Система охлйждения Советский патент 1978 года по МПК F01P1/06 F01P5/04 

1

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания, особенно к системам охлаждения наддувочного воздуха двигателей с газотурбинным наддувом.

Известны системы охлаждения наддувочного воздуха для двигателей внутренне го сгорания с газотурбинным наддувом, содержащие турбокомпрессор, воздушный

впускной патрубок которого сообщен с ат- мосферой через воздухоочиститель, а воз-, душны и вы ход ней патрубок связан через проме.жуточный воздухо- воздушный холодильник с впускным коллектором двигателя, и вентилятор промежуточного холодильника, кинематически связанный с газовой турбиной, размещенной в выпускном газовом патрубке турбокомпрессора. LlJ.

Известное техническое решение позволяе решить задачу охлаждения иаддувочного воздуха с большой степенью эффективности Однако в данном случае установка турбины привода вентилятора в выпускном патрубке typ6oKOMnpeccopa, несмотря на кажущуюся

выгоду из-за непосредственного использования энергии выпускных газов, приводит к значительному усложнению и удорожанию конструкции из-за выполнения колеса турбинь из жаропрочного сплава, а корпуса из жаростойкого чугуна, и усложнению под:шипникового узла.

В связи с этим для дизелей автотракторного тина, где требуется сочетание выЪокой надежности, простоты и малой стоимости конструкций с достаточно высокой эффективностью, находит применение система с воздушным приводом турбины вентилятора промежуточного охлаждения.

Известны также системы охлаждения для двигателя внутреннего сгорания с турбокомпрессором наддува, содержащие промежуточный воздухо-воздушный холодильник с просасывающим вентилятором, воздушную турбину, установленную во впускно турбопроводе двигателя и кинематически связанную с вентилятором, и байпасный трубопровод с регулируемым запорным органом, подключенный к впускному трубо-проводу между 6ХОДОМ и выходом воздушной турбины

в известной оистемв охлаждение наддувочного воздуха происходит вначале в холодильнике, а затем - в турбине, (при раоширении). При этом на переходных режимах поддержание требуемого оптимального коэффициента наполнения, плотшхзти врздуха, его давления на входе в двигатель осуществлено подмешиванием к потоку воздуха, про-шедшему Чррез турбину (охлажденному и расширившемуся), потока воздуха, прошедшего через байпасный трубопровод (без изменения состо$шия воздуха}. При этом

длясогласования параметров CMemHBae ibix потоков необходимо дросселирование на запорном органе, из-за чего на переходных режимах, составлйкаких рабочего диапазона системы, поддерживание оптК мального коэффнаиента наполне.ния без наличия дополнительного автономного 1фи&о дв вентилятора невозможно, а управление температурой наддувочного воздуха затруднено в связи с тем, что применение малоразмерных воздушных турбкн с высокой степенью реактивности приводит к резкому снижению числа их оборотов при малых изменениях .числа оборотов турбокомпрессо ра, т.е.не исключено 51вление запирания впускного трубопровода двигателя Длй избежания этого нежелательного явления, кро ме выполнения турбины малойнераионной, необходимо пропускать большую часть пото ка наддувочного воздуха через байпасмый трубопровод с принудительным дросселиро ванием, что резко снижает эффективность системы на переходных режимах.

Цель изобретения - повышение э 1 ктйв ности при работе на переходных режимах,

Это достигается тем, что воздушная турбина размещена в воздухозаборном участ ке впускного трубопровода перед турбокомпрессором.

На чертежа представлена схема 1егист© мы охлаждения.

Она содержит промежуточный воздухо воздушный холодильник i, например трубчатого типа, снабженный защитным кожухом 2 с просасялвакяяим вентилятором 3, кинематически связвшя 1М с воздушной тур биной 4, например радиального типа. Холодильник 1 установлен во впускном трубопроводе 5 двигателя 6, в котором установлен также компрессор 7 турбокомпрессора 8 наддува двигателя 6. В воздухозаборном участке 9 турбокомпрессора 8 установлен воздухоочистительный фильтр 10,за которым установлена воздушная турбина 4 в ограничительном кожухе 11, например спирал

ного TEnas и байпасный тр; бопровод 12 с регулируемым запорным органом 13, нал- ; ример дроссельной заслонкой, при помОши которого регулируют расход воздуха через турбину 4.

Система работает следующим образом. Иа атмосферы воздух через фильтр 10 поступает в воздушную турбину 4, при ПОМОЩИ

1 оторой хгриводится во вращение вентилятор 3 систексы охлаждения наддувочного возду жа Вентилйтор 3 просасывает атмосферный возду/с через промежуточный холодильник 1. Посуте турбины 4 воздух поступает в комп.рессор 7 турбокомпрессора 8, где он сж маетса до требуемого дав,пения. После ком.прессора 7 воздух идет к промежуточному холодильнику 1 и,-после охлаждения, посту пает во впускной коллектор двигателя 6. При этом турбокомпрессор 8 работает, ио пользуя энергию отработш шюс газов двига теля 6s,На переходных режима: ; изменение числа оборотов турбокомпрессора 8 приводит к изменению расхода воздуха через воздухоза борный участок 9, т.е. к изменению числа обо ротов турбины 4 и соответствующим изменениям эффективности охлазкдения в холодильни 1, При этом соблюдаете я соответствие изменения эффективности изменению расхода присозьранении приблизительно постоянной величины плотности на входе Б двигатель 6.

При изменении проходного сечения байпаевого трубопровода 12 запорным органом 13 изменяется перепад давления на входе и выходе воздушной турбины 4, что поэволяет в зависимости от температуры окру жающей среды весьма хфосто регулировать расход охлаждающего воздуха через щзомежуточный холодильник 1 и ,тем оамым;, регулнро&ать температуру на цдувочного воздуха.

Изобретение позволяет повысить эффективность системы охлаждения наддувочного воздуха форсированного Д1эигателя при помощи автоматического сохранения оптимального коэффициента наполнен-вя на всех режимах рабо-п двигателя без увеличения энергетических затрат на охлаждение наддувочного воздуха на переход1в 1Х режимах, так какА установка воздушной турбины в воздухо заборном.участке предопределяет ее тип - попноразмерная турбина с малой степенью рев тивности,, что позволяет сохранять практически постоянное значение коэффициента сопротивления на входном участке перед турбокомпрессором, то есть псоволяет также значительно упростить регулирование системь на переходных режимах.

Формула изобретения Система охлаждения для двигателя внурреннего сгорания с турбокомпрессором наддува,с6)1ержащаяпромвжутЬчйэ1йвоэдухо-возДушный холодшшаик с просасывающим вентиля,тором,воадушнуютурбину,установлвнную во впускном трубопровода двигатепя и кинаматичеокй связанную с веигилятором, и байпасный трубопровод с регулируемым запорным органом, подключенный к впускному трубопроводу между входом и выходом воздушной турбину, отличающаяся тем, что.

с целью повышения эффективности при рабо те на переходных режимах, воздушная турбина размещена в воздухозаборном участке впускного трубопровода перед турбокомпрессором.

Источники информации, принятые во внимание лри ; экспертизе: I

1. Авторское свидетельство СССР № 240157, кл. F О1 -Р 1/06, 1972. 2. Патент Франции № 2260690, кл. Р 02 В 29/04, 1975.