Устройство для охлаждения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F01P5/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестрое- Нию, а именно к системам охл аждения Наддувочного воздуха.

Цель изобретения - обеспечение Возможности повышения эффективности двигателя при работе на частичных на- рузках и с низкой температурой окру- )кающей среды.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - устройство, общий вид; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.З - сечение В-В на фиг.4; на фиг.6 - пример выполнения первого исполнительного механизма-, на фиг.7 - пример выполнения второго исполнительного механизма.

Устройство для охлаждения наддувочного воздуха содержит центральный канал 1, охватывающий его кожух 2 с каналами 3 для наддувочного воздуха и с каналами 4 для охлаждающего воздуха, эжектор с активным 5 и пассивным 6 соплами и диффузором 7, основной 8 и дополнительный 9 датчики температуры наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего

воздуха. Кожух 2 снабжен впускным патрубком 10 для подключения к воздухонапорному патрубку компрессора и выпускным патрубком 11 для подключения к впускному трубопроводу двигателя„

5

0

0

5

0

5

Активное сопло 5 эжектора установлено в центральном канале 1 с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины. Пассивное сопло 6 эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами 4 для охлаждающего воздуха. Последние связаны через прорези 12, выполненные в кожухе 2, с атмосферой. Каналы 3 для наддувочного воздуха размещены между кожухом 2 и центральным каналом 1 и выполнены в виде кольцевых полостей 13, смещенных по оси на равные расстояния друг от друга и образованных каждая первой 14 и второй 15 обечайками и торцовыми перегородками 16. Первая обечайка 14 каждой полости 13 выполнена в виде участка стенки центрального канала 1, а вторая обечайка 15 сопряжена с кожухом 2. Торцовые перегородки 16 выполнены с отверстиями 17, причем отверстия 17 перегородок 16 соседних полостей 13 подсоединены друг к другу при помощи распорных колец 18. Каналы 4 для охлаждающего воздуха выполнены в виде торцовых зазоров между кольцевыми полостями 13. Кожух 2 установлен с возможностью перемещения вдоль оси центрального канала 1f в кольцевом зазоре пассив- .ного сопла 6 эжектора установлен подвижный в осевом направлении орган

51

19 перекрытия зазора. Орган регулирования расхода охлаждающего воздуха выполнен в виде механизма поочередного осевого перемещения кожуха 2 и органа 19 перекрытия кольцевого зазора, при этом орган 19 связан с основным датчиком 8 температуры наддувочного воздуха при помощи первого исполнительного механизма 20 и первого усилительного блока 21, а кожух 2 связан с дополнительным датчиком 9 температуры наддувочного воздуха при помощи второго исполнительного механизма 22 и второго усилительного блока 23. Центральный канал 1 и охватывающий его кожух 2 выполнены цилиндрическими, торцовые перегородки 16 установлены перпендикулярно к оси центрального канала 1, первая и вторая обечайки 14 и 15 выполнены в виде набора колец 24, каждое из которых установлено между парными торцовыми перегородками 16, и орган 19 перекрытия кольцевого зазора выполнен либо в виде шайбы, либо в виде конуса с осевым отверстием. В кольцевых полостях 13 для интенсификации теплообмена установлены гофры 25 с концентрическими круговыми ребрами и отверстиями. В каналах 4 для охлаждающего воздуха размещены бруски 26, установленные радиально, для фиксации торцовых перегородок 16, и установлены теплообменные поверхности 27 в виде гофр с радиальными ребрами и отверстиями для прохода охлаждающего воздуха. В качестве первого и второго исполнительных механизмов 20 и 22 используются электромагниты 28 и 29 кольцевой формы. Функции датчиков температуры выполняют хромель-копе- левые термопары. Усилительные блоки 21 и 23 представляют собой электронные схемы, на вход которых поступает ЭДС с хромель-копелевых термопар, а на выходе - ток для питания электромагнитов 28 и 29. Орган 19 перекрытия кольцевого зазора прижат пружиной 30 к торцовой перегородке 16 кожуха 2, а кожух 2 зафиксирован пружиной 31 в положении, когда его прорези полностью совпадают с каналами 4 для охлаждающего воздуха.

Устройство работает следующим образом.

Наддувочный воздух поступает во впускной патрубок 10 и, проходя по каналам 3 для наддувочного воздуха,

44998 -6

протекает вдоль ребер -гофр 2Ь, омывает торцовые перегородки 16 и выходит через выпускной патрубок 11 во впускной трубопровод двигателя. Атмосферный охлаждающий воздух за счет разрежения в пассивном сопле 6, .создаваемого выпускными газами при их истечении из активного сопла 5

TQ эжектора в центральный канал 1, просасывается по каналам 4 для охлаждающего воздуха через прорези 12 в кожухе 2. При этом происходит охлаждение наддувочного воздуха за счет пеjj редачи тепла от наддувочного воздуха

к охлаждающему. При высоких значениях температуры наддувочного воздуха орган 19 перекрытия кольцевого зазора прижат к торцовой перегородке 16 и

20 полностью перекрывает кольцевой зазор , охлаждающий воздух при этом проходит по каналам 4 для охлаждающего воздуха, и интенсивность охлаждения в этом случае наибольшая. При сниже25 нии температуры наддувочного воздуха ниже температуры срабатывания Первого усилительного блока 21, в который подается сигнал от основного датчика 8 температуры наддувочного воздуха,

30 из первого усилительного блока 21

подается сигнал на первый исполнительный механизм 20, который перемещает орган 19 перекрытия кольцевого зазора. В образовавшийся кольцевой зазор начинает поступать атмосферный воздух, который через пассивное сопло 6 проходит в диффузор 7, смешивается с выпускными газами и выбрасывается в атмосферу. За счет поступ4Q ления атмосферного воздуха через кольцевой зазор уменьшается количеством охлаждающего воздуха, проходящего по каналам 4 для охлаждающего воздуха, и уменьшается интенсивность

д5 охлаждения наддувочного воздуха.

