Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F01P5/02 

Изобретение относится к маш1шостро.ению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом и воздушной системой охлаждения наддувочного воздуха.

Известен двигатель внутреннего сгорания с воздушной системой охлаждения наддувочного воздуха, содержащий турбокомпрессор с выпускным патрубком, промежуточный воздухо-воздушный охладите1ль с кожухом, расположенный соосно коленчатому валу двигателя, и вентиля тор для подачи охлаждающего воздуха в охладитель, механически связанный с коленчатым валом и соединенный с воздухозаборником причем выпускной пат- рубок турбокомпрессора соединен с впускным коллектором двигателя через охладитель. Известный двигатель внутреннего сгорания характеризуется высокой компактностью конструкции ввиду малого объема газохода, соединяющего вентилятор с охладителем 1 .

Однако из условия согласования режимов работы воздушной турбины и венти- лятора поток охлаждающего воздуха проходит через вентилятор с большой скоростью, которая затем гасится с большими необратимыми потерями энергии при большой неравномерности распределения потока охлаждающего воздуха по каналам теплообмена, что приводит к уменьшению теплообьема. Кроме того, в известном двигателе воздушная турбина привода вентилятора вьшолнена с малой степенью порциальности и вследствие этого имеет низкий КПД, в результате на привод вентилятора затрачивается 6 - 10% расхода воздуха через турбокомпрессор, который с учетом этого рассчитан на более высокую производительность. Поскольку компрессор наддува кинематически связан с газовой турбиной наддува, размещенной в выпускном трубопроводе двигателя, то увеличение расхода воздуха через турбокомпрессор приводит к росту противодавления в двигателе и ухудшению его топливной экономичности.

Цель изобретения - повышение компакности и экономичности.

Поставленная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания с воодушной системой охлаждения наддувочного воздуха, содержащем турбокомпрессор с аьшускным патрубком, промежуточный воздуховоздущный охладитель с кожухом, расположенный соосно с коленчатым валом двигателя, и вентилятор

для подачи охлаждающего воздуха, в охладитель, механически связанный с копенчагым валом и соединенный с воздухозаборником, причем выпускной патрубок турбокомпрессора соединен с впускным коллектором вдигателя через охладитель, вентилятор выполнен с диаметральным направлением потока воздуха и снабжен направляющими лопатками, установленными между, колесом вентилятора и сжладителем, а ось его вращения параллельна оси коленчатого вала.

При этом стенка воздухозаборника крепится к кожуху охладителя с помсмцью фланцевого соединения.

Угол между стенкой воздухозаборника и фронтальной плоской поверхностью охладителя превышает ЗО . .

Колесо вентилятора содержит, торцовые диски с центральными отверстиями, в корпусе вентилятора с боковых сторон установлены полуоси, которые с помощью эластичных втулок размешены в ных отверстиях дисков.

Кожух охладителя содержит цилиндрические отверстия, выполненные в торцовых выступах стенок,в которые встав,лёны подшипниковЬю опоры колеса венти- лятора.

На фиг. 1 представлено предлагаемое

устройство, поперечньй разрез; на фиг. 2то же, продольный разрез; на фиг. 3 - двигатель внутреннего сгорания при работе вентилятора в режиме нагнетания, вид сбоку} на фиг. 4 - то же, вид спереди; на фиг. 5 - вариант устройства при работе вентилятора в режиме просасыва- кия охлаждакяцего воздуха.

