Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F02B29/04 F02B33/44 

2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что угол между перегородками в выходном сечении увеличивается в арифметической прогрессии.

3.Двигатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что шаг расположения винтообразных перегородок уменьшается в арифметической прогрессии, в которой отлошение последнего члена к первому равно 0,5.

4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в патрубке, снабженном двумя винтообразными перегородками, максимальное расстояние их от окружности входного сечения выполнено равным 1/6-1/8 его диаметра.

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий компрессор наддува, охладитель наддувочного воздуха и расширяющийся по ходу газа воздухонапорный патрубок, подключенный через круглое входное сечение к компрессору наддува, а через прямоугольное выходное сечение к охладителю и снабженный двумя поворотными участками, объединенными при помощи боковой, внещней и наклонной стенок, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности путем повышения равномерности заполнения воздухом выходного сечения воздухонапорного патрубка, последний снабжен по меньшей мере двумя разделительными винтообразными перегородками, расположенны.ми во входном сечении параллельно друг другу с уменьшающимся от внещней стенки шагом, а в выходном сечении с равномерным щагом по центральной линии; параллельной боковой стенке, причем во входном сечении угол между винтообразными перегородками и плоскостью, перпендикулярной этому сечению и проходящей через центры входного и выходного сечений, со стороны наклонной стенки выполнен меньще 90°, но больще величины угла наклона плоскости к выходному сечеS нию, а в последнем угол между винтообразными перегородками и боковой стенкой со(Л ставляет 60-90° и увеличивается к внещней стенке. от ю О5 со

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, в частности к устройству систем охлаждения наддувочного воздуха двигателей внутреннего сгорания.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержаш,ие компрессор наддува, охладитель наддувочного воздуха и расширяющийся по ходу газа воздухонапорный патрубок, подключенный через круглое входное сечение к компрессору наддува, а через прямоугольное выходное сечение к охладителю и снабженный двумя поворотными участками, объединенными при помоши боковой, внешней и наклонной стенок 1.

Однако в таких двигателях из-за несимметричности внутренней полости патрубка, изогнутости в двух направлениях и высокой степени расширения поток воздуха отрывается от стенок и деформируется в нескольких направлениях. В результате возникают неравномерность поля скоростей во входном сечении охладителя и повышенные гидравлические потери. Экспериментально установлено, что при этом недоиспользуется более половины входного сечения и 27% объема охладителя, что приводит к снижению надежности и эффективности работы охладителя и двигателя в целом.

Цель изобретения - повышение экономичности и надежности двигателя путем повышения равномерности заполнения воздухом выходного сечения воздухонапорного патрубка.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, содержащем компрессор наддува, охладитель наддувочного воздуха и расширяющийся по ходу газа воздухонапорный патрубок, подключенный через круглое входное сечение к компрессору наддува, а через прямоугольное выходное сечение к охладителю и снабженный двумя поворотными участками, объединенными при помощи боковой, внешней и наклонной стенок, воздухонапорный патрубок снабжен по меньшей мере двумя разделительными винтообразными перегородками.

расположенными во входном сечении параллельно друг другу с уменьщающимся от внешней стенки шагом, а в выходном сечении с равномерным шагом по центральной линии, параллельной боковой стенке, причем во входном сечении уго между винтообразными перегородками и плоскостью, перпендикулярной этому сечению и проходящей через центры входного и выходного сечений со стороны наклонной стенки выполнен меньше 90°, но больше величины угла наклона этой плоскости к выходному сечению, а в последнем угол между винтообразными перегородками и боковой стенкой выполнен 60-90° и увеличивается к внешней стенке.

Угол между перегородками в выходном сечении увеличивается по арифметической прогрессии.

Шаг расположения винтообразных перегородок уменьшается в арифметической прогресии, в которой отношение последнего члена к первому равно 0,5.

В патрубке, снабженном двумя винтообразными перегородками, максимальное расстояние их от окружности входного сечения выполнено равным 1/6-1/8 его диаметра.

На фиг. 1 показан двигатель, общий вид; на фиг. 2 - патрубок с двумя разделительными стенками, вид со стороны входного сечения; на фиг. 3 - патрубок вид со стороны выходного сечения; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - патрубок с несколькими разделительными стенками, вид со стороны входного сечения; на фиг. 6то же, вид со стороны выходного сечения; на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 6.