При дальнейшем снижении температуры наддувочного воздуха ниже температуры срабатывания второго усилительного блока 23, воспринимающего

50 сигнал от дополнительного датчика 9 температуры наддувочного воздуха, из второго усилительного блока 23 подается сигнал на второй исполнительный механизм 22, который перемещает косс жух 2. Перемещаясь, кожух 2 перекрывает проходное сечение каналов 4 для охлаждающего воздуха, уменьшая тем самым расход охлаждающего воздуха и снижая интенсивность охлаждения цац

35

71

дувочного воздуха. Перемещение органа 19 перекрытия кольцевого зазора и кожуха 2 осуществляется за счет притягивания к электромагнитам 28 и

29ферромагнитного материала, включенного в состав органа 19 перекрытия кольцевого зазора и кожуха 2, и преодоления силы упругости пружин

30и 31.

Таким образом, устройство позволяет поддерживать температуру надувочного воздуха в оптимальном диапазоне при работе двигателя в широком диапазоне нагрузок и температур окружающей среды. Это позволяет улуч- шить топливную экономичность и повысить надежность двигателя. Кроме того, сокращается время прогрева двигателя при пуске.

ормула изобретения

1. Устройство для охлаждения надувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания, содержащее центральный канал, охватывающий его кожух с каналами для наддувочного воздуха и с каналами для охлаждающего воздуга, эжектор с активным и пассивным соплами и диффузором, датчик температуры наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха, связанный с датчиком температуры через исполнительный механизм, при- чем устройство снабжено впускным патрубком для подключения к воздухе- напорному патрубку компрессора и выпускным патрубком для подключения к впускному трубопроводу двигателя, активное сопло эжектора установлено в центральном канале с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины, пассивное сопло эжектора сообщено с кольцевым за- з ором и с каналами охлаждающего воздуха и последние связаны с атмосферой через прорези, выполненные в ко- жухе, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности повышения эффективности двигателя при работе на частичных нагрузках и с низкой температурой окружающей сре449988

ды, устройство снабжено дополнительным датчиком температуры наддувочного воздуха и вторым исполнительным механизмом, каналы наддувочного воздуха размещены между кожухом и центральным каналом и выполнены в виде кольцевых полостей, смещенных по оси на равные расстояния друг от друга

JQ и образованных каждая первой и второй обечайками и торцовыми перегородками, первая обечайка каждой полости выполнена в виде участка стенки центрального канала, а вторая сопря15 жена с кожухом, перегородки выполнены с отверстиями и отверстия перегородок соседних полостей подсоединены друг к другу при помощи распорных колец, каналы охлаждающего воз2Q духа выполнены в виде торцовых зазоров между кольцевыми полостями, про-54 рези кожуха совмещены с канал ами охлаждающего воздуха, кожух установлен с возможностью перемещения вдоль оси

25 центрального канала, в кольцевом зазоре пассивного сопла установлен подвижный в осевом направлении орган перекрытия зазора и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха

30 выполнен в виде механизма поочередного осевого перемещения кожуха и органа перекрытия кольцевого зазора, и связан каждый с одним из датчиков температуры при помощи одного из исполнительных механизмов.

2.Устройство по п.1, о т л и чающе.еся тем, что центральный канал и охватывающий его кожух выполнены цилиндрическими, торцовые пере40 городки установлены перпендикулярно к оси центрального канала, первая и вторая обечайки выполнены в виде набора колец, каждое из которых установлено между парными торцовыми пере45 городками, и орган перекрытия кольцевого зазора выполнен в виде шайбы.

3.Устройство по пп.1 и 2, о т - личающееся тем, что орган перекрытия кольцевого зззора выполнен в виде конуса-с осевым отверстием,

4.Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что в каналах охлаждающего воздуха размещены бруски, установленные радиально

35

50

Г

1544998

ъ

Изобретение позволяет повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания при работе на частичных нагрузках и с низкой температурой окружающей среды. Устройство содержит центральный канал, охватывающий его кожух 2 с каналами 3 для наддувочного воздуха и с каналами 4 для охлаждающего воздуха, эжектор с активным и пассивным соплами и диффузором 7, основной и дополнительный датчики температуры наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха. Кожух 2 снабжен впускным патрубком 10 для подключения к воздухонапорному патрубку компрессора и выпускным патрубком 11 для подключения к впускному трубопроводу двигателя. Активное сопло 5 эжектора установлено в центральном канале 1 с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины. Пассивное сопло эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами 4 охлаждающего воздуха. Последние связаны через прорези 12, выполненные в кожухе 2, с атмосферой. При работе двигателя по каналам 3 проходит наддувочный воздух. По каналам 4 проходит охлаждающий воздух за счет разрежения, создаваемого выпускными газами при истечении их из активного сопла 5 эжектора. Для регулирования степени охлаждения наддувочного воздуха предусмотрено потока воздуха, а затем в растеплитель, где обрабатываются потоком теплой воды. 1 ил.с.л.мальскийт.в.иванова622.412колец и затяжной гайки 15. Устройство имеет запорные элементы, выполненные в виде клиньев 5. Кольца 6 и 7 установлены с возможностью взаимодействия между собой по коническим поверхностям. Верхний торец внутреннего кольца 6 выполнен со скосом и расположен с возможностью взаимодействи

РО,

РО,

20

77

OP

TS

11

Z

0i/e.2

1544998

А-А

15

фиг.З 5-Б

11

фигМ

Фиг.В

29 /37

фиг.7