Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)958674 +.

«Ю

Ф

-Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.11.80 (21) 3009807/25-Об с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

F. 02 В 37/02

Гоеударствеииый комитет (53) УДК 621.43.

052 621 515-531 .8 (088.8) Опубликовано 15.09.82. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 25.09.82 ло делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Э. В. Аболтин, А. С. Ненашев, Б. Ф.,Лямцев и!

Центральный ордена Трудового Красного Знаме иоисследовательский автомобильный и автомоторн тутНАМИ и Ярославский моторный заво71. (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО Д,ЛЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению и, в частности к устройству двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом.

Известны устройства для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащие трубопровод выпуска отработавших газов, подключенный к нему через спиральный канал турбокомпрессор с безлопаточным направляющим аппаратом турбины, дополнительный канал подвода газов к турбине через выпускное отверстие, подключенное к минимальному сечению спирального канала, и орган перекрытия дополнительного канала (1) .

Недостатком известных устройств является наличие значительных потерь энергии в турбине из-за парциального подвода газа к рабочему колесу на режимах с одним работающим спиральным каналом. Эти потери определяются резким изменением проходного сечения в месте перехода основного канала в проточную часть колеса. Кроме того, в известных системах на режимах с обоими работающими каналами дополнительные потери энергии обусловлены дросселированием газа при прохождении его

S через орган перекрытия дополнительного канала, установленный в месте подключения дополнительного канала к спиральному. Это приводит к увеличению гидравлических потерь при входе газа в рабочее колесо турбины из дополнительного канала.

Целью изобретения является увеличение

КПД турбины путем уменьшения потерь энергии в проточной части.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительный канал отделен от спирального при помощи стенки, а выпускное отверстие дополнительного канала выполнено в виде щели постоянной высоты, расположенной в стенке и вытянутой по дуге окружности.

На фиг. представлена схема предлагаемого устройства с перепуском газа из трубопровода выпуска отработавших газов; на фиг. 2 — вариант схемы устройства с перепуском воздуха из впускного коллектора;

20 на фиг. 3 — турбина с безлопаточным сопловым аппаратом, поперечный разрез; на фиг. 4 — сечение Б — Б на фиг, 3; на фиг. 5— сечение  — В на фиг. 3; на фиг. 6 — сечение à — Г на фиг. 3; на фиг. 7 — сечение

Д вЂ” Д на фиг. 3.

958674

Устройство содержит трубопровод 1 выпуска отработавших газов из двигателя 2 внутреннего сгорания, турбокомпрессор 3, состоящий из турбины 4 и компрессора 5, впускной коллектор 6, спиральный канал 7 подвода газов к турбине 4, дополнительный канал 8 подвода газов к турбине 4 и орган 9 перекрытия дополнительного канала 8. Турбина 8 снабжена рабочим колесом 10 и безлопаточным направляющим аппаратом 11.

Дополнительный канал 8 подключен через выпускное отверстие 12 к минимальному сечению 13 спирального канала 7 и отделен от последнего при помощи стенки 14. Выпускное отверстие 12 дополнительного канала 8 выполнено в виде щели постоянной высоты, расположенной в стенке 14 и вытянутой по дуге окружности.

Площадь выпускного отверстия 12 равна или несколько меньше площади сечения дополнительного канала 8, а также равна площади проходного сечения органа 9 перекрытия. Угол 16, на который простирается отверстие 12 по дуге окружности, по величине прямо пропорционален отношению площади сечения дополнительного канала 8 к площади начального сечения 17 спирального канала 7.

Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

На относительно низких скоростных режимах работы двигателя 2 турбина работает с закрытым органом 9 перекрытия. В результате чего газ поступает только в спиральный канал 7, при этом турбина имеет сравнительно малую пропускную способность, что приводит к увеличению частоты вращения турбокомпрессора 3, повышению давления наддува и улучшению частичных скоростных характеристик двигателя. Благодаря тому, что спиральный канал 7 сообщен с рабочим колесом 10 турбины 4 по всей высоте лопаток, потери энергии уменьшаются по сравнению с известными системами, в которых газ из спирального канала подводится парциально, т. е. на часть высоты лопаток рабочего колеса 10.

По мере роста частоты вращения коленчатого вала двигателя 2 внутреннего сгорания растет частота вращения ротора турбокомпрессора 3, увеличивается давление наддува и максимальное давление сгорания в цилиндре двигателя 2. Для предотвращения черезмерного возрастания указанных параметров сверх допустимых значений открывается орган 9 перекрытия дополнительного канала 8. В этом случае часть отработавших газов из трубопровода 1 поступает в дополнительный канал 8 и через выпускное отверстие 12 в минимальное сечение 13 спирального канала 7. В дополнительный канал

8 вместо отработавших газов перепускается часть наддувочного воздуха из впускного коллектора 6. Перепуск воздуха или газов приводит к увеличению пропускной способности турбины 4, снижению частоты вращения ротора турбокомпрессора 3 и давления наддува. При этом, благодаря тому, что дополнительный канал 8 отделен от спирального канала 7 при помощи стенки 14, а выis пускное отверстие 12 выполнено в виде щели постоянной высоты, расположенной в стенке 14 и вытянутой по дуге окружности, имеют место уменьшенные потери энергии при истечении из дополнительного канала 8 в рабочее колесо 10, по сравнению с известными устройствами, в которых осуществляется парциальный подвод газа.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для наддува двигателя внутреннего сгорания за счет уменьшения потерь энергии в проточной части турбины увеличивается ее

КПД.

Формула изобретения

Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее трубопровод выпуска отработавших газов, подключенный к нему через спиральный канал турбокомпрессор с безлопаточным направляющим ап35 паратом турбины, дополнительный канал подвода газов к турбине через выпускное отверстие, подключенное к минимальному сечению спирального канала, и орган перекрытия дополнительного канала, отличаюи1ееся тем, что, с целью увеличения КПД

4о турбины, дополнительный канал отделен от спирального при помощи стенки, а выпускное отверстие дополнительного канала выполнено в виде щели постоянной высоты, расположенной в стенке и вытянутой по ду45 ге окружности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4177006, кл. 415 — 151, опублик. 1979.

958674

Я-Д

Г- г

Составитель В. Козлов

Редактор А. Химчук Техред А. Бойкас Корректор И. Муска

Заказ 6742/45 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113635, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4