Устройство для увлажнения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК F02M25/22 

Изобретение относится к машиностр ению, а именно двигателестроению, и в частности, к устройствам для увлаж нения наддувочного воздуха двигател внутреннего сгорания. . Известны устройства для увлажнени наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания, содержащее увлажнитель воздуха, подсоединенный через канал подвода воздуха к воздухонапор ному патрубку турбокомпрессора, а через канал отвода воздуха - к впуск ному коллектору двигателя, и питател ный бак, подключенный к-увлажнителю через отверстие для подвода жидкости Л . Недостатком известных устройств является повьшение износа двигателя обусловленное тем, что в этой системе жидкость вместе с имеющимися в ней примесями впрыскивается во впуск ной коллектор двигателя. Как известно, воздух входит в цилиндры с очень большими скоростями, достигающими 150 м/с, и ударяется о -стенку цилиндра, расположенную против впуск ного отверстия. При этом имеющиеся в нем капли неиспарившейся жидкости вместе с примесями приводят к кавитационно-абразивной зрозии в месте удара. Кроме того, жидкость, попавшая на стенку цилиндра, разжижает смазку и, испаряясь, оставляет после себя частицы накипи, что заметно ухудшает условия трения. Все это приводит к ускоренному износу детале цилиндропоршневой группы и преждевременному разрушению двигателя. Кроме того, известная система не обеспечивает увлажнения,, наддувочного воздуха в условиях низких темпера тур, так как не позволяет использовать антифризы, необходимые для рабо ты в зимних условиях. Цель изобретения - повышение надежности двигателя путем улучшения очистки воздуха от примесей и солей Цель достигается тем, что в устройстве для увлажнения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания, содержащем увлажнитель воздуха, подсоединенный через канал подвода воздуха к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора, а через канал отвода воздуха - к впускному коллектору двигателя, и питательный бак, подключенный к увлажнителю через от.верстие для подвода жидкости, увлажнитель выполнен в виде емкости, в которой в несколько рядов по высоте размещены лотки с жидкостью, снабженные по меньшей мере одним воздухопроводом для подвода воздуха под слой жидкости, отверстие для подвода жидкости из питательного бака размещено над верхним лотком, отверстие канала подвода воздуха расположено ниже днища нижнего лотка, а отвода - выше верхнего лотка. Кроме того,, каждый лоток выполнен в виде верхней и нижней горизонтальных полок, снабженных конусными ячейками, причем конусные ячейки верхней и нижней полок размещены одна внутри другой соосно и с зазором, образующим каналы для прохода воздуха и жидкости, а отверстия воздухопровода расположены в вершинах конусных ячеек верхней полки и в стенке нижней полки между конусными ячейками. На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - увлажнитель наддувочного воздуха, на фиг.З - узел 1 на фиг.2, на фиг.4 нижняя полка, вид сверху, на фиг.З разрез А-А на фиг.4, на фиг.6 - верхняя полка, вид сверху, на фиг.7 разрез Б-Б на фиг.6. Устройство содержит увлажнитель 1 наддувочного воздуха, питательный бак 2, впускной коллектор 3 двигателя внутреннего сгорания 4 и турбокомпрессор 5. Увлажнитель подсоединен через канал 6 подвода воздуха к воздухонапоркрму патрубку 7 турбокомпрессора 5, а через канал-8 отвода воздуха - к впускному коллектору 3 двигателя 4. Питательный бак 2 подключен к увлажнителю 1 через отверстие 9 для подвода жидкости при помощи насоса 10. Увлажнитель 1 выполнен н виде емкости, в которой в несколько рядов по высоте размещены лотки .11 с жидкостью, снабженные каждьй по меньшей мере одним воздухопроводом 12 для подвода воздуха под слой жидкости. Отверстие 9 для подвода жидкости из питательного бака 2 размещенонад верхним лотком 11, отверстия канала 6 подвода воздуха расположены ниже днища нижнего лотка 11, а отвода - вьш1е верхнего лотка 11. В верхней части увлажнителя 1 установлен пеногаситель 13, выполненный в виде сетки, а на каждом ло ке 11 установлены чашки 14, образую щие одну из стенок воздухопровода 12. На взсоде в компрессор 15 установлен циклонный воздухоочиститель 16для удаления из воздуха крупных частиц примесей. Канал 8 отвода воз духа подсоединен к впускному коллек тору 3 двигателя. 4 через охладител 17воздуха и циклонный (или иной) каплеуловитель 18. Для удаления изб ка жидкости из увлажнителя 1 и капл уловителя 18 устройство снабжено. переливным поплавковым клапаном 19, подсоединенным к дну увлажнителя 1 и каплеуловителя 1-8. Турбина 20 под соединена через выхлопной коллектор 21 двигателя 4. Каждый лоток 11 может быть вьшол нен в виде верхней и нижней горизон тальных полок 22 и 23, снабженных конусными ячейками 24, основание 25 которых прикреплено к полкам 22 и 23, а.усеченная горизонтальная вершина 26 расположена под основанием ,25. Конусные ячейки 24 верхней и ни ней полок 22 и 23 размещены до дна внутри другой соосно и с зазором, образующим каналы 27 для прохода воздуха и жидкости,- а отверстия 28 и 29 воздухопровода 12 расположены в вершинах 26 конусных ячеек 24 вер ней полки 22 и в стенке 30 нижней полки 23 между конусными ячейками Устройство работает следующим образом. При работе двигателя 4 отработав шие газы поступают по выхлопному коллектору 21 к- турбине 20 турбокомпрессора 5, которая приводит во вращение компрессор 15. Атмосферный воздух поступает в циклонный воздухоочиститель 16, в котором осуществляется очистка воздуха от крупных частиц примесей. Наддувочный воздух из компрессора 15 поступает в воздухонапорный патрубок 7 и канал 6 подвода воздуха в увлажнитель 1, а из него по каналу 8 отвода воздуха в охладитель 17, каплеуловитель 18 и ad впускной коллектор 3 двигателя 4. Наддувочный воздух, нагнетаемый компрессором 15, поступает в отверстие канала 6 увлажнителя 1, расположенное .