Устройство для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02B37/02 

Изобретение относится к двигателе- , строению, в частности к системам газотурбинного наддува ДВС, используемых преимущественно в силовых установках для транспортных средств.

Известны устройства для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, преиму-; щественно в системе наддува, содержащие турбину, у которой сопловой аппарат разделен на секции, подключен-, ные к цилиндрам двигателя через индивидуальные каналы кЬ 1лектора, каждый из которых объединяет цилинщял с неперекрывакхцимися фазами выпуска },

Недостатком известных конструкций является то, что имеют место достёточно большие потери в индивидуальных каналах, подводящих газ к колесу турбины, и в зазорах между колесом турбины и языком корпуса турбины.

Известны также устройства для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с уменьшенными потерями. При этом разделяющая индивидуальные каналы перегородка (язык) выггалнена с плав ным увеличением ее толщины по мере

приближения к выходной кромке и скругле ни ем по ел ед и ей 12

Однако в устройстве имеется недостаток, состоящий в неудовлетворительном согласовании турбины с двигателем Ш дедствие несоответствия секций соплового аппарата длине и объему каналов выпускного коллектора двигателя.

При установке турбокомпрессора

10 (Особенно на рйдных Двигателях) на двигателе внутреннего сгорания с импульсной системой наддува и ндивйдугшьные каналы выпускного KoJifleiif&pa от.пичаются длиной и, как следствие, 15 объеьюм. Это приводит к снижению эффективности системы газотурбинного наддува за счет изменения формы импульса и падения давления в отсеке коллектора с большим объемом.

20

Цель изобретения - повышение эффективности устройства для использования энергии отработавших газов.

Поставленная цель достигается тем, что проходные сечения секций сопловр 25го аппарата выполнены неравными, связанными с длиной каналов, коллектора следующим соотнсннением

гсА гДе а и в - коэффициенты, причем а+в 1 ; 1СА 2СА площади проходных сечений секций соплового аппарата;/ ViK объемы индивидуальных ка налов коллекторов. На чертеже представлена схема устройства. Устройство состоит из колеса 1 .турбины, приводимого во вращение отходящими газами двигателя. Газы под- водятся к колесу из корпуса турбины 2, Корпус турбины 2 импульсного типа имеет газоподводящие каналы 3 и 4, которые подводят газ к сопловому afiпарату 5 (лопаточному или безлопаточ ному) . Сопловой аппарат состоит из сек1Ц1й 6 и 7. Корпус 2 устанавливается непосредственно на выпускной коллектор, состоящий из индивидуальных канс1лов 8 и 9 коллектора, каждый из которых объединяет цилиндры с.непере крывающимися фазами выпуска и к котор рым подводятся отходяодае газы от дви гателя 10. Устройство работает следующим образом. Отходящие газы двигателя 10 посту пают, в индивидуальные каналы 8 и 9 выпускного коллектора. При этом инди видуальные каналы коллектора объединяют близкие по фазам выпуска цилинд ры, например, для 4-х цилиндрового д зеля 1-й и 3-й цилиндры и 2-й и 4-й цилиндры. Проходя через соответствующие индивидуальные каналы коллекто- ра, газ поступает в подводящие каналы 3 и 4 корпуса турбины 2, а затем. через (йоответствующие Ьекции б и 7 соплового аппарата - на рабочее коле со 1 турбины. В устройствах для использования энергии отработавших газов при импульсной системе наддува увеличение объема коллектора (или одного из индивидуальных его каналов) прйводи.т к С№И жению располагаемой энергии газа перед турбиной и, как следствие, к падению мощности турбины. Для получения максимальной эффективности уст ройства (при импульсной системе наддува) целесообразно выбирать минимальные объемы индивидуальных каналов выпускного коллектора 8 и 9. Однако (фиг.1) различные установки тур бокомпрессора приводят к такому конструктивному выполнению, когда длины и соответственно объемы индивидуальных каналов могут существенно отличаться один от другого. При увелаче.нии объема одного из каналов выпускного коллектора в этом канале имеет место большее падение давления и -снижение располагаемой эрергии газов пе- ред сопловым аппаратом, т.е. падение мощности турбины и давления наддува при сохранении насосных потерь на том же уровне. Возрастают также потери на перетечку газов между каналами из-за возникновения значительной дополнительной неравномерности давлений. Повышение эффективности устройства для использования энергии отработавших газов и двигателя в целом обеспечивается выравниванием давлений газа перед турбиной за счет согласования проходных сечений секций соплового аппарата и объемов индивидуальных. каналов коллектора разной длины. Установлено, что соотношение гсА где а и в - коэффициенты, причем , является оптимальным. При этом удельный расход топлива улучшается на 1,5-2%. Формула изобретения Устройство для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания преимущественно в системе наддува, содержащее турбину, у которой сопловой аппарат разделен на секции, подключенные к цилиндрам двигателя через индивидуальные каналы коллектора, каждый из которых объединяет цилиндры с неперекрьшающимися фазами выпуска, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, проходные сечения секций соплового аппарата выполнены не-: равными, связанными с длиной каналов коллектора следующим соотношением llcA., где а и в - коэффициенты, причем г проходных сече- . НИИ секций соплового аппарата объемы индивидуальных каналов коллектора. Источники информации) принятые во внимание при экспертизе; 1.Симеон А.Э. и др. Турбонадцув высокооборотных дизелей. М., Машиностроение, 1976, с.З. 2.Авторское Ьвидетельство СССР 5669,42, кл. f 02 В 37/02,1976.