Способ наддува двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

< о745375

Сезара Сееетскми

Социалистических

Респубкнк (6I ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 14.10,77(21) 2530704/25-06 (51) М. Кл. (23) Приоритет — (32) 15. 10. 76

F 02 В 37/00

F 02 В 33/42

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (31) 13081/76 (33) Швейцария

Опубликовано 3006.80. Бюллетень J6 24

Вата опубликования описания 30,06.80 (53) УДК 621.43.052 (088. 8) > (72) Автор изобретения

Иностранец

Х ан сул ьри х Хе гле р (Швейцария) Иностранная фирма ББц AI Браун, Бовери унд Ко (Швейцария) (71) Заявитель (54) СПОСОБ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам и устройствам для наддува двигателя внутреннего сгорания.

Известны способы наддува двигателя внутреннего сгорания путем всасывания воздуха и сжатия его отработавшими газами двигателя в волновом обменнике давления. Сжатый воздух может быть охлажден (1) .

Устройства для осуществления известных способов содержат волновой обменник давления, снабженный всасы" вающим патрубком и воздухонапорной ® магистралью, подключенными к окнам первой торцовой плиты, и каналами подвода и отвода отработавших газов двигателя, подключенными к окнам второй торцовой плиты. Воздухоохладитель, если он устанавливается, размещен своими нагреваемыми поверхностями в воэдухонапорном патрубке, а охлаждаемыми подключен к источнику подачи охладителя.

При известных способах и в известных устройствах нужен специальный контур и источник подачи охладителя к сжатому воздуху, в то время как энергия, затрачиваемая на сжатие воздуха, используется недостаточно

I эффективно.

Целью опиоываемого изобретения является повьыение экономичности двигателя путем рационального использования воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе всасывания воздух делят на два потока, первый иэ которых используют в качестве охладителя, направляют в волновой обменник давления и выпускают иэ последнего вместе с отработавшими газами, а второй подают в обменник давления непосредственно и после сжатия в нем охлаж PGiOT в

Количество воздуха в первом потоке выдерживают на номинальном режиме работы двигателя равным 40в оТ суммарного количества воздуха в двух пот ок ах.

В устройстве для осуществления описываемого способа всасывающий патрубок разделен на два отсека (первый и второй), окна в торцовых плитах выполнены с возможностью сообщения первого отсека с каналом отвода отработавших газов, a второго — воэдухонапорной магистралью, и охлаждае.мые поверхности воздухоохладителя

745375 размещены в первом отсеке всасывающего патрубка.

Часть воздухонапорной магистрали с подогреваемыми поверхностями ноздухоохладителя может быть расположена в первом отсеке всасывающего патрубка и воэдухоохладитель может бить выполнен рекуперативным с поперечным отщванием охлаждаемой среды.

- Иа фиг..1 показан волновой обменник давления с вмонтированным воздухоохладителем; на Фиг. 2 — развертка, по диаметру ротора, проходящему посередине высоты ячеек и по примыкающим деталям

На фиг. 1 не показаны такие несущественные элементы, как, например, детали соединения с двигателем, опоры, а также наружные контуры воздушного и газового ресиверов . Кроме того обменник давления показан как одноциклоный, это выражается в том, что как газовый, так и воздушный ресиверы снабжены каждый лишь одним, примыкающим к ротору, окном высокого и окном низкого давления, причем

Окна Для газа не показ аны, Для боль шей ясности Функционирования системы на фиг. 1 приведены стрелки, показывающие движения рабочих сред и направление вращения ротора.

Ротор 1, разделенный на ячейки 2, параллельные его осир образующтте кольцевую щель и открытые по торцам, расположен между торцовыми плитами

3 и 4. К окнам 5 и 6 плиты 3 подключены всасывающий патрубок 7 И воэдухонапорная магистраль 8, к окнам тор цовой плиты 4 — канал 9 подвода и канал 10 отвода отработавших газов двигателя. Всасывающий патрубок 7 разделен при помощд перегородки 11 на два отсекат первый 12 и второй 13.

В первом отсе:.e размещены охлаждаемые поверхности воэдухоохладителя 14„ подогреваеьие поверхности которого расположены н воэдухонапорной магчстрали 8. Для этого часть этой магистрали с подогреваемыми поверхностями воздухоохладителя расположена в первом отсеке 12 всасывающего патрубка (см. фиг.1). При этом воэдухоохладитель выполнен рекуперативным с поперечным отжнанием охлаждаемой среды. Окна 5 и 6 в торцовой плите 3 и окно в торцовой плите 4, сообщенные с каналом

10 отвода отработавших газов, выполнены так, что в.процессе вращения ротора отсек 12 через ячейки ротора сообщается с каналом 10, а отсек 13с воэдухонапорной магистралью 8.

Горячие отработавшие газы двигатетя-внутреннего сгорания через канал 9 поступают s ячейки 2 ротора, расширяются и покидают обмениик давления через канал 10. На воздушной стороне свежий воздух всасывается через патрубок 7 и окно 5 s ячейки ротора, сжимается н иих отработаншими газами и покидает обменник давления в качестве наддувочного воздуха через воздухонапорную магистраль 8.

