V-образный турбонаддувный двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: в двигателестроении, а именно в системах охлаждения наддувочного воздуха в двигателях внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом. Сущность изобретения: V-образный турбонаддувный двигатель внутреннего сгорания, каждый ряд цилиндров которого снабжен турбокомпрессором с системой охлаждения наддувочного воздуха, включающей тракт наддувочного воздуха, состоящий из впускного коллектора, подводящих и отводящих трубопроводов, двухсекционного охладителя наддувочного воздуха, секции которого объединены общим коллектором, а его вход и выход сообщены соответственно с турбокомпрессорами и с впускным трубопроводом двигателя, в нем секции охладителя объединены общим сборным коллектором и имеют раздельные коллекторы, каждый из которых связан с турбокомпрессором соответствующего ряда цилиндров, при этом теплопередающая поверхность охладителя со стороны наддувочного воздуха имеет турбулизаторы в виде просечек в ребрах теплопередающих поверхностей, а каждый из турбокомрессоров связан со своими впускными коллекторами посредством перепускного клапана. 2 з. п. ф-ры, 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам охлаждения наддувочного воздуха в ДВС с газотурбинным наддувом.

Известно устройство для регулировки температуры воздуха, подаваемого компрессором в ДВС, содержащие охладитель наддувочного воздуха, подводящие и отводящие трубопроводы, перепускной клапан, а также байпасную магистраль (патент Великобритании N 1255956, кл. F 1 B 2B1 2B13M 2B15 2B25, 1971).

Такое устройство отличается сложностью (наличие байпасной магистрали), а также высокими потерями давления наддувочного воздуха в каналах охладителя ввиду их большой протяженности.

Наиболее близким решением является ДВС по а.с. СССР N 1546683 ( кл. F 01 P 3/20, 1990), содержащий систему охлаждения наддувочного воздуха, включающую тракт наддувочного воздуха, состоящий из впускного коллектора, подводящих и отводящих трубопроводов, двухсекционного охладителя наддувочного воздуха, секции которого объединены общим раздающим коллектором, а его вход и выход сообщены соответственно с турбокомпрессорами и с впускным трубопроводом.

Такое решение позволяет значительно сократить длину каналов для наддувочного воздуха в охладителе, тем самым уменьшить потери давления, однако оно имеет сложную конфигурацию подводящих и отводящих трубопроводов (особенно для V-образных двигателей с двумя турбокомпрессорами), обусловленную необходимостью объединения потоков наддувочного воздуха с компрессоров для подвода в охладитель, что увеличивает гидравлические потери тракта и усложняет компоновку в моторном отсеке.

Технической задачей изобретения является повышение экономичности двигателя и снижение его стоимости.

Поставленная задача достигается за счет того, что в известном двигателе внутреннего сгорания, каждый ряд цилиндров которого снабжен турбокомпрессором, и имеющем систему охлаждения наддувочного воздуха, включающую тракт наддувочного воздуха, состоящий из впускного коллектора, подводящих и отводящих трубопроводов, двухсекционного охладителя наддувочного воздуха, вход и выход которого сообщены соответственно с турбокомпрессорами и с впускным трубопроводам двигателя, секции охладителя объединены общим сборным коллектором и имеют раздельные раздающие коллекторы, каждый из которых связан с турбокомпрессором соответствующего ряда цилиндров. Кроме того, теплопередающая поверхность охладителя со стороны наддувочного воздуха может иметь турбулизаторы, например, в виде просечек в ребрах теплопередающих поверхностей, а каждый из турбокомпрессоров может быть связан со своими впускными коллекторами посредством перепускного клапана.

Дополнительными новыми признаками являются: снабжение теплопередающей поверхности охладителя со стороны наддувочного воздуха турбулизаторами, например, в виде просечек в ребрах теплопередающих поверхностей; связь каждого из турбокомпрессоров со своими впускными коллекторами посредством перепускного клапана, обеспечивающего возможность подачи наддувочного воздуха непосредственно во впускной коллектор, минуя охладитель.

