Устройство для подвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания к турбокомпрессору наддува Советский патент 1982 года по МПК F02B37/02 

I

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестро ению, а именно к выпускным системам двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, применяемым на тракторах и сельхозмашинах.

Известны устройства для подвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания к турбокомпрессору наддува, содержащие по меньшей мере одну пару коллекторов, каждый из которых подсоединен к выхлопным органам цилиндров с неперекрывающимися фазами и к отдельному каналу газоподводящего корпуса турбокомпрессора l .

Такие устройства позволяют использовать в турбокомпрессоре энергию импульсов давления отработавших газов. Однако из-за переменного давления газов энергию импульсов нельзя использовать в турбине с мамгсимальным кпд.

Известны также системы с преобразователями импульсов давления в постоянное повышенное давление газов перед турбокомпрессором.

Известно устройство, в котором преобразователь импульсов снабжен смесительной камерой, к, которой один из коллекторов подключен через промежуточный канал и суживающееся сопло, а второй - через промежуточный

10 канал и суживающий кольцевой канал, охватывающий сопло| 22 .

В известном устройстве каналы выполнены в виде параллельных трубопроводов, а смесительная камера вы15полнена в виде промежуточной емкости. Первое обстоятельство ограничивает возможность уменьшения габаритов, а второе не позволяет повысить эффективность использования импульсов дав20ления.

Цель изобретения - повышение эффективности и упрощение конструкции. Для достижения поставленной цели коллекторы расположены на одно оси, преобразователь импульсов уста новлен перпендикулярно к оси коллек торов, первый канал выполнен в виде коленообразного конфузорно-диффузор ного патрубка с максимальным сечением в месте максимальной кривизны, а второй - в виде охватывающего последний ответвления от коллектора, причем смесительная камера выполнена суживающейся и отношение высоты суживающегося сопла к высоте преобразователя импульсов выполнено в пределах 0,2-0,5j Коленообразный патрубок может бы выполнен в виде элемента крепления коллекторов друг к другу. Ма чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Выпускная магистраль 1 содержит два коллектора 2 и 3, расположенных на одной оси и соединенный коленообразным патрубком k. Каждый колле тор подсоединен к цилиндрам с непер крывающимися фазами,установленными блоке 5 двигателя. Канал 6 патрубка выполнен диффу зорно-конфузорным и является продолжением коллектора 2. Канал 7 выполнен в виде ответвления от кол лектора 3 и частично охватывает ка нал 6. Во впускном сечении 8 патру ка его ось 9 совпадает с осью 10 выпускного участка 11 коллектора 2. Газоприемный патрубок турбокомпрессора 12 связан с коллекторами; через преобразователь 13 импульсов, к смесительной камере 14 которого Коленообразный патрубок подклю чен через суживающееся сопло 15 а нал 7 через кольцевой зазор, охватывающий это сопло. При этом отношение высоты h сопла к полной высо те Н преобразователя 13 импульсов выполнено равным Q,2-0,5. В процессе работы двигателя отработавшие газы из цилиндров с , неперекрывающимися фазами по.ступаю в коллекторы 2 и 3- Из одного коллектора газы поступают в патрубок а из другого - в канал 7- Совпадение осей патрубка и коллектора обеспечивает минимальные гидравлические потери при переходе газов и коллектора в патрубок. Конфузорнодиффузорный закон изменения сечения патрубка позволяет обеспечить поворот.потока газов на 90 с высокой мгновенной скоростью при минимальных потерях. Минимальные потери достигаются при расположении максимального, сечения патрубка в месте максимальной кривизны. Газы из коллектора 3 поступают в канал 7- При .этом из-за поворота потока и наличия дополнительного сопротивления в виде патрубка k в начальном сечении канала 7 имеет место существенная неравномерность эпюры скоростей. Для ее выравнивания канал 7 выполнен с постоянным сенением на длине не менее одного диаметра.. Истечение газов в смесительную камеру через сопло 15 и охватывающий его кольцевой канал происходит поочередно в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.. 1При этом поток с увеличенной скоростью эжектирует поток с пониженной скоростью, что позволяет не только сгладить пульсации давления перед турбиной, но и способствует очистке цилиндров от отработавших газов. Выполнение смесительной камеры суживающей способствует высокой эффективности смешения потоков. При этих условиях соотношение высот сопла и преобразователя импульсов в пределах 0,2-0,5 позволяет полностью уравнять давление на входе в турбокомпрессор 12 и обеспечить минимальные габариты. Предлагаемая конструкция позволяет также сократить число элементов крепления выпускной системы двигателя друг к другу, так как роль одного из элементов выполняет патрубок . Патрубок i снабжен фланцем с отверстиями, который соединен с соответствующим фланцем коллектора 3.- Центровка осуществляется за счет кольцевого выступа в сечении 8, выполненного заодно с патрубком 4. При этом отверстия во фланце патрубка по диаметру больше, чем отверстия во фланце коллектора 3. Это обеспечивает возможность сборки и уплотнения газового стыка при минимальных габари тах, что особенно важно для двигателей сельскохозяйственных машин. Формула изобретения 1. Устройство для подвода отработавших газов двигателя внутреннего