Привод перепускного клапана в системе трубонаддува двигателя внутреннего сгорания

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ПРИВОД ПЕРЕПУСКНОГО КЛАПАНА В СИСТЕМЕ ТУРБОНАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(71) Заявитель Производственное объединение Минский моторный завод(73) Патентообладатель Производственное объединение Минский моторный завод(57) 1. Привод перепускного клапана в системе турбонаддува двигателя внутреннего сгорания, содержащий закрепленный на корпусе турбины корпус привода, установленный в нем поршень, снабженный, по меньшей мере, одним поршневым кольцом, перепускной клапан со штоком, отличающийся тем, что корпус привода выполнен в виде втулки с буртом с установленной внутри нее гильзой, образующей с поршневым кольцом пару трения, снабжен примыкающей к бурту крышкой со штуцером для подвода воздуха от компрессора, кожухом и установлен внутри последнего с тепловым зазором относительно его внутренней поверхности, а поршень выполнен в виде стакана, дно которого направлено в сторону крышки и содержит закрепленный в нем уплотнительный элемент, установленный с возможностью контактирования с торцом штока перепускного клапана,причем передний торец кожуха закреплен на корпусе турбины, а бурт втулки и крышка закреплены в наиболее удаленной от корпуса турбины зоне заднего торца кожуха. 2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что гильза и поршневое кольцо выполнены разрезными и снабжены компенсационным замком. 3. Привод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что пара трения гильза-поршневое кольцо и уплотнительный элемент выполнены из фторопласта марок Ф 4 К 20, Ф 4 К 15 М 5. Фиг. 1 Изобретение относится к машиностроению, в частности - двигателестроению, а именно - к устройствам для наддува двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для привода перепускного клапана в системе регулирования давления наддува перепуском части отработавших газов мимо турбины. Известен привод поршневого типа перепускного клапана в системе турбонаддува ДВС 1. Известное устройство содержит закрепленный на корпусе турбины корпус привода, в котором перемещается подпружиненный поршень, выполненный за одно целое со штоком перепускного клапана. Поршень снабжен установленными на его наружной поверхности поршневыми кольцами, образующими с корпусом привода пару трения. На 2600 1 свободном конце штока закреплена тарелка клапана. Под действием пружины клапан перемещается в крайнее положение и прижимается к седлу в корпусе турбины. Полость под поршнем сообщена с трубопроводом наддувочного воздуха, а над поршнем - с окружающей средой. С увеличением давления наддува сверх заданной величины возрастает разность давлений на поршень, пружина сжимается, открывается клапан и часть отработавших газов из выпускного коллектора вытекает в окружающую среду мимо турбины. Мощность, развиваемая турбиной, уменьшается и, соответственно, снижается давление наддува. После достижения расчетной величины давления наддува перепускной клапан закрывается за счет усилия пружины и давления отработавших газов на тарелку клапана. Недостатками прототипа можно считать следующее высокая тепловая нагрузка на пару трения корпус-поршневые кольца из-за значительной металлоемкости корпуса привода и, как результат этого, снижение срока службы трущихся элементов высокие требования к соосности поршневой полости корпуса привода и посадочного отверстия под шток перепускного клапана. Тепловая нагрузка на пару трения корпус-поршневые кольца значительно увеличивается в момент остановки двигателя, когда отсутствует обдув корпуса привода перепускного клапана охлаждающим воздухом. Малейшие отклонения от соосности приводят либо к заклиниванию привода перепускного клапана, либо к перетечкам отработавших газов внутрь поршневой полости. Воздействие конденсата и горячих, химических активных отработавших газов на материал корпуса, поршня и поршневых колец не позволяет получить высокий уровень наработки регулирующего устройства. Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в снижении нагрузки на пару трения корпус-поршневые кольца, обеспечении минимальных требований к соосности поршневой полости корпуса и посадочного отверстия под шток перепускного клапана, в подборе материала пары трения, обеспечивающего увеличение срока службы трущихся элементов, что в конечном итоге позволит получить высокий ресурс наработки регулирующего устройства. Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого привода перепускного клапана в системе турбонаддува ДВС на фиг.2 - вид на гильзу со стороны компенсационного замка. Привод перепускного клапана в системе турбонаддува ДВС содержит закрепленный на корпусе 1 турбины корпус 2 привода с установленным в нем поршнем 3, снабженным поршневым кольцом 4. Корпус 2 привода выполнен в виде втулки 5 с буртом 6 с установленной внутри нее гильзой 7, которая образует с поршневым кольцом 4 пару трения. К бурту 6 втулки 5 примыкает крышка 8 со штуцером 9 для подвода воздуха от компрессора. Корпус 2 привода снабжен кожухом 10 и установлен внутри последнего с тепловым зазором 11 относительно его внутренней поверхности 12. Передний торец 13 кожуха 10 приварен к насадной втулке 14, закрепленной на корпусе 1 турбины. В наиболее удаленной от корпуса 1 турбины зоне заднего торца 15 кожуха 10 закреплены бурт 6 втулки 5 и крышка 8. Крепление