Способ наддува двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК F02B37/00 F02B33/42 

1лаамещвны в первом отсеке всасываю«ёго патрубка.

Часть воздуконапорной магистрали сподогреваемыми поверхностями воздухоохладителя может быть расположена в первом отсе.кё всасывающего патрубка и воздухоохладитель может быть выполнен рекуперативным с поперечным оьиаанием охлаждаемой среды.

На фиг,,1 показан волновой обменник давления с вмонтированным воздухоохладителем; на фиг. 2 - развертку по jBHaMeTpy ротора/ проходящему по серёдйне высоты ячеек и по примыкающим деталям.

На фиг. 1 не показаны такие несущественные элементы, как, например детали соединения с двигателем, опоры, а также наружные контуры воздушного и газового ресиверов, Кроме того, обменник давления показан как одноцикловый, это выражается в том, что как газовый, так и воздушный реййверы сна бжены каждый лишь одним, прйг кающим к ротору, окном высокого и окном низкого давления, причем окна для газа не показаны. Для боль шей ясности функционировання cиcтa и на фиг. 1 приведены стрелки, показывающие движения рабочих сред и напраление вращения ротора.

РотЬр 1, разделенный на ячейки 2, параллельные его оси, образую1 91е , кольцевую адепь и открытые по торцам, расположен между торцовыми плитами 3 и- 4« К окнам 5 и б плиты 3 подключены всасывающий патрубок 7 и возду хонапорная магистраль 8, к окна торцовой плиты 4 - канал 9 подвода и канал 10 отвода отработавших газов двигателя. Всасзлвающий патрубок 7 разделен при помощи перегородки 11 на два отсека первый 12 и второй 13 В первом QTcei.S размещены охлаждаемы поверхности воздухоохладителя 14, подогреваещге поверхнсхгти которого рас положены в воздухонапорной магистрали 8. Для этого часть этой магистрал с подогреваема ш поверхностями воз духоохладнтеля расположена в первом отсеке 12 всасывающего патрубка (см. фиг.1). При этом воздухоохладитель выполнея рекуперативным с поперечным омыванием охлаждаемой среден. Окна 5 и 6 в торцовой плите 3 и окно в торцовой плите 4, сообщенные с каналом 10 отвода отработавших газов, JS iiunяены так, что в процессе вращения ротора отсек 12 через ячейки ротора сообщае.тся с каналом 10, а отсек 13 с вoэJ5yxoнaпopнoй магистралью 8.

Горячие отработавшие газы двигателя вйутреннего сгорания через канал 9 поступают в ячейки 2 ротора, расширяются и покидают обменник давления через канал 10, На воздушной стороне свежий воздух всасывается через патрубок 7 и окно 5 в ячейки ротора, сжимается в них отработавшнми газами и покидает обменник давления в качестве наддувочного воздуха через воздухонапорную магистраль 8.

Процессы сжатия и расширения в ячейках схематически показаны на фиг. 2. При движении газов и воздуха внутри ячеек образуются наполненная газом камера 15 и наполненная воздухом камера 16. В камере 15 газы расширяются и затем удаляются через канал 10, в то время как в камере 16 уплотняется та часть всасываемого воздуха, которая поступает в обменНик давления непосредственно и затем выталкивается в магистраль 8. Остальная часть всасываемого воздуха продувается через ячейки ротора в канал 10 отвода отработавших газов, как показано при помощи стрелки 17. Эта продувка каналов важна и должна сохраняться при всех обстоятельствах. Этим обеспечиваются очистка ячеек от отработавших газов двигателя и охлаждение стенок ячеек.

