Выпускная система двигателя внутреннего сгорания с наддувом Советский патент 1983 года по МПК F02B37/02 

,«./ / /«/«/

ТШш

8

15

16

29

дО

25

Фиг.1 Изобретение относится к машиностроению, а именно, к двигателестро нию, и, в частности, к устройству выпускных систем двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом. . Известны выпускные системы двигателя внутреннего сгорания, содер жащие по меньшей мере две коллектор ные трубы, соединенные последовател но при помощи диффузорно о участка и патрубки выпускных органов цилинд ров, подсоединенные к коллекторным трубам, причем площадь проходного сечения каждой последующей по ходу газа коллекторной трубы больше площади еечен1}япр(эда1думей 1}. Однако в данных выпускных системах недостаточно используется энергия выпускных газов для создани зжекционного эффекта в зоне выпускных патрубков и для отсасывания .газов из соседних патрубков. Известна также выпускная система двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащая по меньшей мере две коллекторные труйл с возрастающими по ходу газа диаметрами, каждая из которых снабжена вход диффузорным участком и подключена трубе большего диаметра через выхо ной участок,причем последняя по ход газа труба подключена н агрегату . нгмадува, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные через выходные отверстия к диффузорным участкам коллекторых труб 2 Существенным недостатком указанной выпускной системы является преж де всего то, что каждый выпускной патрубок соединен с отдельной коллекторной трубой, что не дает возможности использовать эжекцию потока газов непосредственно от соседнего цилиндра. Кроме того, оси выпускных патрубков и коллекторных труб расположены в одной плоскости что приводит к пересечению потоков газов, вытекающих из выпускных пй°трубков, с основным потоком газа в коллекторе.Это приводит, к дополнительным аэродинамическим потерям, увеличению противодавления кА выпу ке и,следовательно, к увеличению отрицательной работы насосных ходов и ухудшению экономичности работы двигателя. Цель изобретения - повышение коэффициента работы выпускной системы за счет использования энергии выпускных газов путем создания эжек ционного Эффекта Указанная цель достигается тем, что в известной выпускной системе двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащей по меньше мере две коллекторыне труйл с возрастакицими по ходу газа диаметра мй, каждая из которых снабжена входным диффузорным участком и подключена к трубе большего диаметра через выходной участок, причем последняя по ходу газа труба подключечвна к. агрегату наддува, и патрубки выпускн1 х органов цилиндров, подсоединенные через выходные отверстия к диффузорным участкам коллекторных труб, выходные отверстия по меньшей мере двух патрубков объединены в промежуточный трубопровод и последний выполнен в виде конфузора, а выходные участки коллекторных труб, кроме последней ho ходу газа, выполнены зауженными и расположены внутри диффузорных участков большего диаметра. Кроме того,каждый промежуточный трубопровод, кроме первого по ходу газа, подСОЛдинен с зауженному выходному участку коллекторной трубы тангенциально. Нафиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемой выпускной системы для восьмицилиндрового двигателя внутреннего сгорания с наддувом на фиг. 2 - схемы конструктивного использования выпускной системы. Выпускная система содержит цилиндры 1 - 8, патрубки 9 - 16 выпускных органов не показаны) цилиндров 1 - 8 и коллекторные ipyCu 17-19 с возрастающими по ходу газа диаметракт. Каждая из труб 17 - 19 снабжена одним из выходных диффузорных участков 20 - 22 соответственно и подключена к трубам 18 и 19 большего диаметра через выходные участки 23 и 12, а последняя по ходу газа труба 19 подключена к наддувочному агрегату 25. Патрубки 9-16 выпускных органов цилиндров 1-8 подсоединены через выходные отверстия 26 - 29 к диффузорным участкам 20 .- 22 коллекторных труб 1719. Выходные отверстия (например 26) по меньшей мере двух патрубков (например 9 и 10) объединены в промежуточный трубопровод 30, выполненный в виде конфуЬора. Шдходные участки 23 и 24 коллекторных труб 17 и 18, кроме последней по ходу газа трубы 19, вь1полнены зауженными и расположены внутри диффузорных участков 21 и 22 труб 18 и 19 большего даиметра.Кроме того, каждый промежуточный трубопровод 30, кроме первого, по ходу газа,подсоединен к зауженным участкам 23 и 24 коляектоЕ«нх труб 17 и 18 тангенциально под углом (15-30°. Выходные сечения FfVif, угол сходимостй об г длины L и 1 соответственно зауженных выходных участков 23 и 24 коллектоЕ ных труб 17 и 18 и промежуточных трубопроводов 30 выбраны в соответствии с нижеприведенными соотношениями, обеспечивающими минимальные потери напора. с 1±Л ;f(0,8l-0,83) (l+(y)ff, ; f 1+ tf ot 40-60;L 0,565-jFc7 1 ;iO,565Vfl где - отношение суммарного времясечения одновременно открытых выпускных органов цилиндров двигателя, объедиг ненных коллекторной трубой к времясечению выпускных ор ганов одного цилинщзё ; 4 - отнсиаение суммарного времясечения одновременно открытых илпускных органов цилиндров, обьединенных проме жуточным