может выполняться, например, путем установки стопорного кольца, сварки, завальцовки, или иным способом. Соосно с внутренней поверхностью 16 гильзы 7 установлен в посадочном отверстии 17 корпуса 1 турбины перепускной клапан 18, удерживаемый в исходном закрытом положении с помощью пружины 19. Тарелка 20 перепускного клапана 18, прижимаемая к седлу 21 в корпусе 1 турбины усилием пружины 19, перекрывает полость 22, сообщающуюся с выпускным коллектором (на чертежах не показан), от канала 23 выхода части отработавших газов в окружающую среду. Усилие пружины может изменяться регулировочными гайками 24. Поршень 3 жестко не связан со штоком 25 перепускного клапана 18 и выполнен в виде стакана, дно 26 которого направлено в сторону крышки 8 и содержит закрепленный в нем уплотнительный элемент 27, установленный с возможностью контактирования с торцем 28 штока 25 перепускного клапана 18. В штоке 25 перепускного клапана 18 выполнены продувочные радиальный 29 и осевой 30 каналы, а в уплотнительном элементе 27 калиброванное отверстие 31, ось которого совпадает с осью продувочного осевого канала 30 штока 25. Гильза 7 выполнена с - образным разрезом и снабжена компенсационным замком 32, образованным лепестками 33, 34. Аналогичным образом выполнено и поршневое кольцо 4. Полость 35 под поршнем 3 сообщена с трубопроводом наддувочного воздуха (на чертежах не показан), а полость 36 над поршнем 3 - с окружающей средой посредством отверстия 37. Гильза 7, поршневое кольцо 4 и уплотнительный элемент 27 выполнены из высокопрочного, износостойкого, химически инертного материала с широким диапазоном эксплуатационных температур, например, из фторопласта марок Ф 4 К 20, Ф 4 К 15 М 5. 2600 1 Заявляемое устройство работает следующим образом. Максимальное значение давления наддува настраивается с помощью регулировочных гаек 24, при этом на работающем двигателе усилие пружины 19, действующей на перепускной клапан 18, уравновешивается усилием, развиваемым поршнем 3 под действием давления наддува, и усилием, возникающим на тарелке 20 от давления отработавших газов. С увеличением давления наддува сверх заданной величины возрастает разность давлений на поршень 3, пружина 19 сжимается, открывается перепускной клапан 18 и часть отработавших газов из полости 22, сообщающейся с выпускным коллектором, вытекает в канал 23, сообщающийся с окружающей средой. Мощность, развиваемая турбиной, уменьшается и, соответственно, снижается давление наддува. После достижения расчетной величины давления наддува перепускной клапан 18 закрывается за счет усилия пружины 19. Некоторая часть наддувочного воздуха, проходя через калиброванное отверстие 31 в уплотнительном элементе 27, продувочные осевой 30 и радиальный 29 каналы, попадает в полость 38, а оттуда через систему каналов 39 - в окружающую атмосферу, охлаждая при этом шток 25 перепускного клапана 18 и уменьшая поток теплоты со стороны турбины. Кроме этого воздух, идущий на охлаждение штока 25, в зоне кольцевой расточки 40 препятствует проникновению отработавших газов во внутреннюю полость привода перепускного клапана в случае случайного прорыва отработавших газов в зоне уплотнения 41. В этом случае отработавшие газы подхватываются потоком охлаждающегося воздуха и выбрасываются в окружающую среду. За счет соединения корпуса 2 привода с кожухом 10 в наиболее удаленной от корпуса 1 турбины зоне заднего торца 15 кожуха 10, т.е. в наиболее холодной, противоположной тепловому потоку стороне, значительно уменьшается теплопередача от кожуха 10 к втулке 5, к крышке 8, а от них к паре трения гильза 7 поршневое кольцо 4. За счет установки корпуса 2 привода внутри кожуха 10 с тепловым зазором 11 относительно его внутренней поверхности 12 обеспечивается надлежащая теплоизоляция трущихся элементов привода перепускного клапана от потока теплоты со стороны турбины и кожуха 10. Благодаря отсутствию жесткой связи поршня 3 со штоком 25 перепускного клапана 18 и наличию только силового замыкания торца 28 штока 25 с уплотнительным элементом 27, закрепленном в дне 26 поршня 3,снижается трудоемкость изготовления элементов привода из-за отсутствия необходимости соблюдать жесткие требования по соосности внутренней поверхности гильзы 7 и посадочного отверстия 17 в корпусе 1 турбины под шток 25 перепускного клапана 18. За счет выполнения уплотнительного элемента 27, например, из фторопласта марок Ф 4 К 20, Ф 4 К 15 М 5,контактирующего с торцем 28 штока 25, достигается в этой зоне высокая герметичность и увеличивается срок службы контактирующих элементов. За счет выполнения гильзы 7 и поршневого кольца 4 разрезными и снабжения их компенсационным замком 32 уменьшается возможность заклинивания и нарушения герметичности пары трения гильза 7 поршневое кольцо 4. За счет выполнения пары трения гильза 7-поршневое кольцо 4, например, из фторопласта марок Ф 4 К 20, Ф 4 К 15 М 5, исключается опасность коррозии трущихся элементов и снижается до минимума сила трения, поскольку фторопласт химически инертен по отношению практически к любым агрессивным средам и имеет минимальный коэффициент трения. Как показали результаты опытной проверки при использовании заявляемого устройства обеспечивается получение идентичных параметров аналогичного устройства фирмы Гаррет. оставитель А.К. Карачун Редактор В.Н. Позняк Корректор Т.Н. Никитина Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.