Процессы сжатия и расширения в ячейках схематически показаны на фиг. 2. При движении газов и воздуха внутри ячеек образуются наполненная газом камера 15 и наполненная воздухом камера 16. В камере 15 газы расширяются и затем удаляются через канал 10, в то время как в камере 16 уплотняется та часть всасываемого воздуха, которая поступает в обменИик давления непосредственно и затем выталкивается в магистраль 8. Остальная часть всасываемого воздуха продунается через ячейки ротора н канал

10 отвода отработавших газов, как показано при помощи стрелки 1?. Эта продувка каналов важна и должна сохраняться при всех обстоятельствах.

Этим обеспечиваются очистка ячеек от отработавших газон двигателя и охлаждение стенок ячеек.

В процессе всасывания воздух делят но всасывающем патрубке на два потока, первый иэ которых, поступающий по отсеку 12, используют в качестве охладителя, направляют в волновой сбменник давления и выпускают из последнего вместе с отработавшими газа ля, как показано стрелкой 17, а второй подают по отсеку 13 н обменник давления непосредственно и после сжатия н нем ныпускают в воэдухонапорную магистраль 8, а затем охлаждают в воэдухаохладителе 14 первым потоком всасываемого воздуха. Первый поток воздуха покидает воэдухоохладитель с более высокой температурой, чем темттература окружающей среды, и используется поэтому олько для продувки ячеек ротора, покидая ячейки в следующем цикле. Его температура достаточно низка для эффективного охлаждения ячеек. Температура охлажденного сжатого воздуха зависит, среди всего прочего, от степени регенерации примененного теплообменника. Так как при этом должны также учитываться потери давления в теплообменнике, то выбор воэдухоохладителя является задачей оптимизации, которая должна решаться н каждом отдельном случае.

Например, для охлаждения наддувочного воздуха до температуры 60 C при степени сжатия 2,5 и температуре всасывания 20 С снижение температуры воздуха происходит на 85ОС. Примерно на такую же величину может в сумме охлаждения сжатого воздуха и ячеек повыситься температура воздуха первого потока, так как для создания эффекта охлаждения ячеек его температу. ра не должна превышать температуры выпускаемого сжатого воздуха. Соответственно она должна составлять примефно 105оС. Отсюда следует, что для максимального охлаждения наддуночно745375 го воздуха коэффициент продувки дол жен быть примерно 1,1,что соответствует количеству воздуха в первом потоке, примерно равном 40Ъ от суммарного количества воздуха в двух потоках. При меньших нагрузках на двигатель коэффициент продувки может быть значительно уменьшен для.обеспечения работоспособности обменника давления, но это недопустимо иэ-за необходимости охлаждать наддувочный воздух двигателя.

Описываемый способ и устройство для его осуществления помимо преимуществ, создаваемых обычно охлаждением наддувочного воздуха, позволяют повысить экономичность двигателя путем рационального использования воздуха. как для наддува, так и для охлаждени я .

Формула изобретения

1. Способ наддува двигателя внутреннего сгорания путем всасывания воздуха, сжатия его отработавшими газами двигателя в волновом обменнике давления и последующего охлаждения сжатого воздуха, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения экономичности двигателя путем рационального использования воздуха, в процессе всасывания воздух делят на два потока, первый из которых используют в качестве охладителя, направляют в волновой обменник давления и выпускают иэ последнего вместе с отработавшими газами, а второй подают в обменник давления непосредственно и после сжатия в нем охлаждают.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что количество воэдуха в первом потоке выдерживают на ., номинальном режиме работы двигателя равным 40% от суммарного количества воздуха в двух потоках.

3. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее волновой обменник давления, снабженный всасывающим патрубком и воздухонапорной магистралью, подключенными к окнам первой торцовой плиты, и каналами подвода и отвода отработавших газов двигателя, подключенными к окнам ; второй торцовой плиты, и воэдухоотделитель с охлаждаемыми и подогреваемыми поверхностями, последние иэ которых расположены в воздухонапорной магистрали, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, всасывающий патрубок разделен на два отсека (первый и второй) окна в торцовых плитах выполнены с воэможностью сообщения первого от20 сека с каналом отвода отработавших газов, а второй — с воздухонапорной магистралью, и охлаждаемые поверхнос-, ти воздухоохладителя размещены в .первом отсеке всасывающего патрубка. 5 4. Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что часть воэдухонапорной магистрали с подогревае" мыми поверхностями воздухоохладителя расположена в первом отсеке всасывают щего патрубка.

5. Устройство по п.З, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что воздухоохладитель выполнен рекуперативным с поперечным омыванием охлаждаемой ñðå à.

35 Источники информации, принятые во BHHMcLHHe при экспертизе

1. АвторскОе свидетельство СССР по заявке 9 2071585, кл. Р 02 В 37/00, 1974.

745375 4 1 у 1 1у я

Составитель В.Козлов

Редактор И.Грузова ТезФФд A. щепанская Корректор С, йекмар

»»» « » » Ъ

Закаэ 3703/20 Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретении и открытий

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

° P»»»»В » «» М » » «» Ф «

Филиал ППП .Патент, г. ужгород, ул ° Проектная, 4