Устройство для охлаждения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания при работе на частичных нагрузках и с низкой температурой окружающей среды. Устройство содержит центральный канал, охватывающий его кожух 2 с каналами 3 для наддувочного воздуха и с каналами 4 для охлаждающего воздуха, эжектор с активным и пассивным соплами и диффузором 7, основной и дополнительный датчики температуры наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха. Кожух 2 снабжен впускным патрубком 10 для подключения к воздухонапорному патрубку компрессора и выпускным патрубком 11 для подключения к впускному трубопроводу двигателя. Активное сопло 5 эжектора установлено в центральном канале 1 с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины. Пассивное сопло эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами 4 охлаждающего воздуха. Последние связаны через прорези 12, выполненные в кожухе 2, с атмосферой. При работе двигателя по каналам 3 проходит наддувочный воздух. По каналам 4 проходит охлаждающий воздух за счет разрежения, создаваемого выпускными газами при истечении их из активного сопла 5 эжектора. Для регулирования степени охлаждения наддувочного воздуха предусмотрено потока воздуха, а затем в растеплитель, где обрабатываются потоком теплой воды. 1 ил.с.л.мальскийт.в.иванова622.412колец и затяжной гайки 15. Устройство имеет запорные элементы, выполненные в виде клиньев 5. Кольца 6 и 7 установлены с возможностью взаимодействия между собой по коническим поверхностям. Верхний торец внутреннего кольца 6 выполнен со скосом и расположен с возможностью взаимодействи

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 F 01 P 5/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Охлаждающцй 5оь Зух

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4390901/25-06 (22) 11 ° 03.88 (46) 23.02.90. Бюл. Ф 7 (71) Научно-исследовательский конструкторско-технологи ческий институт тракторных и комбайновых двигателей (72) В.А.Мещеряков, В.Н.Куликов, В.А.Маслов, Н.N.Ëóêîâ и Л.А.Чернышов (53) 621 ° 43.016 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1320471, кл. F 01 Р.5/08, 1985.

„„Я0„„1544998 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания при работе на частичных нагрузках и с низкой температурой окружающей среды. Устройство содержит центральный канал, охватывающий его кожух 2 с каналами 3 для наддувочного воздуха и с каналами 4 для ох1544998

20 лаждающего воздуха, эжектор с активным и пассивным соплами и диффузоро

7, основной и дополнительный датчики

Гемпературы наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха. Кожух 2 снабжен впускным патрубком 10 для подключения к воздухонапорному патрубку комПрессора и выпускным патрубком 11 ля подключения к впускному трубороводу двигателя. Активное сопло 5 инжектора установлено в центральном

1 анале с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины. Пассивное сопло эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами 4 для охлаждающего воздуха.

Последние связаны через прорези 12, выполненные в кожухе 2, с атмосфеИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроеНию, а именно к системам охлаждения наддувочного воздуха. 30

Цель изобретения — обеспечение

Возможности повышения эффективности двигателя при работе на частичных наГрузках и с низкой температурой окру1кающей среды.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — устройство, общий вид„ на фиг.3 — разрез

А-А на фиг.2; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 — сечение В-В на фиг.4; на фиг.б — пример выполнения первого исполнительного механизма; на фиг.7 " пример выполнения второго исполнительного механизма. устройство для охлаждения надду- 45 вочного воздуха содержит центральный канал 1, охватывающий его кожух 2 с каналами 3 для наддувочного воздуха и с каналами 4 для охлаждающего воздуха, эжектор с активным 5 и пассивным 6 соплами и диффузором 7, основной 8 и дополнительный 9 датчики температуры наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха. Кожух 2 снабжен впускным пат55 рубком 10 для подключения к воздухонапорному патрубку компрессора и выпускным патрубком 11 для подключения к впускному трубопроводу двигателя. рой. При работе двигателя по каналам

3 проходит наддувочный воздух. По каналам 4 проходит охлаждающий воздух за счет разрежения, создаваемого, выпускными газами при истечении их из активного сопла 5 эжектора. Для регулирования степени охлаждения наддувочного воздуха предусмотрено перемещение в осевом направлении органа, 19 перекрытия кольцевого зазора и кожуха 2. При уменьшении температуры наддувочного воздуха вначале открывается кольцевой зазор, а пфи дальнейшем уменьшении температуры кожух

2 перекрывает проходное сечение каналов 4 охлаждающего воздуха и уменьшает расход охлаждающего воздуха, чем поддерживается постоянной температура наддувочного воздуха.

