Выпускная система двигателя внутреннего сгорания с наддувом

 

1.ВЫПУСКНАЯ CHCTEJ A ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ, содержащая по меньшей мере две коллекторные трубы с возрастающими по ходу газа диаметрг(ми, каждая из ко- , торых снабжена входным диффузррным участком « подключена к трубе .большего диаметра через выходной участок , причем последняя по ходу газа труба подключена к агрегату надду- . ва, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные через выходные отверстия к диффу орным участкам коллекторных труб, о тл и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения эффективности, выходные отверстия по меньше мере двух патрубков объединены в промежуточный трубопровод и последний выполнен в виде конфузора, а выходные участки коллекторных труб,кроме последней по ходу газа/ выполнены зауженными и расположены внутри диффузорных участков труб большего диаметра. 2. Система по п.1, отличаСЛ ющая с я тем, что каждый промежуточный трубопровод, кроме перС вого по ходу газа, подсоединен к зауженному Выходному участку коллекторной , трубы тангенцисшьно.

„„Я0„„25908 A

СОЮЗ COBETCHHX . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д) Р 02 В 37/02

Ф

1 1

У. Z

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДКтКЛЬСтВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (,54)(57) 1,ВЫПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАTEJlH ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ содержащая по меньшей мере две коллекторные трубы с возрастающими по ходу газа диаметрами, каждая из ко-, торых снабжена входным диффузорным участком и подключена к трубе .большего диаметра через выходной учас(2 1) 3362 4 17/25-06 (22) 30.11.81 (46) 30.06.83. Вюл. В 24 (72) Н.Н.Иванченко, В.Н.Семенов, С.И.Ломов, В.Д.Новоселов,E.A.Никитин и Э.А.Улановский (71) Центральный научно-исследовательский дизельный институт (53) 621.43.052-225,14(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство

СССР В 700670,кл.P 02 В 37/02

1978.

2. Патент Японии В 26-6553, кл. 51 Р 52, опублик.1951 (прототип).

Ф ток, причем последняя по ходу газа труба подключена к агрегату наддува, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные через выходные отверстия к диффуэорным участкам коллекторных труб, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, выходные отверстия по меньше мере двух патрубков объединены в промежуточный трубопровод и последний выполнен в виде конфузора, а выходные участки коллекторных труб,кроме последней по ходу .газа, выполнены зауженными и расположены внутри диффузорных участков труб большего диаметра.

2. Система по п.l, о т л и ч а» ю щ а я с я тем, что каждый промежуточный трубопровод., кроме первого по ходу газа, подсоединен к зауженному выходному участку коллекторной трубы тангенциально.

1025908

5 с верстия к диффузорным участкам коллекторных труб, выходные отверстия

16 по меньшей мере двух патрубков объединены в промежуточный трубопровод и последний выполнен в виде конфузора, а выходные участки . коллекторных труб, кроме последней. я по ходу газа, .выполнены зауженными и расположены внутри диффузорных . участков большего диаметра.

Кроме того, каждый промежуточный трубопровод, кроме первого по ходу

1 газа, подсох синен с зауженному выходному участку коллекторной трубы тангенциально.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемой. выпускной 5 системы для восьмицилиндрового двигателя,внутреннего сгорания с над.дувом; на фиг. 2 — вариант схемы

ым конструктивного использования выпускной системы.

Выпускная система содержит цилиндЗ0 ры l - 8, патрубки 9 — 16 выпускных органов (не показаны) цилиндров 1—

8 и коллекторные трубы 17. †. 19 с возрастающими по ходу газа диаметрами. Каждая Из труб 17 — 19 снабжена одним иэ выходных диффуэорных участков 20 — 22 соответственно и подключена к трубам 18 и 19 .большего диаметра через выходные участки 23 и 12, а последняя по ходу

40 .газа труба 19 подключена к наддувоч,:ному агрегату 25. Патрубки 9 — 16 выпускных органов цилиндров 1 — 8 подсоединены через выходные отверстия 26 — 29 к диффузорным участ45 кам 20 . — 22 коллекторных труб 17—

