Система впуска двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом

 

Изобретение относится к двигателест;- роению и позволяет улучшить врздухоснабжение двигателя внутреннего сгорания. Система впуска двигателя 1 внутреннего сгорания содержит впускной трубопровод2, связанный с впускными патрубками цилиндров и снабженный участком 3, частично размещенным в ресивере 4, который подключен к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора 5, турбина которого сообщена с выпускным трубопроводом 6. Причем диаметр впускного трубопровода 2 и участка 3 выполнен постоянным. Ресивер 4 выполнен цилиндрическим, охватывающим концентрично размещенный в нем участок 3 впускного трубопровода 2, и снабжен наружными ребрами охлаждения, расположенными на его цилиндрической поверхности. Воздухонапорный патрубок' турбокомпрессора 5 подключен к ресиверу тангенциально. Длина ресивера 4 выполнена равной 1,5-3 его диаметра, объем выполнен равным (18-24)Vh/i, где Vh - рабочий объем цилиндра; i - число цилиндров, а длина участка 3 впускного трубопровода 2, размещенного в ресивере, выполнена равной 0,7-0,8 длины ресивера. Установка ресивера приводит к увеличению расхода воздуха за счет сглаживания пульсаций давления, уменьшению расхода топлива и снижению температуры газов перед турбиной. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.•^ёОVJ42а

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s F 02- В 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4784958/06 (22) 22.01.90 (46) 07.02.92. Бюл. М 5 (71) Владимирский политехнический институт (72) Б.Н.Борисов, А.А.Гаврилов, Ю.С.Мосин, А.Я.Шкарупило и В.В.Эфрос (53) 621.432 (088.8) (56) Выложенная заявка ФРГМ 3344950, кл. F 02 В 27/00, 1985.

Патент Великобритании М 2107391, кл. F 02 В 27/00, 1983.

Патент Великобритании М 2117447, кл. F 02 В 27,/00, 1983.

Заявка Японии Q 58-25848, кл. F 02 В 27/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1379476, кл. F 02 В 27/00, 1986, (54) СИСТЕМА ВПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ГАЗОТУРБИННЫМ НАДДУВОМ (57) Изобретение относится к двигателест,роению и позволяет улучшить воздухоснабжение двигателя внутреннего сгорания, Система впуска двигателя 1 внутреннего сгорания содержит впускной трубопровод г

2, связанный с впускными патрубками цилиндров и снабженный участком 3, частично размещенным в ресивере 4, который подключен к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора 5, турбина которого сообщена с выпускным трубопроводом 6.

Причем диаметр впускного трубопровода 2 и участка 3 выполнен постоянным. Ресивер

4 выполнен цилиндрическим, охватывающим концентрично размещенный в нем участок 3 впускного трубопровода 2, и снабжен наружными ребрами охлаждения, расположенными на его цилиндрической поверхности. Воздухонапорный патрубок турбокомпрессора 5 подключен к ресиверу тангенциально. Длина ресивера 4 выполнена равной 1,5-3 его диаметра, объем выпол- Я нен равным (18 — 24)Чь/1, где Vh — рабочий объем цилиндра; i — число цилиндров, а длина участка 3 впускного трубопровода 2, размещенного в ресивере, выполнена равной

0,7 — 0,8 длины ресивера. Установка ресиве- Я ра приводит к увеличению расхода воздуха за счет сглаживания пульсаций давления, уменьшению расхода топлива и снижению температуры газов перед турбиной, 1 з.п, V ф-лы, 4 ил. ° ееее3

1710798

50

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для улучшения воздухоснабжения и экономичности малоцилиндровых ДВС с газотурбинным наддувом (число цилиндров! до трех), в частности двухцилиндровых, с чередованием тактов впуска 180 и 540 поворота коленчатого вала, Известны устройства для улучшения воздухоснабжения двигателей с газотурбинным наддувом, содержащие ресиверы и резонансные трубы, резонансную колебательную систему, ресивер с расширительным устройством, позволяющие увеличить коэффициент наполнения.

Известна система впуска для рядных шестицилиндровых ДВС с турбонаддувом, расположенная между впускными каналами цилиндров и агрегатом наддува, состоящая из двух резонансных ресиверов, каждый из которых соединен каналами с тремя соседними цилиндрами, и единичный объем которых больше половины, но меньше десятикратного общего объема трех цилиндров, подключенных к одному и тому же ресиверу, К каждому резонансному ресиверу относится соединенная с ним своим выходным отверстием резонансная труба, которая своим входным отверстием соединена с напорной стороной агрегата наддува и активная длина которой по меньшей мере в восемь раз больше диаметра круга с поперечным сечением; эквивалентным поперечному сечению трубы или по меньшей мере один резонансный ресивер имеет такую длину, что проходит через все последовательно расположенные отверстия впускных каналов всех цилиндров.

Известна система впуска двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, содержащая впускной трубопровод, подключенный к впускным органам цилиндров, и ресивер, связанный с впускным трубопроводом и сообщенный с помощью впускного патрубка с турбокомпрессором, причем впускной трубопровод частично размещен внутри ресивера.

Н едостатки рассмотрен н ых систем впуска — невозможность применения для однои двухцилиндровых двигателей с газотурбинным наддувом и недостаточная эффективность воздухоснабжения.

Цель изобретения — улучшение воздухоснабжения за счет снижения амплитуды колебаний во впускной системе, повышение экоиомичности и надежности малоцилиндрового дизеля с газотурбинным наддувом.

