Устройство для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Cîöíàëèñòè÷åñêíõ

Республик

< н937744 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0810.80 (21 ) 2989972/25-0 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2306.82. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 23.06.82 (51)M Кп з

F 02 В 37/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 43..052 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.Á.Àçáåëü, В.Н.Белоусов и В.И. утов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

f ca к

4.сд к

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам газотурбинного наддува ДВС, используемых преимущественно в силовых установках для транспортных средств.

Известны устрбйства для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, преиму-; щественно в системе наддува, содержащие турбину, у которой сопловой аппарат разделен на секции,-подключен-. ные к цилиндрам двигателя через индивидуальные каналы коллектора, каждый из которых объединяет цилиндры с неперекрывающимися фазами выпуска(13.

Недостатком известных конструкций является то, что имеют место доста-" точно большие потери в индивидуальных каналах, подводящих газ к колесу турбины, и в зазорах между колесом турбины и языком корпуса турбины.

Известны также устройства для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с уменьшенными потерями. Прн этом разделяющая индивидуальные каналы перегородка (язык ) выполнена с плавным увеличением ее толщины по мере приближения к выходной кромке и скруглением последней (2).

Однако в устройстве имеется недостаток, состоящий в неудовлетворительном согласовании турбины с двигателем вследствие несоответствия секций соплового аппарата длине и объему кана,— лов выпускного коллектора двигателя.

При установке турбокомпрессора (особенно на рйдных двигателях) на двигателе внутреннего сгорания с импульсной системой наддува индивидуальные каналы выпускного коЛЛектора отличаются длиной и, как следствие, объемом. Это приводит к снижению эффективности системы газотурбинного наддува за счет изменения формы импульса и падения давления в отсеке коллектора с большим объемом.

Цель изобретения — повышение эффективности устройства для использования энергии отработавших газов.

Поставленная цель достигается тем, что проходные сечения секций соплово25 го аппарата выполнены неравными, связанными с длиной каналов. коллектора

,следующим. соотношением

937744

re а и в - коэффициенты, причем а+в ю1; 4 д, Х сА - площади проходных сечений секций соплового аппарата;

- объемы индивидуальных ка налов коллекторов.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из колеса 1 турбины, приводимого во вращение от- )p ходящими газами двигателя. Газы под водятся к колесу из корпуса турбины

2. Корпус турбины 2 импульсного типа имеет газоподводящие каналы 3 и 4, которые подводят газ к сопловому ай- 15 парату 5 (лопаточному или безлопаточному), Сопловой аппарат состоит из секций б и 7, Корпус 2 устанавливает-" ся непосредственно на выпускной кол-. лектор, состоящий из индивидуальных каналов 8 и 9 коллектора, каждый из которых объединяет цилиндры с.неперекрывающимися фазами выпуска и к которым рым подводятся отходящие газы от двигателя 10.

Устройство работает следующим о6разом.

Отходящие газы двигателя 10 поступают,в индивидуальные каналы 8 и 9 выпускного коллектора. При этом индивидуальные каналы коллектора объеди- 30 няют близкие по фазам выпуска цилиндры, например, для 4-х цилиндрового дизеля 1-й и 3-й цилиндры и 2-й и 4-й цилиндры. Проходя через соответствующие индивидуальные каналы коллекто- 35 ра, газ поступает в подводящие каналы 3 и 4 корпуса турбины 2, а затем. через соответствующие секции б и 7 соплового аппарата — на рабочее колесо 1 турбины. -40

В устройствах для использования энергии отработавших газов при импульсной системе надцува увеличение объема коллектора (или одного из инl. дивидуалъных его KBBBJIQB) прйВОдит к, 45

"снижению располагаемой энергии газа перед турбиной и, как следствие, к падению мощности турбины. Для получения максимальной эффективности устройства (при импульсной системе наддува) целесообразно выбирать минимальные объемы индивидуальных каналов выпускного коллектора 8 и 9. Однако (Фиг.l) различные установки турбокомпрессора приводят к такому конструктивному. выполнению, когда длины .и соответственно объемы индивидуальных каналов могут существенно отличаться один от другого. При увеличе,,нии объема одного из каналов выпуск-. ного коллектора в этом канале имеет место большее падение давления и .снижение располагаемой энергии газов пе ред сопловым аппаратом, т.е. падение мощности турбины и давления надцуна при сохранении насосных потерь на том же уровне. Возрастают также потери на перетечку газов между каналами из-за возникновения значительной дополнительной неравномерности давлений.

HoBEilLIeHHe эффективности устройства для использования энергии отработавших газов и двигателя н целом обес печивается выранниванием давлений газа перед турбиной за счет согласования проходных сечений секций соплового аппарата и объемов индивидуальных . каналов коллектора разной длины. Ус-. тановлено, что соотношение

Ч

1СА ц хк СА Ч1К где а и в — коэффициенты, причем а+в «1, является оптимальным, При этом удельный расход топлива улучшается на 1,5-2%.

Формула изобретения

Устройство для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания преимущественно в системе наддува, содержащее турбину, у которой сопловой аппарат разделен на секции, подключенные к цилиндрам двигателя через индивидуальные каналы коллектора, каждый из которых объединяет цилиндры с неперекрынающимися фазами выпуска, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности, проходные сечения секций соплового аппарата выполнены не-.

I равными, связанными с длиной каналов коллектора следующим соотношением

=а — +(з, д Ч ж А Ч„„ где а и в — коэффициенты, причем а+в=1 t

f. и — площади проходных сечений секций соплового аппарата;

V, иЧ <- объемы индивидуальных каналов коллектора. Источники информации; принятые во внимание при экспертизе:

l Симсон A.Ý. и др, Турбонаддув высокооборотных дизелей. М., Машиностроение,. 1976, с.3.

2, Авторское свйдетельстно СССР

Р 566942, кл. В 02 В 37/02,1976.

937744

Составитель М.A.Ôàéè

Редактор Л.Гратилло Техред А. Ач Корректор A Дзятко

Заказ 4408/46 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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