Выпускной коллектор двигателяВНуТРЕННЕгО СгОРАНия C НАддуВОМ Советский патент 1981 года по МПК F02B37/02 

(54) ВЫПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ сгорания и ухудшая топливную экономичность двигателя. Кроме того, вьшускной коллектор двигателя с таким преобразователем импульсов малоэффективен или совершенно не пригоден для многоцилиндровых дизелей с числом цилиндров, не кратным четырем, особенно .для турбокомпрессора с однозаходной турбиной, которая имеет более высокий КПД по Сравнению с паргщальным подводом газов. Цель изобретения - уменьшение потерь, рас полагаемой энергии выпускных газов двигателя внутреннего сгорания. Указанная цель достигается тем, что разделитель потоков выполнен в виде двух групп пластин разной длины, чередующихся между собой, установленных радиально и образующих секторнь1е камеры, каждая из которых связша с выпускным трубопроводом, причем длина пластин одной группы составля ет 0,65-0,75 от длины пластин второй группы, а один из выпускных трубопроводов расположен в преобразователе импульссж по оси конфузора. При этом площадь выходного сечения конфузорного участка выполнена в соответствии с соотношением f (0,81-0,83) (1 + V ) где Ртах - эффективное проходное сечение при полном открытии выпускных органов одного цилшщра; Ч - отношение суммарного время-сечения одновременно открьяых вы пускных органов к время-сечению выпускных органов одного цилин ра; f- площадь выходного сечения конфузорного участка. На фиг. 1 представлен описываемый выпускной коллектор двигателя с четным количеством объединяемых трубопроводов общий вид, на фиг. 2 - сечение А-А входного учас тка преобразователя импульсов на фиг. Г, на фиг. 3 - входной участок с нечетным кохшчеством объединяемых трубопроводов, общий вид; на фиг. 4 - то же, сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - то же, сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - графически изображено перекрьпие время-сечения выпускных органов 8-ми цилиндрового двигателя; на фиг. 7 - графически изображено время-сечение выпуск ных органов 14-ти цилиндрового двигателя. Описываемый выпускной коллектор, например для 8-ми цилиндрового двигателя, включает в себя выпускные органы (не показаны) цилиндров 1, подключенные через выпускные патрубки 2 к выпускным трубопр водам 3 и к общему преобразователю 4 импульсов выпуска, снабженному выпускным даффузорным 5, переходным цилиндрическим 6 и входным конфузорным 7 участками. Кон фузорный участок 7 с установленным в нем разделителем 8 потоков представляет из себя смеситель 9 газовых потоков. Разде1штель 8 потоков выполнен в виде двух групп пластин 10 и 11 различной длиньц которые образуют секторные камеры 12. Вьшускные трубопроводы 3 объединяют попарно выпускные органы со смаценными фазами выпуска. Преобразователь 4 импульсов своим выходным диффузорным участком 5 подключен к уравнительной емкости 13 и к агрегату наддува 14. Один из трубопроводов расположен в преобразователе импульсов по оси конфузора и снабжен соплом 15. Выходное сечение 16 конфузорного участка 7 имеет вполне определенное значение своей площади. Выходные сечения f трубопроводов 3 связаны непосредственно с секторными камерами 12, которые образованы пластинами 10 и 11, установленными радиально и чередующимися между собой в конфузорном входном участке 7 смесителя 9. Длина пластин первбй группы 10 для обеспечения оптимальной скорости потока в выходномЧечении секторных камер 12 выбрана в диапазоне 0,65-0,75 от длины пластин второй группы 11. Проходное сечение f, выпускных патрубков 2 и трубопроводов 3 выбирают в зависимости от степени .-форсировки двигателя по давлению наддува и частоте вращения коленвала в следующих пределах Ртах f „ 6 F, 1 rjDie Fp FfTiax соответственно геометрическое и эффективное проходное сечение при полном открытии выпускных органов одного цилиндра. Выходное сечение 16 конфузорного участка 7 выполнено в соответствии с соотношениемf (0,81-0,83) (1 + 4-5.) Fmax, где -f - площадь выходного сечения конфу зорного участка; отношение суммарного время-сечения одновременно открытых выпускных органов к время-сечению выпускных органов одного цилиндра. Величина Vj. представляет собой относительную ве;шчину время-сечения перекрываемых фаз вьшуска цитандров, объединяемых секторными камерами 12 за полный период открытия t;j выпускных органов одного цилиндра. Для 8-ми цилиндрового двигателя перекрытие время-сечений выпускных органов за период t. приведено на фиг. 6, где по оси ординат отложено проходное сечение F , а по оси абсцисс - период открытия выпускных органов t. Величина Y. для рассматрив емого примера определяется планиметрированием плацадей под кривыми, a,,e, т.