Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02B37/00 

(5) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

I

Изобретение относится к машиностроению,, а именно к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом.

Известны двигатели внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, содержащие магистраль подвода отработавших газов; снабженную выходным диффузором; переходной цилиндрической трубой и входньм сужающимся каналом, к выходному участку которого подключен байпзсный трубопровод, связанный с воздухонапорной магистралью турбокомпрессора, при этом площадь сечения байпасного трубопровода в месте соединения с выходным участком превышает площадь сечения последнего в 1,3-3,0 раза, а отношение максимального сечения диффузора к минимальному составляет величину 1,5-3,5.

Такое выполнение канала выходной части выпускного трубопровода поз- .

воляет обеспечить эжекцию, которая .обусловливается понижением давления отработавших газов при входе в патрубок, что позволяет избежать заброса отработавших газов в байпасный трубопровод и через последний в цилиндры двигателя внутреннего сгорания П..

Однако объединение выходов цилиндров одним общим выпускным трубопроводом сообщает между собой цилиндры, в которых процессы выпуска перекрываются по фазе. Это создает условия заброса отработавших газов из цилиндров, в которых давление отработавших газов близко к максимальному значению, в цилиндры,в которых вэтот момент давление отработавших газов близко к минимальному значению. Последнее приводит к ухудшению очистки цилиндров и в конечном итоге снижает мощность двигателя.

Известны также двигатели внутреннего сгорания, содержащие турбокомпрессор, снабженный воздухонапорным и газоприемным патрубками, подключенные к последнему выходными сечениями под углом по меньшей мере одну пару выпускных трубопроводов дви гателя и трубу перепуска сжатого воздуха из воздухонапорного патрубк в газоприемный ,2.- . Однако, поскольку оси выходных сечений каналов выпускных трубопроводов перпен/: икулярны оси газоприемного патрубка, то направление потока выпускных газов, поступающих в патрубок из выпускных трубопроводов в направление потока перепускаемого воздуха, поступающего в патрубок иа трубы перепуска перпендикулярно оси канала патрубка,что приводит к гтрвороту на 90°ук93анных потоков выпуска емых газов и перепускаемого воздуха пр поступлении их на вход турбины турбоко прессора.Это создает значительное гид равлическое сопротивление потокам на входе в турбину и соответственно приводит к значительной потере нйпор потоков отработавших газов и перепускаемого воздуха, а следовательно, к понижению мощности турбины турбокомпрессора и всего двигателя в цело Кроме того, такое присоединение выпускных трубопроводов к газоприемному патрубку не позволяет создать эжекцию в выходных сечениях каналов выпускных трубопроводов, что приводит к забросу отработавших газов через трубу перепуская в цилиндры, что приводит к уменьшению эффективности и мощности двигателя.Целью изобретения является повышение эффективности и мощности двигателя внутреннего сгорания за счет уменьшения гидравлического сопротивления на входе в турбину. Поставленная цель достигается тем что труба перепуска подключена к газоприемному патрубку соосно, угол между касательной к оси каждого выпускного трубопровода в его выходном сечении и осью газоприёмного патрубка выполнен в пределах 1-22,5, а в их стыке отношение площади выходного сечения каждого выпускного трубопровода к площади поперечного сечения газоприемного патрубка турбокомпрессора выполнено равным 0,20,75. На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель внутреннего сгорания в вос мицилиндровом исполнении, общий вид; на фиг. 2 - газоприемный патрубок с присоединенными к нему двумя выпускными трубопроводами и трубы перепуска; на фиг. 3 - другой вариант газоприемного патрубка. Двигатель внутреннего сгорания содержит турбокомпрессор 1, воздухонапорный патрубок 2, газоприемный патрубок 3, два выпускных трубопровода ( и 5 и трубу 6 перепуска сжатого воздуха из воздухонапорного патрубка 2 в газоприемный, Двигатель содержит также блоки 7 и 8 цилиндров, два выпускных коллектора 9 и 10 и два впускных коллектора 11 и 12. Турбокомпрессор 1 состоит из компрессора 13 и турбины 1, к которой через диффузорный участок 1,5 подсоединен газоприемный патрубок 3. Воздухонапорный патрубок 2 через дополнительный трубопровод 16 подсое динен к трубе 6 перепуска и к впускным коллекторам 11 и 12. В предлагаемом двигателе труба 6 перепуска подключена к газоприемному патрубку 3 соосно, а углы 17 и 18 между касательными 19 и 20 к осям 21 и 22 выпускных трубопроводов k и 5 в ихзыходных сечениях 23 и 24, с осью 25 газоприемного патрубка 3 выполнены в пределах 1-22,5 . В стыках 26 и 27 отношение площадей выходных сечений 23 и 2 выпускных трубопроводов 4 и 5 к соответствующим им площадям поперечных сечений 28 и 29 газоприемного патрубка 3 турбокомпрессора 1 выполнено равным 0,2-0,75. Двигатель работает следующим образом. Отработавшие газы из блоков 7 и 8 цилиндров поступают в выпускные коллекторы 9 и 10, а затем через выпускные трубопроводы 4 и 5 и через газоприемный патрубок 3 в турбину 14, которая раскручивает компрессор 13Сжатый воздух поступает в воздухонапорный патрубок 2, а из него через дополнительный трубопровод 1б во впускные коллекторы 11 и 12 и в трубу перепуска 6. Подсоединение выпускных трубопроводов 4 и 5 к газоприемному патрубку 3, под указанными углами 17 и 18 обеспечивает направление потока отработавших газов в патрубке 3 практически вдоль его оси, что позволяет отработавшим газам без дополнительного поворота поступать на вход турбины It. Это приводит к уменьшению коэффициента гидравлического сопротивления потокам отработавших газов. Указанный угол ограничен величиной 22,5°, поскольку при увеличении величины угла свыше 22,5 резко повышаются гидравлические сопротивления

