор для системы охлаждения дизеля большой мощности 4. Указанный вентилятор приводится в движение силовой турбиной, использующей энергию отработавших газов, через одноступенчатый цилиндрический редуктор. Недостатками этого вентилятора являются невозможность поддержания требуемого теплового режима двигателя в широких диапазонах изменения нагрузки, отсутствие возможности проведения настроек вентилятора на требуемые перепады температур, а также существенное усложнение конструкции из-за наличия редуктора. При этом постоянное передаточное 2 84002012.08.30 отношение цилиндрических колес редуктора ограничивает область возможных частот вращения вентилятора и требует от двигателя внутреннего сгорания выхода на номинальный режим работы. Задачей предлагаемой полезной модели является снижение потерь мощности двигателя внутреннего сгорания на привод вентилятора, поддержание стабильного теплового режима двигателя. Задача решается за счет того, что в турбовентиляторе системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащем турбинное колесо с корпусом, расположенный в диффузоре вентилятор, блок теплообменников, турбинное колесо с корпусом установлено на двигателе внутреннего сгорания с возможностью подвода части отработавших газов по активному выхлопному коллектору с изменяющимся внутренним проходным сечением,связано с вентилятором через электромагнитную муфту, управление которой осуществляет блок управления на основании сигналов датчиков оборотов коленчатого вала, расхода отработавших газов и температуры охлаждающей жидкости системы охлаждения, выполняющих непрерывное преобразование изменения соответствующих параметров в величины электрического сигнала, блок управления содержит формирователь сигнала управления, который преобразует разность напряжения датчиков и опорного напряжения в единое напряжение, подаваемое на блок управления, формирователь сигнала управления содержит аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, цифроаналоговый преобразователь, компаратор, регулятор и дифференциальный усилитель. На фигуре представлен общий вид турбовентилятора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Предлагаемый турбовентилятор системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания состоит из диффузора 9, вентилятора 7, электромагнитной муфты 5 с блоком управления 6, турбинного колеса 3 с корпусом 4, блока радиаторов 8, активного выхлопного коллектора 2 с изменяющимся внутренним проходным сечением. Устанавливается турбовентилятор на двигателе внутреннего сгорания 1. Турбовентилятор системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания предусматривает наличие в моторном отсеке датчиков оборотов коленчатого вала, расхода отработавших газов и температуры охлаждающей жидкости системы охлаждения (на фигуре не показаны). Турбовентилятор работает следующим образом. При работающем двигателе внутреннего сгорания 1 часть отработавших газов по активному выхлопному коллектору 2 с изменяющимся внутренним проходным сечением поступает на лопасти турбинного колеса 3, установленного в корпусе 4. При этом кинетическая энергия отработавших газов преобразуется в полезную механическую работу, приводя в движение турбинное колесо 3. Крутящий момент от вала турбинного колеса передается вентилятору 7 через электромагнитную муфту 5. Вентилятор 7, расположенный в диффузоре 9, при вращении создает принудительную циркуляцию воздуха через блок радиаторов 8, благодаря чему достигается снижение температуры охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1. Активный выхлопной коллектор 2 в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания 1 и с учетом потребности поддержания его стабильного теплового режима за счет изменения внутреннего проходного сечения выхлопной магистрали направляет на лопатки турбинного колеса 3 требуемое количество отработавших газов. При воздействии отработавших газов на лопатки турбинного колеса 3 последнее способно вращаться с оборотами, в несколько раз превышающими требуемые обороты вентилятора 7 (для эффективной работы вентилятора 7 достаточно 3103 мин-1). Для обеспечения заданной частоты вращения вентилятора 7, синхронной сблокированной работы, а также разъединения турбинного колеса 3 и вентилятора 7 установлена электромагнитная муфта 5, способная работать в режиме плавного скольжения. 3 84002012.08.30 Крутящий момент, передаваемый от турбинного колеса 3 через электромагнитную муфту 5, пропорционален току возбуждения и изменяется блоком управления 6 бесступенчато от максимального проектируемого номинального значения до нуля. Скольжение между входным и выходным звеньями муфты не является обязательным для передачи крутящего момента, и, если момент нагрузки не превышает значения крутящего момента,для которого муфта была возбуждена, происходит синхронная сблокированная работа, и наоборот если крутящий момент нагрузки превышает уровень крутящего момента возбуждения, происходит абсолютно плавное скольжение при заранее указанном значении крутящего момента. Электромагнитная муфта 5 способна выдерживать непрерывное скольжение (в пределах эмпирически установленных номинальных тепловых величин) при точно фиксированной и стабильной величине крутящего момента, который определяется уровнем возбуждения электромагнита. Блок управления 6 проводит опрос датчиков частоты вращения коленчатого вала, расхода отработавших газов и температуры охлаждающей жидкости системы охлаждения и на основании полученных данных управляет работой электромагнитной муфты, при этом определяющим фактором является обеспечение температуры охлаждающей жидкости в пределах 953 С. По активному выхлопному коллектору 2 к турбовентилятору поступает часть отработавших газов, необходимая для эффективной работы вентилятора 7. При этом остается возможность привода турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания 1 (на фигуре не показан) для улучшения наполнения цилиндров свежим зарядом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: F01P 7/04, F01P 1/02

Метки: охлаждения, внутреннего, турбовентилятор, двигателя, системы, сгорания

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-u8400-turboventilyator-sistemy-ohlazhdeniya-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Турбовентилятор системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания</a>

Похожие патенты