3 зепеф-лы, 7 илв

Активное сопло 5 эжектора установлено в центральном канале 1 с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины, Пассивное сопло 6 эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами 4 для охлаждающего воздуха. Последние связаны через прорези 12, выполненные в кожухе 2, с атмосферой. Каналы 3 для наддувочного воздуха размещенЫ между кожухом

2 и центральным каналом 1 и выполнены в виде кольцевых полостей 13, смещенных по оси на равные расстояния друг от друга и образованных каждая первой 14 и второй 15 обечайками и торцовыми перегородками 16. Первая обечайка 14 каждой полости 13 выполнена в виде участка стенки центрального канала 1, а вторая обечайка 15. сопряжена с кожухом 2, Торцовые перегородки 16 выполнены с отверстиями

17, причем отверстия 17 перегородок

16 соседних полостей 13 подсоединены друг к другу при помощи распорных е колец 18. Каналы 4 для охлаждающего воздуха выполнены в виде торцовых зазоров между кольцевыми полостями 13.

Кожух 2 установлен с воэможностью перемещения вдоль оси UEHTpBJIbHoI канала 1, в кольцевом зазоре пассивного сопла 6 эжектора установлен подвижный в осевом направлении орган

154

19 перекрытия зазора. Орган регулирования расхода охлаждающего воздуха выполнен в виде механизма поочередного осевого перемещения кожуха 2 и органа 19 перекрытия кольцевого зазора, при этом орган 19 связан с основным датчиком 8 температуры наддувочного воздуха при помощи первого исполнительного механизма 20 и первого усилительного блока 21, а кожух 2 связан с дополнительным датчиком 9 температуры наддувочного воздуха при помощи второго исполнительного механизма 22 и второго усилительного блока 23. Центральный канал 1 и охватывающий его кожух 2 выполнены цилиндрическими, торцовые перегородки 16 установлены перпендикулярно к оси центрального канала 1, первая и вторая обечайки 14 и 15 выполнены в виде набора колец 24, каждое из которых установлено между парными торцовыми перегородками 16, и орган 19 перекрытия кольцевого зазора выполнен либо в виде шайбы, либо в виде конуса с осевым отверстием. В кольцевых полостях 13 для интенсификации теплообмена установлены гофры 25 с концентрическими круговыми ребрами и отверстиями. B каналах 4 для охлаждающего воздуха размещены бруски 26, установленные радиально, для фиксации торцовых перегородок 16, и установлены теплообменные поверхности 27 в виде гофр с радиальными ребрами и отверстиями для прохода охлаждающего воздуха, В качестве первого и второго исполнительных механизмов 20 и 22 используются электромагниты 28 и 29 кольцевой формы. Функции датчиков температуры выполняют хромель-копелевые термопары. Усилительные блоки

21 и 23 представляют собой электронные схемы, на вход которых поступает

ЭДС с хромель-копелевых термопар, а на выходе — ток для питания электромагнитов 28 и 29. Орган 19 перекрытия кольцевого зазора прижат пружиной 30 к торцовой перегородке 16 кожуха 2, а кожух 2 зафиксирован пружиной 31 в положении, когда его прорези полностью совпадают с каналами

4 для охлаждающего воздуха.

Устройство работает следующим образом.

Наддувочный воздух поступает во впускной патрубок 10 и, проходя по каналам 3 для наддувочного воздуха, 4998 6 протекает вдоль ребер гофр 25, омывает торцовые перегородки 16 и выходит через выпускной патрубок 11 во впускной трубопровод двигателя.

Атмосферный охлаждающии воздух за счет разрежения в пассивном сопле 6, создаваемого выпускными газами при их истечении из активного сопла 5 эжектора в центральный канал 1, просасывается по каналам 4 для охлаждающего воздуха через прорези 12 в кожухе 2. При этом происходит охлаждение наддувочного воздуха эа счет передачи тепла от наддувочного воздуха к охлаждающему. При высоких значениях температуры наддувочного воздуха орган 19 перекрытия кольцевого зазора прижат к торцовой перегородке 16 и

20 полностью перекрывает кольцевой зазор, охлаждающий воздух при этом проходит по каналам 4 для охлаждающего воздуха, и интенсивность охлаждения в этом случае наибольшая. При сниже25 нии температуры наддувочного воздуха ниже температуры срабатывания Первого усилительного блока 21, в который подается сигнал от основного датчика