Двигатель внутреннего сгорания с во душной системой охлаждения наддувочного воздуха содержит охладитель 1, например пластинчато-ребристого типа и вентилятор 2 с диаметральным направлением потока воздуха. Охладитель 1 установлен в кожухе 3 на эластичных прокладках 4. Кожух 3 установлен на впускном трубопроводе 5 двигателя 6. В кожухе 3 имеются окна 7 и 8 для прохода наддувочного и охлаждающего потоков воздуха. Посредством патрубка 9 кожух 3 охладителя соединяется с компрессором 10газотурбинного наддува двигателя 6. Вентилятор 2 состоит из двух торцовых дисков 11 (фиг. 2), которые соединяют ся между собой решеткой лопаток 12. Диски 11 имеют центральные сквозные отверстия, в которью вставлены полу- оси 13 и 14 опор колеса вентилятора, причем попусхзи 13 и 14 опор соединены с дисками 11 через эластичные втул ки 15. Опоры 16 и 17 колеса вентилятора с поошипниками вставлены в цилиндрические отверстия 18 и 19 в выступах 20 торговых стенок 21 и 22, при этом отверстия 18 и 19 лежат на одной оси, параллельной оси коленчатого вала двигателя 6, смешенной на величину Н (фиг. 1) относительно горизонтальной оси симметрии охладителя 1. В опоры 16 и 17 могут быть вставлены приводные вспомогательные агрегаты, на пример электрогенератор 23 бортовой электросети или гидромуфта, а одна из опор 17 имеет механическую связь с валом двигателя 6, например, через кли- ноременную передачу 24 (фиг. 4). Выступы 20 TOfHiOBbix стенок 21 и 22 накрыты капотом 25 с рядом сквозных прорезей 26 (фиг. З). Между торцовыми стенками 21 и 22 установлены направля ющие лoпaтJy 27 (фиг. 1), Стенка 28 (фиг. 3 и 5) воздухозаборника вентилятора закреплена на фланце 29 охладителя, при этом величина угла о (фиг. 1) между стенко й воздухозаборника и плоскостью М-М фронтальной повер ности охладителя должна быть не менее 30. Устройство работает следующим обра- Атмосферный воздух поступает в комп рессор 10 наддува двигателя 6, откуда наддувсяный воздух поступает по напо{ ному патрубку 9 в каналы теплообмена охладителя 1 и далее через окно 7 наддувочный воздух направляется во впускной трубопровод 5 двигателя 6. Для уплотнения между торцами охладителя 1 кожухом 3 и патрубком 9 установлены эластичные прокладки 4. Вентилятор 2 служит для продувки охлаждающего воздуха, через каналы теплообмена охладителя 1. Крутящий момент от вала двигателя 6 через клиноремённую передачу 2 пвредаетс1я на вал 14 опоры 17 колесавентилятора, при вращении которого решетка лопаток 12 сообщает энергию воздушному потоку, поступакядему в вентилятор через прорези 26 в капоте 25 при работе вентилятор в режиме нагнетания воздуха. Если вентилятор работает в режиме просасывания воздуха через каналы теплообмена сжладителя 1, то после колеса вентилятора 2 поток оклаждаюшего воздух поступает в расширяюпшйся , образуемый стенксА кожуха 3 охладителя 1 и стенкой воздухозаборника 28. В этом канале происходит плавное гашение скорости воздуийого потока. Для гашения резонансных колебаний полуосей 13 и 14 вентилятора при лрохождении критической частоты вращения служат эластичные втулки 15. Направляющие лопатки 27 служат для выравнивания расходов охлаждающего воздуха по каналам теплообмена. Изобретение позволяет уменьшить объем трубопроводов для подачи охлаждающего воздуха и улучшить равномерность распределения расходов охлаждающего воздуха по каналам теплообмена охладителя путем диаметрального направления потока воздуха через колесо вентилятора, что в сочетании с экономичным механическим приводом йентилятора непосредственно от коленчатого вала двигателя позволяет уменьшить расход энергии на продувку каналов теплообмена охлаждающим воздухом. Применение эластичных втулок на полуосях колеса вентилятора позволшт повысить надежность кшструкции за счет гашения резонансных колебаний при прохождении крити- , тел оборотов. Таким образом использование предлагаемого изобретения позволяет повысить компактность двигателя внутреннего его pGOtiffl с воздушной системой охлаждения и улучшить его экономические показатели.

15

26

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, с воздушной системой охл ажцения наддувочного воздуха, содер жатвй турбоксяъшрессор с воздушным патрубком, промежуточныйвоздуховоадуш- ный одспаднтель с ксекухом, расположенный соосно с коленчатым валом двигателя, и вентилятор для подачи охлаждаюшего .в охладитель, механически связанный с коленчатым валом и соединенный с воздухозабр{Я1иком, П1жчем выпускной патрубок турбокомпрессора соединен с впускным коллектором двигателя через охладитель, отлйчаюшийс я тем, что, с целью повышения комneiKTHOcTH и экономичности, вентилятор . вьшопнен. с диаметральным направлением потока воздуха и снабжен направляющими лопатками, установленными между колесом вентилятора и охладителем, а ось его вр шения параллельна оси коленчатого вала. 2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что стенка воздухоза- крепится к кожуху охладителя с помошью флана@вого соединения. 3.Двигатель по пп. 1 и 2, о. т л и- чаюшнйся тем, что угол между стенкой воздухозаборниками фронтальной плоской поверхностью охладителя превышает 3D°.. 4.Двигатель по пп. 1-3, о т л и-- чаюшийся тем, что колесо вентилятора содержит тор1К}вые диски с центральными отверстиями, в коропусе вентилятора с боковых сторон установлены полуоси, которые с помощью эластич-. ных втулок размещены в вентральных oiw верстиях дисков. 5.Двигатеаь по пп. 1-4, отличающийся тем, что кожух охладиОЭ СП теля содержит цилинд(жческие отверстия, выполненные в торцовых выступах стенок, в которые вставлены подшипниксжые опого ел ел ры колеса вентилятора.

fO

фиг. 5