Двигатель 1 включает компрессор 2 наддува, охладитель 3 наддувочного воздуха и воздухонапорный, расширяющийся по ходу газа патрубок 4, подключенный круглым входным сечением 5 к компрессору 2, а прямоугольным выходным сечением 6 - к охладителю 3. Патрубок 4 снабжен двумя поворотными участками, объединенными боковой 7, внешней 8 и наклонной 9 стенками. В патрубке 4 размещены разделительные винтообразные перегородки 10, при этом во входном сечении 5 угол 11 (угол оСп ) между винтообразными перегородками 10 и плоскостью 12, перпендикулярной этому сечению и связывающей центры входного 5 и выходного б сечений со стороны наклонной 9 стенки, выполнен меньше 90°, но больше величины угла-13 (угла) наклона плоскости 12 к выходному сечению 6. В выходном сечении б угол 14 (уголУп) между ХОД НОМ ССЧСПИИ } yiUJl IT VJO l .. винтообразной разделительной 10 и боковой 7 стенками составляет 60--90° и увеличивается к внешней стенке. Винтообразные перегородки 10 расположены во входном сечении 5 параллельно друг другу с уменьшающимся от внешней стенки 8 шагом, в выход ном сечении 6 - с равномерным шагом 15 по центральной линии 16, расположенной параллельно боковой стенке 7. Угол 14 между стенкой 7 и перегородкой 10 в выходном сечении 6 увеличивается в арифметической СсЧСНКИ J у ОС ri .VI- ТТТ« 1 t прогрессии В диапазоне 60-90°. Шаг 15 .,г пг i-i-r f. rt расположения винтообразных перегородок 10 выполнен уменьшающимся в арифметической прогрессии, в которой отношение последнего члена к первому равно 0,5. В патрубке 4, снабженном двумя винтообразными перегородками 10, максимальное расстояние 17 от окружности входного сечения 5 выполнено равным 1/6-1/8 его диаметра. Двигатель работает следующим образом. Воздух из компрессора 2 наддува через круглое входное сечение 5 попадает в полость патрубка 4, разделенную разделительными винтообразными перегородками 10. Изза наклона перегородок 10 к плоскости 12 под углом 11, определенным соотношением с(„ ЭО количество воздуха, направляе1 ого в полость, примыкающую к наклонной стенке 9, увеличивается. По образовавшимся между перегородками 10 каналам воз дух движется к выходному сечению б; в котором существенная доля воздуха направКОТиииМ cyUlCV locnnaTi . ,.„.,«. ляется в полость, примыкающую к наклонллс11,п D , J-J НОЙ стенке 9 вследствие наклона в выходном сечении 6 перегородок 10 к стенке 7

/7

77

V

(р1/г.2 од углом 14, определяемым соотношением 0° Тп 90°. Расположение винтообразных перегороок 10 параллельно друг другу с уменьшаюш,имися от внешней стенки 8 шагом приводит к тому, что по мере удаления от внешней стенки 8 и приближения к отрывным зонам в каналы между стенками поступает уменьшающееся количество воздуха. Выполнение перегородок 10 в выходном сечении .- vv.|x«,v,.. б с равномерным шагом 15 по центральной линии 16 обеспечивает равномерность скоростей за счет увеличивающихся проходных сечений между стенками в части, расположенной ближе к центру выходного сечения 6 и уменьшающихся проходных сечений в остальной части. При двух винтообразных перегородках 10 во входном сечении 5 предпочтителен вариант расположения на максимальном расстоянии 17 от окружности входного сеj-iчения 5 равном 1/6-1/8 его диаметра. Это 1ГЖЖХЧТГТЧТО f iT-rt тт LlOIJUr OOU 7 ГТЯТуменьшает отрывные зоны у стенок патрубка при повороте потока. Испытания предлагаемого устройства с шестью стенками 10 показали, что неравномерность кинетической энергии потока воздуха в выходном сечении 6 патрубка 4 может быть уменьшена в 1,9 раза, гидравлические потери снижены в 1,3 раза, а степень заполнения сечения может быть повышена в 1,5 раза. При двух перегородках 10 неравномерность потока уменьшается в 1,6 раза, гидравлические потери - в 1,1 раза, а степень заполнения сечения повышается в 1,3 раза. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению температур наддувочного воздуха и выпускных газов, а также к снижению удельного расхода топлива. Таким образом, повышение равномерности заполнения воздухом выходного сечения патрубка приводит к повышению эффективности работы охладителя наддувочного .„олпч Q ТЯК-ЖР к воздуха и двигателя в целом, а также к снижению теплонапряженности деталей дви„„..„.„„и,,, т.рп.ппняппяженности деталей ДВИгателя.

/

+ -4- -Ъ

А/

фг/г.З

ф1/г.

/JS

Фиг.З

/

г/. 7