19..Выходные .отверстия (например

26) по меньшей мере двух патрубков (например 9 и 10) -объединены в промежуточный трубопровод 30, выполненный s виде конфузора. Выходные участки 23 и 24 коллекторных труб

17 и 18, кроме последней по ходу газа трубы 19, выполнены заужен ными и расположены внутри диффузорных участков 21 и 22 труб 18 и 19 большего даиметра. Кроме того, каждый. промежуточный трубопровод 30, кроме первого по ходу газа,подсоединен к эауженным участкам 23 и 24 коллекторынх труб 17 и 18 танген60 циально под углом = 15-30О, Выходные сечения Р ий, угол схо- димости, длины Ь и 1 соответствемно эауженных выходных участков 23 и 24 коллекторных труб 17 и 18 и

65 промежуточных трубопроводов 30

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к двигателестрое-. нию, и, в частности, к устройству выпускных систем двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом.

Известны выпускные системы двигателя внутреннего сгорания, содержащие по меньшей мере две коллекторные трубы, соединенные последовательно при помощи диффузорного участка, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные к коллекторным трубам, причем площадь проходного сечения каждой последующей по .ходу газа коллекторной трубы больше площади сечения предыдущей flJ .

Однако s данных выпускных системах недостаточно используется энергия выпускных газов для создания эжекционного эффекта в зоне выпускных патрубков и для отсасывания ,газов из соседних патрубков.

Известна также выпускная система двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащая по меньшей мере две коллекторные трубы с возрастающими по ходу газа диаметра.ми,каждая иэ которых снабжена входи диффузорным участком и подключена к трубе большего диаметра через выходной участок,причем последняя ао ходу газа труба. подключена н агрегату, наддува, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные через выходные отверстия к диффузорным участкам коллекторых труб (2)

Существенным недостатком указанной выпускной системы является прежде всего то, что каждый выпускной патрубок соединен с отдельной коллекторной трубой,что не дает возможности использовать эжекцию потока газов непосредственно от соседнего цилиндра. Кроме того, оси выпускных патрубков и коллекторных .труб расположены в одной плоскости, что приводит к пересечению потоков газов, вытекающих иэ выйускных пат= рубков, с основным потоком газа в коллекторе.Это приводит, к дополнительным аэродинамическим потерям, увеличению противодавлення на выпус ке и,следовательно, к увеличению отрицательной работы насосных ходов и ухудшению экономичности работы двигателя. . Цель изобретения — повышение коэффициента работы выпускной системы эа счет использования энергии выпускных газов путем создания эжекционного эффекта.

Указанная цель достигается тем, что в известной выпускной системе двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащей по меньше мере две коллекторыне трубы с возрастающими по ходу газа диаметра мй, каждая иэ которых снабжена входным диффузорным участком и подключена к трубе большего диаметра .через выходной участок, причем последняя по ходу газа труба подключечена к агрегату наддува, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные через выходные от1025908 воздействием снижают противодавление на выпуске иэ цилиндров 1 3 6 и 8 и тем самым способствуют повышению продувки их камер сгорания.

Дальнейшее продвижение газов через промежуточный трубопровод 30; в коллекторные трубы 17 и 18 с зауженными выходными участками 23 и 24 и коллекторную трубу 19, последовательно соединенные -диффузорными участками 20 — 22, к наддувочному агрегату 25 (при указанных соотношениях и и Fc) происходит при. близительно при постоянной оптимальной скорости.

В результате сохранения оптимального скоростного напора по всей длине выпускной системы свища: ются потери кинетической энергии газов, что обеспечивает более высокий крутящий момент турбины и, следовательно, более быстрый выход на требуемый режим работы дизЕля. .Снижение противодавления на вы-,. пуске и улучшение продувки камеры сгорания цилиндров 2,4,5 и 7 происходит за счет эжектирующего воздействия основного потока, создающего кольцевую зону пониженного давления между зауженными выходными

23 и 24 и входными диффуэорными 20 — .