трубопроводом,к времясечению выпускных органов одного цилиндоа; 1 - длина конфузорного участка промежуточного трубопровода Проходные сечения выпускных патрубков 9 - 16 и проходные сечения FJ, коллекторных труб 17-19 выбраны в соответствии с соотношениями- Ртах к/а+%)йР в зависимости от степени форсировки двигателя (большие значения г)И F| выбираются для высоких степеней форсировки двигателя), где F и Рд, соответственно геометрическое и эф фективное проходные речения при по ном открытиии выпускных клапанов о ного цилиндра. Предлагаемая выпускная система двигателя внутреннего сгорания с наддувом (с-порядком работы цилИНД ров 1-6-2-5-8-.3-7-4) работает еледующим образом, Вшгускные газы последовательно а соответствии с приведенным поряд ком работы и схемой объединения ци линдфов поступают по выпускным-пат рувкам 9-16 в промежуточные трубопровода с периодичностью через 180 и €ЗОЯ. Учитывая, что период открытия выггускных клапанов у дизелей с над ;дувом составляет в среднем 280, ПРОИСХОДИТ наложение фаз выпуска из цилиндров, объединяемых одним промежуточным трубопроводом 30.При э-ток потоки газ а, сходящиеся на ;сдае зе выпускных патрубков попарно объ I ненных цилиндров, подразделяются на тйвный и пассивный.В результате эж тирующего воздействия активного по тока нд пассивный происходит улучшение продувки камеры сгорания сореднего цилиндра. Так, например, :активные потоки выпускных газов из цилиндров 2,4,.5 и 7 эжектируюшим воздействием снижают противодавление на выпуске из цилиндров 1,3,6 и 8 и тем самым способствуют повышению продувки их камер сгорания. Дальнейшее продвижение газов через промежуточный трубопровод 30 в коллекторные трубы 17 и 18 с зауженными выходными участками 23 и 24 и коллекторную трубу 19, последовательно соединённые -диффузорными участками 20 - 22, к наддувочному агрегату 25 (при указанных соотношениях f и FC) происходит при- близительно при постоянной оптимая1Е ной скорости. в результате сохранения оптимального скоростного напора по всей длине выпускной системы снижаются потери кинетической энергии газов,что обеспечивает более высокий крутящий момент турбины и следовательно, более лстрый выход на требуеколй режим работы дизеля. Снижение противодавления на вы- : пуске и улучшение продувки кгилеры сгорания цилиндров 2,4,5 и 7 происходит за счет зжектирующего воздействия основного потока, создающего кольцевую зону пониженного давления между зауженными выходными 23 и 24 и входными диффузорными 20 22 участко№1И коллекторных трубопроводов. Для более полного использования кольцевой зоны пониженного давления пульсирующие потоки газов из промежуточных трубопроводов, кроме первого по ходу ,газов направлены тангенциально относительно основного потока выпускных газов. Для упрощения и снижения ко- , личества промежуточных коллекторных ; трубопроводов наиболее удаленные от наддувочного агрегата 25 цилиндры 1,3 и 2,4. с чередованием фаз выпуска 270 и 450 могут быть соединеН.Ы1 с коллекторной трубой 18 при помощи одного промежуточного трубопровода 30 (фиг. 2). Приведенные ранее соотношения для определения проходных сечений F и FCсправедливы для всех рассмотренных примеров. П м 1ущество предлагаемой выпускной системы двигателя внутреннего сгорания заключается еще и в том, что она пригодна для,любого . числа цилиндров однорядных V-образных дизелей. При нечетном .числе цилиндров, объединяемых по схеме предст1авлённой на фиг. 1, Наиболее удаленный от турбокомпрессора цилиндр соединен отдельным выпускным патрубком непосредственно с коллекторной трубой 17. Когда объединение цилиндров производится по схеме, представленмой на фиг. 2, три наиболее удаше ных от наддувочного агрегата 25 цилиндра объединяются при помощи otknero промежуточного трубопровода 30 непосредственно с вjcoдным сечением коллекторной трубы большего диаметра. Таким образом, за счет исполь8эования энергий выпускных газов путем создания эжектирующего эффекта и оптимального скоростного напора notoKOB газа в зауженных выходных участках коллекторных труб повышается эффективность работы выпускной системы и всего двигателя в целом.

1.ВЫПУСКНАЯ CHCTEJ A ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ, содержащая по меньшей мере две коллекторные трубы с возрастающими по ходу газа диаметрг(ми, каждая из ко- , торых снабжена входным диффузррным участком « подключена к трубе .большего диаметра через выходной участок, причем последняя по ходу газа труба подключена к агрегату надду- . ва, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные через выходные отверстия к диффу орным участкам коллекторных труб, о тл и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения эффективности, выходные отверстия по меньше мере двух патрубков объединены в промежуточный трубопровод и последний выполнен в виде конфузора, а выходные участки коллекторных труб,кроме последней по ходу газа/ выполнены зауженными и расположены внутри диффузорных участков труб большего диаметра. 2. Система по п.1, отличаСЛ ющая с я тем, что каждый промежуточный трубопровод, кроме перС вого по ходу газа, подсоединен к зауженному Выходному участку коллекторной, трубы тангенцисшьно.