Устройство для подвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания турбокомпрессору наддува
О П И С А Н И Е ()663866
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.12.76 (21) 2435203)25-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.
F 02 В 37/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открмтий (53) УДК 621.43. -,052 (088.8) Опубликовано 25.05.79. Бюллетень № 19
llàòà опубликования описания 30.05.79 (72) Автор изобретения
С. M. Ломов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
К ТУРБОКОМПРЕССОРУ НАДДУВА
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам для наддува двигателя внутреннего сгорания.
Известны устройства для подвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания к турбокомпрессору наддува, содержащие коллекторы, каждый из которых подсоединен к выпускным органам цилиндров с неперекрываюшимися фазами выпуска и к смесительной камере, установленной перед турбиной (1). Смесительная камера выполняет роль преобразователя импу)тьсов давления газов в коллекторах в повышенное статическое давление газов перед турбиной.
Известны устройства преобразователей импульсов, в которых каждый коллектор снабжен суживающимся выпускным участком, подключенным к минимальному сечению смесительной камеры, обращенной к сопловому аппарату турбины своей расширяющейся частью 12) .
Так как коллекторы известных устройств имеют разную длину, они не могут быть настроены на оптимальное смещение основного импульса выпуска и отраженной волны сжатия. С др roA стороны, обьединение
2 всех коллекторов в одной смесительной камере приводит к росту противодавления на выпуске из них, что, в свою очередь, приводит к увеличению отрицательной работы насосных ходов и снижению топливной эко5. номичности двигателя. Выполнение смеситсльной камеры в виде патрубка сплошного сечения с центральным подводом к турбине, являющееся традиционным в настоящее время, не является оптимальным конструктивным решением, особенно для осевого турбо1О компрессора с однозаходной турбиной.
Цель изобретения — повышение эффективности преобразования энергии импульсов давления в коллекторах в потенциальную энергию газов перед турбиной.
Для этого коллекторы разделены на две группы, в первой из которых выпускные участки размещены в приемных отверстиях смесительной камеры с кольцевым зазором, а во второй — в промежуточной емкости, сообщенной со смесительной камерой с по2о мощью суживающихся каналов, охватывающих выпускные участки коллекторов первой группы. Количества коллекторов в группах могут быть равны между собой. Смесительная камера может быть выполнена в
663866
Вид(. ко,ll>ll((30(о ди()фузо1)а co cp(. дн!1м диаметром, равным среднему диаметру соплового аппарата. Г!роходнос сеченис каждого из приемных отверстий смесительной камеры может быть выполнено в соответствии с соотношением каьс
4m гдс 7 — количество цилиндров двигателяя;
F. — эффективное максимальное проход((ое сечение выпускных органов одного цилиндра;
m- „— количество коллекторов в первой группе.
На фиг. 1 схематически изображено пред1$ лагаемое устройство для двигателя внутреннего сгорания с числом цилиндров, кратным четырем, общий вид; на фиг. 2 — кольцевая смесительная камера, общий вид; на фиг. 3 — сечение А — А на фиг. 2; на фиг. 4 вид по стрелке Б на фиг. 3 (торец, обра- 2о щенный к сопловому аппарату); на фиг. 5— приемные отверстия смесительной камеры, выполненные в виде криволинейного усеченного конуса; на фиг. 6 — устройство для многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с числом цилиндров, кратным двум.
Цилиндры 1 — 16 двигателя с помощью коллекторов 17 — 24, каждый из которых снабжен суживающимся выпускным участком
25, подключены к смесительной камере 26. зо
Каждый из коллекторов подсоединен к выпускным органам цилиндров с неперекрывающимися фазами выпуска в соответствии с порядком их работы 1 — 11 †6 †15 †2
5 — 9 — 8 — 14 — 3 — 10 — 7 — 13 — 4 — 16. Коллекторы разделены на две группы, в первой из которых выпускные участки 25 размещены в приемных отверстиях 27, смесительной камеры, а выпускные участки коллекторов второй группы размещены в промежуточной ем, кости 28, сообщенной со смесительной ка- 4о мерой суживающимися каналами 29, охватывающими-выпускйые участки коллекторов первой группы. Смесительная камера обращена своей расширяющейся частью к сопловому аппарату турбины, и, как показано на фиг. 3, может быть выполнена в виде кольцевого диффузора. Средний диаметр D диффузора может быть выполнен равным среднему диаметру соплового аппарата турбины 30. В примере, показанном на фиг. 1, число коллекторов двигателя делится на два и количества коллекторов в первой группе, объединяющей коллекторы 19, 20, 22 и 24, и во второй группе, объединяю цей коллекторы
17, 18, 21 и 23, равны между собой. В случае, показанном на фиг. 6, количество коллекторов второй группы превышает количество коллекторов первой группы. Проходное сечение F каждого из приемных отверстий 27 смесительной камеры выполнено в соответствии с соотношением
F ццкс
4m где Z — количество цилиндров двигателя;
Г „— эффективное максимальное проходное сечение выпускных органов одного цилиндра
m — количество цилиндров в первой группе.