Объединение секций охладителя общим сборным коллектором позволяет упростить тракт по наддувочному воздуху, что уменьшает потери давления и снижает затраты при изготовлении.

Выполнение раздающих коллекторов раздельными и связанными с турбокомпрессором соответствующего полублока обеспечивает наиболее короткий и простой путь потока наддувочного воздуха, а также позволяет организовать возможность подвода наддувочного воздуха, минуя охладитель по кратчайшему пути.

Снабжение теплопередающей поверхности охладителя со стороны наддувочного воздуха турбулизаторами, например, в виде просечек в ребрах теплопередающих поверхностей позволяет повысить тепловую эффективность охладителя, исходя из его малого гидравлического сопротивления (благодаря двухсекционной конструкции).

Связь каждого из турбокомпрессоров со своими впускными коллекторами посредством перепускного клапана обеспечивает возможность подачи наддувочного воздуха непосредственно во впускной коллектор, минуя охладитель.

На фиг.1 показана схема V-образного двигателя внутреннего сгорания, вид сверху; на фиг. 2 двухсекционный охладитель двигателя.

Двигатель содержит двухсекционный охладитель 1, секции 2 и 3 которого объединены сборным коллектором 4, связанным с впускными коллекторами 5 и 6 соответствующих полублоков посредством отводящей трубы 7. Секции 2 и 3 охладителя имеют раздающие коллекторы 8 и 9, связанные с соответствующими турбокомпрессорами 10 и 11 посредством подводящих труб 12 и 13. На конце каждого из выпускных коллекторов 5 и 6 со стороны турбокомпрессоров установлены перепускные клапаны 14 и 15.

Каналы охладителя 1 со стороны наддувочного воздуха снабжены теплопередающими ребрами 16 с турбулизаторами 17 в виде просечек.

Двигатель работает следующим образом. Атмосферный воздух поступает в турбокомпрессоры 10 и 11, откуда наддувочный воздух подается в раздающие коллекторы 8 и 9 охладителя 1 через подводящие трубы 12 и 13, далее через каналы секций 2 и 3 охладителя 1 воздух направляется в сборный коллектор 4, а оттуда поступает во впускные коллекторы 5 и 6 двигателя через отводящую трубу 7. Перепускные клапаны 14 и 15 на холостом ходу, малых нагрузках двигателя и особенно при низких температурах окружающей среды переключают поток наддувочного воздуха с турбокомпрессоров 10 и 11 непосредственно во впускные коллекторы 5 и 6, минуя охладитель 1. Турбулизаторы 17 теплопередающих поверхностей 16 завихряют поток наддувочного воздуха и тем самым интенсифицируют процесс теплообмена.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет упростить конструкцию тракта наддувочного воздуха, повысить теплогидравлическую эффективность охладителя наддувочного воздуха и оптимизировать режим работы двигателя в зависимости от эксплуатационных условий.

Формула изобретения

1. V-Образный турбонаддувный двигатель внутреннего сгорания, каждый ряд цилиндров которого снабжен турбокомпрессором и имеющий систему охлаждения наддувочного воздуха, включающую тракт наддувочного воздуха, состоящий из впускного коллектора, подводящих и отводящих трубопроводов, двухсекционного охладителя наддувочного воздуха, секции которого объединены общим коллектором, а его вход и выход сообщены соответственно с турбокомпрессорами и с впускным трубопроводом двигателя, отличающийся тем, что секции охладителя объединены общим сборным коллектором и имеют раздельные раздающие коллекторы, каждый из которых связан с турбокомпрессором соответствующего ряда цилиндров.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что теплопередающая поверхность охладителя со стороны наддувочного воздуха имеет турбулизаторы, например, в виде просечек в ребрах теплопередающих поверхностей.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждый из турбокомпрессоров связан со своими впускными коллекторами посредством перепускного клапана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2