потоку отработавших газов при выходе их из выпускных трубопроводов и 5 в Патрубок 3. Так из данных проведенных экспериментов, увеличение указанного угла на 5свыше указанного предела приводит к увеличению коэффициента гидравлического сопротивления в два раза. Кроме того, указанное соотношение площадей выходных сечений 23 и 24 выпускных трубопроводов Ц и 5 относительно поперечных сечений 28 и 29 патрубка 3 в совокупности с выбранными углами 17 и 18 между касательными 19 и 20 и осью 25 патрубка 3 позволяет создать эжекцию в.выходном сечении 23 и 24 каждого выпускного трубопровода 4 и 5, что приводит к улучшению очистки цилиндров двигателя внутреннего сгорания от отработавших газов и продувки цилиндров сжатым воз/(ухом, поступающим от компрессора

13 во впускные коллекторы 11 и 12 двигателя внутреннего сгорания.

Уменьшение коэффициента гидравического сопротивления и улучшение чистки цилиндров от отработавших газов дает возможность повысить на

S-7% эффективный КПД и мощность двигателя внутреннего сгорания,

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания содержащий турбокомпрессор, снабженный воздухонапорным -и газоприемным

патрубками, подключенные к последнему выходными сечениями под углом по меньшей мере одну пару выпускных трубопроводов двигателя и трубу перепуска сжатого воздуха из воздухонапорного патрубка в газоприемный, отл-ичающийся тем, что, с цепью повышения эффективностиj труба перепуска подключена к газоприемному патрубку соосно, угол между

касательной к оси каждого выпускного трубопровода в его выходном сечении и осью газоприемного патрубка выполнен в пределах 1-22,5, а в их стыке отношение площади выходного

сечения каждого выпускного трубопровода к площади поперечного сечения газоприемного патрубка турбокомпрессора выполнено равным OJ5-075. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

кл.Р 02 В 37/00, 21.05.79.

кл. F 02 В 37/00, опублик. 1979.

fS