ниже днища нижнего лотка 11, и через отверстие воздухопровода 12 и полости чашек 14 подаетс я в слой жидкости. Образующиеся при этом пузырьки воздуха проходят через слой жидкости и.. насыщаются ее парами. В результате в верхней части 1 образуется паровоздушная смесью При прохождении пузырьков воздуха через слой жидкости примеси, содержащиеся в жидкости, остаются в ней. При заливке в испаритель 1 антифриза пузырьки воздуха будут насьщатьсЯ только парами воды, так как этиленгликоль, содержащийся в антифризе, имеет температуру кипения, значительно превышающую температуру кипения воды. Механические примеси, содержащиеся в наддувочном воздухе, при прохождении его через слой жидкости Iбудут задерживаться жидкостью и оставаться в ней Процесс парообра- . зования и насьщ1ения пузьфьков возду- ха парами воды интенггифицируется i за счет теплоты наддувочного возду- i ха, которьй при этом охлаждается. В случае использования двигателя с большим давлением наддува и, соответственно, с высокой температурой наддувочного воздуха в увлажнителе 1 для увлажнения может подаваться лишь часть наддувочного воздуха, которая затем смешивается .с остальным неувлажненным воздухом.Это позволяет избежать повьщ1енного расхода воды и переувлажнения потока воздуха, так как потребное количество воды составляет 5-10% от массы топлива. - - - - - Паровоздушная смесь, проходя через отверстия пеногасителя 13, поступает в охладитель 17, установка которого для промежуточного охлаждения целесообразна только для двигателей со средней и высокой степенью наддува. Лля двигателя с низкой степенью наддува установка охладителя 17 не является обязательной. С выхода охладителя 17 паровоздушная смесь поступает в циклонный (или иной) каплеуловитель 18, где осзтцествляется завихрение паровоздушного потока. При этом капли воды, захваченные потоком воздуха в увлажнителе 1 или образовавшиеся в охладителе 17, стекают, по стенкам каплеуловителя 18 на его дно и далее через переливной поплавковыйклапан 19 в бак 2. С выхода каппеуловителя 18 паровоздушная смесь, очищенная от капель воды, поступает во впускной коллектор 3 двигателя 4. .5 Для поддержания постоянного уров ня жидкости в рядах лотков 11 служи насос 10, которьй подает жидкость в отверстие 9, расположенное над верх ним лотком 11 увлажнителя 1. Производительность насоса 10 должна быть вьше количества потребляемой на испарение воды. Излишек жидкости будет переливаться через внутренние полости чашек 14 и горловины воздухопровода 12 на нижние уровни и собирается на дне испарителя 1, так как уровень жидкости в отдельном отсеке определяется высотой лотков 11 и не может его превышать. В результате в испарителе 1 по принципу противотока осуществляется циркуляхщя воздуха и жидкости, причем чистая паровоздушная. смес1ь подается на вход каплеуловителя 18, а жидкость с поступившими в нее из воздуха примесями и образовавшимися вследствие испарения частицами накипи со дна увлажнителя 1 через переливной поп лавковый клапан 19 подается в бак 2 Для борьбы с накипью в используемую жидкость могут добавляться различные химические.средства от накипи, или вода должна подвергаться электромагнитной обработке. Это приводит к -тому, что накипь не осаждает ся в виде твердой пленки на деталях устройства для увлажнения, а циркулирует по ней в виде частиц шлама в используемой жидкости и вместе с дру гими твердыми частицами, попавшими в устройство в конечном итоге собирается и отстаивается на дне бака 2, откуда все примеси необходимо периодически сливать через имеющийся там кран. 3ь В увлажнителе 1, в котором ряды лотков 11 выполнены в виде верхней и нижней полок 22 и 23, снабженных конусными ячейками 24, воздух проходит через отверстия 28 и 29 воздухопровода 12 и через каналы 27 между стенками конусных ячеек 24. Так, например, при прохождении через нижний ряд лотков 11 воздух поступает сначала в отверстие 29 стенки 30 нижней полки 23, затем в основание 25 конусной ячейки 24 и в канал 27, проходит между вершинами 26 нижней и верхней полок 23 и 22 и через отверстие 28 верхней полки 22. При таком выполнении обеспечивается улучшенная очистка воздуха в испарителе и уменьшается опасность уноса капель жидкости по сравнению с испарителем, изображенным на фиг.1. Таким образрм, в предлагаемой системе благодаря устранению непосредственного впрыска воды во впускной коллектор двигателя предотвращается попадание в двигатель примесей, содержащихся как в воде, так и в воздухе, а также капель жидкости, что снижает кавитагщонно-абразивньй износ деталей цилиндропоршневой группы. Кроме того, применение указанной системы позволяет значительно упростить конструкцию воздухоочистителя, ограничиваясь установкой простейшего циклона на входе в компрессор для удаления крупных частиц примесей из воздуха, так как все остальные примеси эффективно удаляются в -системе, что облегчает техническое обслуживание воздухоочистителя и делает ненужным расход масла на его периодическое заполнение. in n n I I /