Наличие прямоточной емкости 28 позволяет выбирать дли(1у коллекторов L из условия обеспечения равенства периода колебаний газов полному периоду продувки
24n где Р— период открытия продувочных окон для двухтактных двигателей или период открытия выпускных органов соответственно для четырехтактных двигателей; а — скорость звука, соответствующая средней температуре выпускных газов;
n — частота вращения коленчатого вала двигателя.
Отработавшие газы каждого цилиндра поступают в коллектор с переменным давлением. Искажение импульса давления в коллекторе исключено, так как фазы выпуска в подсоединенных к нему цилиндрах ие совпадают. Из второй группы коллекторов через, суживающиеся выпускные участки происходит истечение газов в промежуточную емкость 28. Емкость выполняет роль модулятора колебаний. Наряду с сопловым эффектом в суживающихся выпускных участках и с эффектом модуляции предотвращаются потери свежего заряда после закрытия продувочных окон в двухтактных двигателях и обеспечивается дозарядка цилиндров продувочным воздухом в четырехтактных двигателях.
Суживающиеся выпускные участки коллекторов первой группы в процессе работы двигателя выполняют роль сопел эжектора и способствуют подсасыванию газов из промежуточной емкости в смесительную камеру через охватывающий каждый участок суживающийся канал 29 и кольцевой зазор в приемном отверстии. В связи с этим площадь
F каждого приемного отверстия должна соответствовать числу коллекторов в каждой группе, их суммарному количеству и размерам выпускных органов цилиндра. Требуемое соотношение между перечисленными элементами определяется математическим выражением
F Е ((а а
4m
В результате снижения давления в промежуточной емкости, возникающего вследствие эффекта эжектирования, уменьшается отрицательная работа насосных ходов и, 663866 следовательно, повышается экономичность двигателя.
Если смесительную камеру выполнить в виде кольцевого диффузора, как показано на фиг. 2 и 3, и совместить его средний диаметр со средним диаметром соплового аппарата, можно максимально приблизить смесительную камеру к сопловому аппарату турбины и уменьшить потери энергии по длине газового тракта.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить настройку коллекторов на оптимальное смещение основного импульса выпуска и отраженной волны сжатия, что способствует повышению эффективности преобразования импульсов давления и способствует эффективной продувке цилиндров. При этом одновременно уменьшаются потери насосных ходов и потери энергии по длине газового тракта.
Формула изобретения
1. Устройство для подвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания к турбокомпрессору наддува, содержащее коллекторы, каждый из которых подсоединен к выпускным органам цилиндров с неперекрывающимися фазами выпуска и снабжен суживающимся выпускным участком, подключенным к минимальному сечению смесительной камеры, обращенной своей расширяющейся частью к сопловому аппарату турбины, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности преобразования
1 2 3 ч s b 7 энергии импульсов давления в коллекторах в потенциальную энергию газов перед турбиной, коллекторы разделены на две группы, в первой из которых выпускные участки размешены в приемных отверстиях смесительной камеры с кольцевым зазором, а во вто,рой — в промежуточной емкости, сообщенной со смесительной камерой с помощью суживающихся каналов, охватывающих выпускные участки коллекторов первой группы.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количества коллекторов в группах равны между собой.
3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что смесительная камера выполнена в виде кольцевого диффузора со средним диаметром равным среднему диаметру соплового аппарата турбины.
4. Устройство по пп, 1 и 3, отличающееся тем, что проходное сечение каждого из приемных отверстий смесительной камеры выполнено в соответствии с соотношением го у z7
4m где Z — количество цилиндров двигателя;
Гилас.— эффективное максимальное проходное сечение выпускных органов одного н цилиндра, m — количество коллекторов в первой группе.
Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе
1. Акцептованная заявка Великобритании № 1328645, кл. F 1 В, опубл. 1973.
2. Авторское свидетельство СССР № 502124, кл. F 02 В 37/02, 1974.
663866
Вид р р-ë
27
Фиг.Х
Ppz.5
Фиаb
Составитель М. Файн, Редактор Т. Зубкова Техред О. Луговая Корректор С. Патрушева
Заказ 2955/29 Тираж 627 Подписное
ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
l 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