Поставленная цель достигается тем, что после компрессора установлен цилиндрический ресивер объемом (18 — 24)Vq/i и дли5

40 ной 1,5 — 3 его диаметра, внутри которого установлена центральная труба диаметром, равным. диаметру впускного трубопровода и длиной 0,7 — 0,8 длины ресивера, при этом патрубок ресивера, соединяющийся с компрессором, выполнен тангенциально к цилиндрической поверхности ресивера.

На фиг,1 изображена схема двигателя с использованием предлагаемой системы впуска; на фиг.2 — нагрузочные характеристики дизеля с ресивером (сплошные линии) и без него (пунктирные линии); на фиг.3— результаты индицирования впускного трубопровода дизеля с ресивером (сплошные линии) и без него (штриховые линии); на фиг.4 — результаты влияния объема ресивера на впуске на мощность и экономичность дизеля Д-120Т с турбокомпрессором ТД-0405 В.

Система впуска двигателя 1 внутреннего сгорания содержит впускной трубопровод 2, связанный с впускными патрубками цилиндров и снабженный участком 3, частично размещенным в ресивере 4, который подключен к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора 5, турбина которого сообщена с выпускным трубопроводом 6, причем диаметр впускного трубопровода 2 и участка 3 выполнен постоянным. Ресивер 4 выполнен цилиндрическим, охватывающим концентрично размещенный в нем участок

3 впускного трубопровода 2, и воздухонапорный патрубок турбокомпрессора (ТКР) 5 подключен к ресиверу тангенциально. Длина ресивера выполнена равной 1,5 — 3 его диаметра, объем ресивера выполнен равным (18 — 24)Чь/i, где Чь — рабочий объем цилиндра, i — число цилиндров, а длина участка 3 впускного трубопровода 2, размещенного в ресивере, выполнена равной 0,7-0,8 длины ресивера. Ресивер снабжен наружными ребрами охлаждения, расположенными на его цилиндрической поверхности.

Система работает следующим образом.

Отработавшие газы из двигателя 1 через выпускной трубопровод 6 поступают на газовую турбину ТКР 5, приводя ее во вращение, Воздух из окружающей среды поступает в компрессор TKP 5, в котором его давление повышается. От компрессора сжатый воздух поступает в ресивер 4 через воздухонапорный патрубок, расположенный тангенциально к его цилиндрической поверхности, в результате чего воздух приобретает вращательное движение. Затем воздух с противоположной стороны от входа в ресивер поступает в участок 3 впускного трубопровода 2, а из него подается во впускной трубопровод 2 и далее в двигатель 1.

1710798

Установка ресивера на двухцилиндровый дизель Д-120Т воздушного охлаждения приводит к существенному улучшению воздухоснабжения, экономичности двигателя, повышению его мощности, а также улучша- 5 ет условия работы ТКР, что повышает надежность его работы и двигателя в целом.

Двигатель без ресивера может развивать максимальную мощность только 24 кВт, поскольку дальнейшая форсировка приводит к 10 существенному снижению коэффициента избытка воздуха, росту температуры газов перед турбиной и воздуха после компрессора, что может привести к выходу двигателя из строя. Установка ресивера приводит к 15 увеличению расхода воздуха на 54 м /ч (40,3%) и коэффициента избытка воздуха с

1,35 до 2,25, увеличению коэффициента наполнения на 158% снижению удельного расхода топлива на 17 г/кВт ч (6,7%) при 20 этом температура газов перед турбиной снижается с 665 до 525 С, а воздуха после компрессора с 127 до 96 С, что повышает надежность работы турбины и дизеля в целом. Кроме того, установка ресивера по- 25 зволяет увеличить мощность двигателя до

30 кВт без существенной опасности для работоспособности дизеля и ТКР, а удельный расход топлива при этом составляет

233 г/кВт ч. 30 ср а

09 чо т%>Ь

МПп

018

017

Об

Об

014 о з

tr. аС

ge„ г г л

2ФО

И 20 (Риг 2

Из фиг,4 видно, что оптимальный объем ресиеера находится е лределах (18-24(Vh и для данного дизеля составляет 10 дм (10л).

Формула изобретения

1. Система впуска двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным Наддувом, содержащая впускной трубопровод, связанный с впускными патрубками цилиндров и частично размещенный в ресивере, который подключен к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора, причем диаметр впускного трубопровода выполнен постоянным, отл и ча ю ща я с я тем,что, с целью улучшения воздухоснабжения цилиндров двигателя путем выравнивания колебаний давления воздуха во впускной системе, ресивер выполнен цилиндрическим, охватывающим концентрично размещенный в нем участок впускного трубопровода, воздухонапорный патрубок турбокомпрессора подключен тангенциально к ресиверу, причем длина ресивера выполнена равной 1,5 — 3 его диаметра, а длина участка впускного трубопровода, размещенного в ресивере, выполнена равной 0,7—

0,8 длины ресивера.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что ресивер снабжен наружными ребрами охлаждения, расположенными на его цилиндрической поверхности.

6 c/å

200 ао

100 ю 20 сс

20 ,5 0

РО аа иа

И7

Я

6r, ю/

4,0

1710798

Р, МПа

0,07

001

УР 180

Ne, 8m

255

Е 4 6 9 Ы Г Vpec,pf

Жс2.

Составитель Н.Лапушкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор Н.Тупица

Заказ 322 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

240

870 дй

Фиг. Л Я 5Щ ЯО 7Û .М.Ю