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее увлажнитель воздуха, подсоединенньй через канал подвода воздуха к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора, а через канал отвода воздуха - к впускному коллектору, двигателя, и питательный бак, подключенный к увлажнителю через отверстие для подвода жидкости, отличающееся тем, Что, с целью повьппения , надежности путем улучшения очистки воздуха от примесей и солей, увлажнитель выполнен в виде емкости, в f которой в несколько рядов по высоте размещены лотки с жидкостью, снабженные по меньшей мере одним воздухопроводом для подвода воздуха под слой жидкости, отверстие для подвода жидкости из питательного бака-размещено над верхним лотком, отверстие канала подвода воздуха расположено ниже днища нижнего лотка, а отвода выше верхнего лотка. 2. Устройство по П.1, о т л и ч аЮ1 щ е е с я тем, что каждый лоток выполнен в виде верхней и нижней горизонтальных псш6:К, снабженных конусСП ными ячейками, причем конусные ячейки верхней и нижней полок размещены одна внутри другой соосно НС зазором, образующим каналы для прохода воздуха и жидкости, а отверстия воздухопровода расположены в вершинах конусных ячеек верхней полки и в стенке нижней полки между конусными ячейками.

. x/ 2

ъ

ф{/г.1

nopoBoadyutHcf смесь I

/J

Фиг.г

--30

Фие.З

2

гз

Z

фиг. 5

24

24

Z4t