В процессе всасывания воздух делят во всасывающем патрубке на два потока, первый из которых, поступаюйр й по отсеку 12, используют в качестве охладителя, направляют в волновой обменник давления и выпускают из последнего вместе с отработавшими газаг ш, как показано стрелкой 17, а второй подают по отсеку 13 в обменник давления непосредственно и после сжатия в нем выпускают в воздухонапорную магистраль 8, а затем охлаждают в воздухоохладителе 14 первым потоком всасываемого воздуха. Первый поток воздуха покидает воздухоохладитель с более высокой температурой, чем темтература окружающей среды, и используется поэтому только дпя продувки ячеек ротора, покидая ячейки в следующем цикле. Его температура достаточно низка для эффективного охлаждения ячеек. Температура охлажденного сжатого воздуха зависит, среди всего прочего, от степени регенерации примененного теплообменника. Так как при этом должны также учитываться потери давления в теплообменнике, то выбор воздухоохладителя является задачей оптимизации, которая должна решаться в каждом отдельном случае.

Например, для охлаждения нгахдувочного воздуха до температуры при степени сжатия 2,5 и температуре всасывания 20°С -снижение температуры воздуха происходит на85°С. Примерно на такую же величину Может в сумме охл;зждения сжатого воздуха и ячеек пов1:3ситься температура воздуха первого потока, так как для создания эффекта охлаждения ячеек его температура не должна превышать температуры , выпускаемого сжатого воздуха. Соответственно она должна составлять приMejiHO 105°С. Отсюда следует, что для 5 максимального охлаждения надцувочного воздуха коэффициент продувки дол жен быть примерно 1,1,что соответствует количеству воздуха .в первом потоке, примерно равном 40% от суммарного количества воздуха в двух потоках. При меньших нагрузках на двигатель коэффициент продувки может быть значительно уменьшен для обеспечения работоспособностН обменника давления, но это недопустимо из-за необходимости охпг ждать наддувочный воздух двигателя.

Описываемый способ и устройство для его осуществления помимо преимуществ, создаваемых обычно охлаждением наддувочного воздуха, позволяют повысить экономичность двигателя путем рационального использования воздуха, как для наддува, так и для охлаждения.

Формула изобретения

1.Способ наддува двигателя внутреннего сгорания путем всасывания воздуха, сжатия его отработавшими газами двигателя в волновом обменнике давления и последующего охлаждения сжатого воздуха, отличающийся тем, что, с целью повьпаения экономичности двигателя путем рационального использования воздуха, в процессе всасывания воздух делят на два потока, первый из которых используют в качестве охладителя, направляют в волновой обменник давления и выпускают из последнего вместе с отработавшими газами, а второй подают в обменник давления непосредственно и после сжатия в нем охлаждают .

2.Способ ПОП.1, отличающий с я тем, что количество воздуха в первом потоке выяерживсиот на ., номинальном режиме работы двигателя равным 40% от суммарного количества воздуха в двух потоках.

3.Устройство для осуществления способа по П.1, содержгидее волновой обменник давления, снабженный всасывающим патрубком и воздухонапорной магистралью, подключенными к первой торцовой плиты, и каналами подвода и отвода отработавших газов двигателя, подключенными к окнам t; второй торцовой плиты, и воздухоотделитель с охлаждаемыми и подогреваекыми поверхностями, последние из которых располоя ены в врэдухонапорной

5 магистрали, отличающееся тем, что, всасывающий патрубок разделен на два отсека (первый и второй), окна в торцовых плитах выполнены

с возможностью сообщения первого от0сека с каналом отвода отработавших газов, а второй - с воздухонапорной магистралью, и охлаждаекые поверхнос-. ти воздухоохладителя размещены в первом отсеке всасывающего патрубка.

4.Устройство по п.З, о т л и 5

ч ающе е с я тем, что часть воздухонапорной магистрали с подогреваемыми поверхностями воздухоохладителя расположена в первом отсеке всасывающего патрубка.

0

5.Устройство по п.З, отличающееся тем, что воздухоохладитель выполнен рекуперативным с поперечным омьюанием охлаждаемой среды.

Источники информации,

5 принятые вовнимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке №2071585, кл. F 02 В 37/00, 1974.

;

да

(put.}