8 температуры наддувочйого воздуха, из первого усилительного блока 21 подается сигнал на первый исполнительный механизм 20, который перемещает орган 19 перекрытия кольцевого зазора. В образовавшийся кольцевой зазор начинает поступать атмосферный

35 воздух, который через пассивное сопло 6 проходит в диффузор 7, смешивается с выпускными газами и выбрасывается в атмосферу. За счет поступ-

0 ления атмосферного воздуха через кольцевой зазор уменьшается количеством охлаждающего воздуха, проходящего по каналам 4 для охлаждающего воздуха, и уменьшается интенсивность

45 охлаждения наддувочного воздуха, При дальнейшем снижении температуры наддувочного,воздуха ниже температуры срабатывания второго усилительного блока 23, воспринимающего

gp сигнал от дополнительного датчика 9 температуры наддувочного воздуха, из второго усилительного блока 23 подается сигнал на второй исполнительный механизм 22, который перемещает ко55 жух 2. Перемещаясь, кожух 2 перекрывает проходное сечение каналов 4 для охлаждающего воздуха, уменьшая тем самым расход охлаждающего .воздуха и снижая интенсивность охлаждения над1544998 дувочного. воздуха. Перемещение органа 19 перекрытия кольцевого зазора и кожуха 2 осуществляется за счет притягивания к электромагнитам 28 и

29 ферромагнитного материала, включенного в состав органа 19 перекрытия кольцевого зазора и кожуха. 2, и преодоления силы упругости пружин

30 и 31. .10

Таким образом, устройство позволяет поддерживать температуру наддувочного воздуха в оптимальном диапазоне при работе двигателя в широком диапазоне нагрузок и температур окружающей среды. Это позволяет улуч1шить топливную экономичность и повысить надежность двигателя. Кроме того, сокращается время прогрева двигателя при пуске.

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения наддувочного воздуха двигателя внутрен- 25 него сгорания, содержащее центральный канал, охватывающий его кожух с каналами для наддувочного воздуха и с каналами для охлаждающего воздуха, эжектор с активным и пассивным сопла- 30 ми и диффузором, датчик температуры наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего возду;ха, связанный с датчиком температуры через исполнительный механизм, при35 ,чем устройство снабжено впускным

1 патрубком для подключения к воздухонапорному патрубку компрессора и выпускным патрубком для подключения к впускному трубопроводу двигателя, 40 активное сопло эжектора установлено в центральном канале с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины, пассивное сопло эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами охлаждающего воздуха и последние связаны с атмосферой через прорези, выполненные в кожухе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности повышения эффективности двигателя при работе на частичных нагрузках и с низкой температурой окружающей среФ ды, устройство снабжено дополнительным датчиком температуры наддувочного воздуха и вторым исполнительным механизмом, каналы наддувочного воздуха размещены между кожухом и центральным каналом и выполнены. в виде кольцевых полостей, смещенных по оси на равные расстояния друг от друга и образованных каждая первой и второй обечайками и торцовыми перегородками, первая обечайка каждой полости выполнена в виде участка стенки центрального канала, а вторая сопряжена с кожухом, перегородки выполнены с отверстиями и отверстия перегородок соседних полостей подсоединены друг к другу при помощи распорных колец, каналы о-..лаждающего воздуха выполнены в вйде торцовых зазоров между кольцевыми полостями, про- рези кожуха совмещены с каналами охлаждающего воздуха, кожух установлен с воэможностью перемещения вдоль оси центрального канала, в кольцевом зазоре пассивного сопла установлен подвижный в осевом направлении орган перекрытия зазора и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха выполнен в виде механизма поочередного осевого перемещения кожуха и органа перекрытия кольцевого зазора, и связан каждый с одним из датчиков температуры при помощи одного из исполнительных механизмов.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е .е с я тем, что центральный канал и охватывающий его кожух выполнены цилиндрическими, торцовые перегородки установлены перпендикулярно к оси центрального канала, первая и вторая обечайки выполнены в виде набора колец, каждое из которых установлено между парными торцовыми перегородками, и орган перекрытия кольцевого зазора выполнен в виде шайбы.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что орган перекрытия кольцевого зазора выполнен в виде конуса .с осевым отверстием.

4. Устройство по пп.i-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в каналах охлаждающего воздуха размещены бруски, установленные радиально.

1544998

1544998

1544998 фиа 7

Составитель Н,Лапушкин

Техред N.Дидык

Корректор Н.Король

Редактор 0.10рковецкая

Заказ 480 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101