22 участками коллекторных трубопроводов. Для более полного использования,кольцевой зоны пониженного давления пульсирующие потоки газов из промежуточных трубопровОдоВ, кроме первого но ходу, газов, направлены тангенциально относительно основного потока выпускных газов.

Для упрощения и снижения количества промежуточных коллекторных трубопроводов наиболее. удаленные от наддувочного агрегата 25 цилиндры 1,3 и 2,4.с чередованием фаз выпуска 270 и 450 могут быть соединены с коллекторной трубой 18 при помощи одного промежуточного трубопровода 30 (фиг. 2) .

Приведенные ранее соотношения для определения проходных сечений!

Fnlaх6fa c(F8.

Fma )(к 1+ %) - в зависимости от степени форсировки двигателя (большие значения й„и

Г выбираются для высоких степеней форсировки двигателя), где F и Г соответственно .геометрическое и эф З5 фектнвное проходные сечения при полном открытиии выпускных клапанов одного цилиндра..

: Предлагаемая .выпускная система двигателя внутреннего сгорания с 40

Наддувом (с порядком работы цилиндров 1-6-2-5-8-,3-7.-4) работает следующим образом.

Выпускные газы последовательно в соответствии с приведенным поряд- 45 ком работы и схемой объединения цилиндров поступают по выпускным.патрубкам 9-16 в промежуточные трубопроводы с периодичностью через 180

s 630 учитывая, что период открытия выпускных клапанов у дизелей с над,дувом составляет в средйем 280 происходит наложение фаз выпуска иэ цилиндров, объединяемых одним промежуточным трубопроводом 30,При этом потоки газа, сходящиеся на;срезе выпускных патрубков попарно объеди ненных цнлиндров, подразделяются íà активный и пассивный.В результате эжектирующего воздействия .активного по- Ю тока на пассивный. происходит улучшение .продувки камеры сгорания соседнего цилиндра. Так, напрИмер, :.активные потоки выпускных газов из цилиндров 2,4.,5 и 7 эжектирующим

50 выбраны в соответствии с нижеприведенными соотношениями, обеспечивающими минимальные потери напора.

8 )+If;f=(0,81-0,83) ()+y)f0)

f 1+у 5

Ж = 40-60 уЬ О, 565 Fc; 1 О, 565Я где < — отношение суммарного времятЕ сечения одновременно открытых выпускных органов цилиндров двигателя, объеди-, ненных коллекторной трубой, к времясечению выпускных органов одного цилиндра — отношение суммарного время- 15 .сечения одновременно открытых выпускных органов ци= линдров, обьединенных промежуточным трубойроводом, к времясечению выпускных органов одного цилиндра

1 — длина конфузорного участка промежуточного трубопровода.

Проходные сечения fp выпускных патрубков 9 — 16 и проходные сечения Р коллекторных труб 17 — 19 выбраны в соответствии с соотношениями

Йя,f,F и Рсспрауедливы для всех рассмотренных примеров.

Прею ущество предлагаемой выпускной системы двигателя внутреннего сгорания заключается еще и в том, что она пригодна для,любого числа цилиндров однорядных V-образных дизелей. При нечетном числе цилиндров, объединяемых по схеме. представленной на фиг. 1, наиболее удаленный от турбокомпрессора цилиндр соединен отдельным, выпускным патрубком непосредственно с коллекторной трубой 17 °

Когда объединение цилиндров производится по схеме, представлен1025908:

Фиа2

Составитель В.КоэлОв

Редактор N.Ðà÷êóëèíåö Техред С. Мигунова Корректор A.Äçÿòêo.Заказ 452á/29 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130335, Москва, Ж-35, Раушская.наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной на фиг. 2, три наиболее удален- ных от наддувочного агрегата 25 цилиндра объединяются при помощи общего промежуточного трубопровода 30 непосредственно с входным сечением коллекторной трубы большего диаметра.

Таким образом, эа счет испольэования энергии выпускных газов путем создания вжектнрующего эффекта и оптимального скоростного напора поТоков газа в зауженных выходных участках коллекторных труб повьыается эффективность работы выпускной системы и всего двигателя в целом, /