е. Y о- , где а,Ь Ci - время-сечение выпускных органов различнвис цилиндров. Коэффициент 0,81-0,83 в приведенном выше соотношении является экспериментальной величиной оптимального сужения проходного сечения каждой секторной камеры 12 для обеспечения оптимальной эжекции пассивного потока активным на срезе пластин первой группы 10 н справедлив для всех типов дизелей. Величины Fmax и выбираются с учетом конструктивных параметров конкретной -CHcfe мы газораспределе1й1я рассматриваемого дизеля. Следовательно, соотношение для определения выходного сечения f секторных камер 12 носит обобщающий характер к приемлемо для всех типов дизелей. Угол сходимости а и длина & конфузорного входного участка 7 смесителя 9 приняты из условия обеспечения минимальной потери напора и находятся в пределах; а 40-60°; Е 0,565 YfT Работа вьшускного коллектора двигателя внутреннего сгорания с наддувом заключается в следующем, Отработавшие газы в порядке, работы цилиндров поступают по вьшускным патрубкам ;2 к трубопровода:м 3, по которым подходят к секторным камерам 12. Приданная секторным камерам 12 форма тел вращения (фиг.2) соосных с выходными сечениями трубопроводов 3, снижает входное сопротивление и обес печивает снижение потери напора при прохождении через них выпускных газов. Предлагаемое изобретение преобразования импульсов выпуска многоцилиндрового двигателя обеспечивает подвод выпускных газов к однозаходной турбине, которая обладает большим КПД (по сравнению с многозаходной) в результате уменьшения вентиляционных потерь. Кроме того, ; оно пригодно как для четнсмО количества трубопроводов 3, объединякяцих вьшускные патрубки двух цилиндров (фиг. 1 и 2), так и нечетного. На фиг. 3 представлен о&ций вид входног участка 7 смесителя 9 многокамерного преоб разователя импульсов 4, выполненного для нечетного количества трубопроводов 3. Оснсю ным отличием в этом случае является то, что один из трубопроводов 3 размещен в центре входного участка 7 и снабжен соплом 15. Остальные же трубопроводы 3 связаны с сек торнылто камерами 12. Угол сходимости српла 15 центрального трубопровода 3 выполнен равным углу сходимости Q конфузорного входного участка 7 смесителя 9. Выходное сечение fд и протяженность сопла 15 выполнены равнымиfc (0,81-0,83) Fmax, ( Конструктивные соотношения f.,, f, Е и а рассматриваемого выпускного коллектора комбинированного ДВС с нечетным количеством трубопроводов 3 определяются по ранее прчведен1п 1М соотношениям. Перекрытие время-сечений выпускных клапанов для 14-ти цилиндрового двигателя, графически представлено на фкг. 7. Положительный зффект от реализации предлагаемого выпускного коллектора может найти отражение в уменьшении спотерь располагаемой энергии, так как конструкция предлагаемого многокамерного преобразователя импульсов обеспечивает подвод выпускных газов к однозаходной турбине с меньшими вентиляционными потерями. В. результате объединения одним преобразователем импульсов предлагаемой многокамерной конструкции более четырех цилиндров, происходит наиболее полное выравнивание профиля скоростей потоков газа на входе в диффузор, что способствует повышению зффективности преобразования кинетической энергии выпускных газов в давление и, следовательно, снижает потери располагаемой энергии газа в период транспортировки его к турбокомпрессору налдува. Расширение поверхности соприкосновения взаимодействия активных и пассивных потоков на входе в смеситель усиливает эжекционный эффект, понижающий гфотиводавление поршню в момент выпуска газов из объехщняемых секторными камерами цилиндров, что уменьшает отрицательную работу насосных ходов и, следовательно, повышает топливную зкономкчность двигателя. В результате усиления зжекционного эффекта улучшается качество газообмена и индикаторные показатели двигателя внутреннего сгорания. Наиболее полное использование располагаемой энергии выпускных газов, например для дизелей типа 8ЧН9, 5/10, может обеспечить снижение срёднеэксплуатационного расхода топлива на 3 г/з- л.с -ч, что при выпуске дизелей 2000 шт, в год даст экономический эффект в сумме 350000 рублей. 78 Формула изобретения 1.Вьшускнойколлектор I двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащий выпускные трубопроводы, каждый из которых объединяет попарно выпускные органы со омещенными фазами выпуска и подключен к общему преобразсиателю импульсов, снабженному выпускным диффузорным, переходным цилиндрическим и входным конфузорным учас камн и разделителем потоков, устаисяленным в кстфузорном участке, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения потерь располагаемой энергии, разделитель потоков выпол нен в виде двух групп пластин разной длины, чередукщихся между собой, установленных радизльно и образующих секторные камеры, каж дая И- которых связана с выпускным трубопроводом, причем длина пластин одной группы составляет 0,65-0,75 от длины пластин вторЫ1 группы. 2.Коллектор по п. 1,отличающий с я тем, что плснцадь выходного сечения конузорного участка выполнена в соответствии соотношением f (0,81-0,83) (1 + Уд) Fmax. е Fmax - эффективное проходное сечение при полном открытии выпускных органов одного цилиндра; У„- отношение суммарного время-сечения одновременно открьггых выпускных органов к время-сечению выпускных органов одного цилиндра; f- площадь выходного сечения :кон фузорного участка. 3. Коллектор по пп. 1 и 2, о т л и ч а юи и с я тем, что один из выпускных трубооводов расположен в преобразователе имльсов по оси конфузора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патеит Франции N 2147426, кл. FO N7/00, ублик.1973.

Iput. f -Н 7 riff f /////АА

П 14 / (Pltt.3

Jf (fut. f