Двигатель внутреннего сгорания с наддувом Советский патент 1989 года по МПК F02B37/00 F02B33/42 

Изобретение относится к машинострбе- нию, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом от турбокомпрессора и от газодинамического обмен- ника давления.

Цель изобретения - повышение эффективности двигателя путем улучшения использования импульсов давления.

На чертеже изображена схема предлагаемого двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с впускным и выпускным патрубками 2 и 3, систему впуска воздуха, снабженную впускным ресивером 4, газовыпускную магистраль, снабженную выпускным коллектором 5, по меньшей мере один турбокомпрессор 6 и по меньшей мере один волновой обменник 7 давления. Впускные и выпускные патрубки 2 и 3 каждого цилиндра 1 выполнены с боковыми отверстиями 8 и 9. Впускной ресивер 4 системы впуска подключен к каждому впускному патрубку 2 через его боковые отверстия 8, а выпускной коллектор 5 сообщен с каждым выпускным патрубком 3 также через его боковое отверстие 9. Турбокомпрессор 6 подсоединен через воздухонапорный патрубок 10 к впускному ресиверу 4 и через газоприемный патрубок 11 - к газовыпускной магистрали. Воздухонапорный патрубок

12волнового обменника 7 давления подключен к впускному ресиверу 4, а газоприемный патрубок 13 подсоединен к газовыпуск- ной магистрали.

Выпускные патрубки 3 цилиндров подключены каждый к газоприемному патрубку

13одного из волновых обменников 7 давления. Впускные патрубки 2 цилиндров

1 подключены к воздухонапорному патруб- ку 12 одного из волновых обменников 7 давления. Впускной ресивер 4 и выпускной коллектор 5 выполнены каждый в виде емкости, охватывающей соответственно впускные и выпускные патрубки 2 и 3 цилиндров 1 в зоне боковых отверстий 8 и 9. Газоприемный и воздухонапорный патрубки 11 и 10 турбокомпрессора 6 подключены к этим емкостям.

Площадь проходного сечения каждого бокового отверстия 8 или 9 патрубков 2 и 3 выполнены в соответствии с соотношением

2,5 ,25 FTP,

где FO - площадь сечения бокового отверстия 8 или 9 впускного (или выпускного) патрубка 2 (или 3);

Ар - площадь сечения выпускного патрубка 3.

Двигатель работает следующим образом.

При открытии выпускного органа цилиндра 1 волны давления, генерируемые поршнем, движутся по выпускному патрубку 3 к боковому отверстию 9. В месте расположения отверстия 9 волны давления преобразуются в волны разрежения, движу

0

0

5

0

5 Q

5

50

55

щиеся к выпускным органам, и волны давления, которые, двигаясь вдоль отверстия 9, вновь преобразуются путем отбора массы газа из зоны высокого давления в выпуск- нрй коллектор 5. Оставшаяся часть волн давления, пройдя по газоприемному патрубку 13 и достигнув каналов обменника 7 давления, проходит в него и преобразуется в волны давления свежего заряда. Эти волны затем движутся по воздухонапорному патрубку 12 обменника 7 к боковому отверстию 8 впускного патрубка 2, где преобразуются путем отбора массы заряда из зоны высокого давления волны во впускной ресивер 4 и подпитки из него хвостовой части волны, увеличивая время их действия у впускных органов цилиндра 1.

Часть массы газа, проникшая в выпускной коллектор 5, поступает в газоприемный патрубок 11 турбокомпрессора 6, приводит его во вращение. При этом воздух дополнительно сжимается в компрессоре и через его воздухонапорный патрубок 10 поступает во впускной ресивер 4, повышая в нем средний уровень давления за счет этого давления. В моменты времени между импульсами производится продувка обменника 7 давления от остаточных газов и их удаление через канал отвода отработавших газов в выпускной коллектор 5.

Таким образом, за счет использования энергии импульсов давления повышается масса свежего заряда в цилиндре 1, уменьшаются потери располагаемой энергии выпускных газов и повышается эффективность двигателя.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с наддувом, содержащий по меньшей мере один цилиндр с впускным и выпускным патрубками и магистраль впуска воздуха, снабженную впускным ресивером, подключенным к каждому впускному патрубку, газовыпускную магистраль, снабженную выпускным коллектором, сообщенным с каждым выпускным патрубком, по меньшей мере один турбокомпрессор и по меньшей мере один волновой обменник давления, возду- хонапорные патрубки которых подключены к впускному ресиверу, а газоприемные патрубки подсоединены к газовыпускной магистрали, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем улучшения использования импульсов давления, выпускные патрубки цилиндров выполнены каждый с боковым отверстием и подключены каждый к газоприемному патрубку одного из волновых обменников давления, впускные патрубки цилиндров выполнены каждый с боковым отверстием и подключены к воздухонапорному патрубку одного из волновых обменников давления, впускной ресивер и выпускной коллектор двигателя выполнены

1474302

3 4

каждый в виде емкости, охватывающей-Д°го бокового отверстия патрубков выполсоответственно впускные и выпускные патруб-нена в соответствии с соотношением

ки цилиндров в зоне боковых отверстий,2,5 ,25 Ftp,

а газоприемный и воздухонапорные патруб-где F0 - площадь сечения бокового отверски турбокомпрессора подключены к этим 5тия впускного или выпускного

емкостям.патрубка;

2. Двигатель по п. 1, отличающийсяFVP - площадь сечения выпускного па- тем, что площадь проходного сечения каж-трубка.

Изобретение позволяет повысить эффективность двигателя путем улучшения использования импульсов давления. Впускные и выпускные патрубки (П) 2 и 3 выполнены с боковыми отверстиями (БО) 8 и 9, причем П 2 подключены к воздухонапорному П 10, а П 3 - газоприемному П 13 одного из волновых обменников давления. Впускной ресивер 4 и выпускной коллектор 5 выполнены каждый в виде емкости, обхватывающей соответственно П 2 и 3 в зоне БО 8 и 9, а П 13 и 14 подключены к этим емкостям. Площадь проходного сечения каждого БО выполнена в соответствии с соотношением 2,5 F_тр *98F_о ≥0,25 F_тр, где F_о - площадь сечения БО П 2 или 3

F_тр - площадь сечения П 3. При таком выполнении волны, движущиеся по П 12 к БО 8, преобразуются путем отбора массы заряда из зоны высокого давления и подпитки из него хвостовой части волны. В результате этого увеличивается время их действия у впускных органов цилиндра 1. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.