Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 7010
(13) U
(46) 2011.02.28
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(51) МПК (2009)
F 04D 25/02
(54) ТУРБОКОМПРЕССОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(21) Номер заявки: u 20100641
(22) 2010.07.15
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Гродненский государственный аг-
рарный университет" (BY)
(72) Авторы: Бычек Павел Николаевич; Заяц
Эдуард Владимирович; Ладутько Сер-
гей Николаевич; Пестис Витольд Ка-
зимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение обра-
зования "Гродненский государствен-
ный аграрный университет" (BY)
(57)
1. Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания, содержащий газовую турбину и
центробежный нагнетатель, жестко закрепленные на одном валу, отличающийся тем, что
в приводе центробежного нагнетателя использована муфта свободного хода, кинематиче-
ски связанная с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания.
2. Турбокомпрессор по п. 1, отличающийся тем, что центробежный нагнетатель в
режиме холостого хода и малых нагрузок двигателя имеет возможность приводиться во
вращение от коленчатого вала двигателя.
BY7010U2011.02.28

2. BY 7010 U 2011.02.28
2
(56)
1. Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. - 5-е изд. Пере-
раб. и доп. - М.: Колос, 1983. - 495 с.
2. Что такое турбонаддув // [Электронный ресурс]. - 2010. - Режим доступа:
http://mens.by/technology/cars/299. - Дата доступа: 20.05.2010. - Время доступа: 09.50.
3. Гуревич А.М. Тракторы и автомобили. - 3-е изд. Перераб и доп. - М.: Колос, 1983. -
336 с.
Полезная модель относится к области двигателестроения, в частности к устройствам,
повышающим мощность двигателя внутреннего сгорания.
Известна муфта свободного хода, позволяющая прекратить подачу крутящего момента
от ведущего звена к ведомому в случае превышения скорости вращения ведомого звена
над ведущим [1, с. 17]. Указанная муфта состоит из закрепленной на приводном валу сту-
пицы, на которую свободно надета обойма, приводящая рабочий орган во вращение.
Обойма имеет гнезда для сухариков, удерживаемых подпружиненными шариками.
Известен турбонагнетатель для двигателей внутреннего сгорания, представляющий
собой вентилятор (компрессор), приводимый во вращение непосредственно от коленчато-
го вала двигателя [2] (аналог).
Недостатком предложенного турбонагнетателя является то, что для его привода рас-
ходуется значительное количество энергии двигателя внутреннего сгорания.
Известен турбокомпрессор для двигателей внутреннего сгорания, приводимый в дви-
жение за счет энергии отработавших газов [3, с. 102] (прототип). Турбокомпрессор состо-
ит из газовой турбины и центробежного нагнетателя. Крыльчатка турбины закреплена на
одном валу с крыльчаткой компрессора.
Недостатком известного турбокомпрессора является то, что при малых оборотах ко-
ленчатого вала двигателя выхлопных газов сравнительно немного и их не хватает для
вращения газовой турбины с достаточной скоростью, вследствие этого прибавка мощно-
сти двигателя внутреннего сгорания за счет турбины незначительна [2].
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение повышения мощности
двигателя внутреннего сгорания за счет работы турбокомпрессора во всем диапазоне вра-
щения коленчатого вала.
Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания содержит газовую турбину и цен-
тробежный нагнетатель, жестко закрепленные на одном валу, причем в приводе центро-
бежного нагнетателя использована муфта свободного хода, кинематически связанная с
коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания.
Центробежный нагнетатель в режиме холостого хода и малых нагрузок двигателя вы-
полнен с возможностью привода во вращение от коленчатого вала двигателя.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурой графического изобра-
жения. На фигуре представлена схема работы турбокомпрессора.
Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания содержит крыльчатку 1 газовой
турбины и крыльчатку 2 центробежного нагнетателя, жестко смонтированных на валу 3,
расположенном внутри корпуса 4 турбокомпрессора. На валу 3 установлена муфта сво-
бодного хода 5, посредством кинематической передачи 6 связанная с шестерней 7, уста-
новленной на коленчатом валу (не показан) двигателя внутреннего сгорания.
Отработавшие газы от двигателя внутреннего сгорания поступают к крыльчатке 1 га-
зовой турбины по трубопроводу 8, а затем выводятся в атмосферу по трубопроводу 9.
Воздух крыльчаткой 2 центробежного нагнетателя засасывается из атмосферы через
входной патрубок 10, а подается в цилиндры двигателя через нагнетающий трубопровод 11.

3. BY 7010 U 2011.02.28
3
Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания функционирует следующим образом.
После запуска двигателя внутреннего сгорания и работы его на малых оборотах
коленчатого вала от шестерни 7 посредством кинематической передачи 6 через муфту сво-
бодного хода 5 осуществляется вращение вала 3 и, соответственно, крыльчатки 2 центро-
бежного нагнетателя, за счет вращения которой происходит засасывание воздуха из
атмосферы через входной патрубок 10 и нагнетание его в цилиндры через нагнетающий
трубопровод 11.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала количество и скорость движения
отработавших газов в трубопроводе 8 увеличатся и, соответственно, скорость вращения
крыльчатки 1 газовой турбины также будет увеличиваться, отработавшие газы при этом
выводятся в атмосферу через трубопровод 9. После достижения некоторого значения часто-
ты вращения коленчатого вала муфта свободного хода 5 перестанет передавать крутящий
момент на вал 3 от кинематической передачи 6, и вращение крыльчатки 2 центробежного
нагнетателя будет осуществляться только за счет энергии отработавших газов, а шестерня 7
будет вращаться вхолостую.
В режиме холостого хода и малых нагрузок двигателя, когда количество отработавших
газов уменьшится, частота вращения крыльчатки 1 газовой турбины и вала 3 снизится, и
муфта свободного хода 5 снова будет передавать крутящий момент от шестерни 7 на вал 3.
Использование предложенной разработки позволит повысить мощность двигателей
внутреннего сгорания, что благоприятно скажется на их эксплуатационных качествах.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.