Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДЦУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее две последовательные ступени сжатия, подключенные к воздухонапорной магистрали, и две связанные с ними параллельные ступени расширения, из которых по меньшей мере одна подключена к выхлопному кьллектору двигателя и обе снабжены трубопроводами впуска расширяющегося и выпуска отработавшего рабочего тела, о т л .и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьяиения эффективности путем увеличения утилизации тепла выхлопных газов двигателя, устройство дополнительно снабжено теплообмспНИКОМ , обе ступени сжатия и обе ступени расширения рыполнсны заодно в виде волнсвого обменника давления с ячейками первой и второй ступеней сжатия, у которого к выхлопному коллектору двигателя подключен трубопровод впуска расширяющегося рабочего тела в ячейки первой ступеньсжатия , а трубопровод впуска расширяющегося рабочего тела в ячейки второй ступени сжатия выполнен в виде ответвления из воздухонапориой г™ %; ascsj магистрали, и теплообменник включен греющими и нагреваемыми поверхностяM i в ответвление и в трубопровод выk5K%t & пуска отработавшего рабочего тела из ячеек первой ступени соответственно. /

СОЮЗ СОНЕТСНИХ соцИАлистиче сии х

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 35474 10/25-06 (22) 04.02,83 (46) 07.05.84. Вюл. № t7 (72) Д.А. Нунштуков,. А.H. Ляшенко, В.В. Сманцер, Н.И. Зацеркляный и К.В. Беляков (7 1) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н.E. Жуковского (53) 621,43.052(088.8) (56) 1. Патент СССР ¹ 900820, кл. F 02 В 37/00,. 1977.

2. Патент США ¹ 3559397, кл. 60-13, опублик. 1971. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее две последоватедьные ступени сжатия, подключенные к воздухонапорной магистрали, и две связанные с ними параллельные ступени расширения, из которых по меньшей мере одна подключена к выхлопному коллектору двигателя и обе снабжены

3(Я3 Г 02 В 37 00. F 02 В 33/42 трубопроводами впуска расширяющегося и выпуска отработавшего рабочего тела, о т л и ч а ю щ е е с я тем„ что, с целью повышения зффективности путем увеличения утилизации тепла выхлопных газов двигателя, устройство дополнительно снабжено теппообменником, обе ступени сжатия и обе ступени расширения выполнены заодно в виде волнсвого сбменника давления с ячейками первой и второй ступеней сжатия, у которого к выхлопному коллектору двигателя подключен трубопровод впуска расширяющегося рабочего тела в ячейки первой ступени сжатия, а трубопровод впуска расширяющегося рабо чего тела в ячейки второй ступени сжатия выполнен в виде ответвления из воздухонапорпой магистрали, и теплообменник включен греющими и нагреваемыми поверхностя— к» в ответвление и в трубопровод выпуска отработавшего рабочего тела из ячеек первой ступени соотгетственно.

1090905 2

30

50

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам для наддува двигателя внутреннего сгорания.

Известно устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее две последовательные ступени сжатия, подключенные к воздухонапорной магистрали, и две связанные с ними последовательные ступени расширения, из которых ступень высокого давления подключена к выхлопному коллектору двигателя. При этом вторая ступень расширения и первая ступень сжатия выполнены в ниде волнового обменника давления, а ступени сжатия и расширения высокого давления вЂ, в виде турГ>окомпрессора. Между ступенями расширения может быть установ.лен промежуточный подогреватель Г1 3.

Выполнение ступени низкого давления в виде волнового обменника давле ния позволяет сократить длительность переходных режимов, а наличие теплообменника позволяет полнее использовать тепло выхлопных газов и сни1 зить температуру перед турбокомпрессором. Однако из-эа последовательного включения ступеней расширения величина утилизации тепла выхлопных газов во второй ступени расширения невелика и с.очетание в виде последовательных ступеней машин разного типа усложняет их совместную работу на перЕменных режимах.

Известно также устройство.для наддува двигателя внутреннего .сгорания, содержащее две последовательные ступени сжатия, подключенные к воэдухонапорной магистрали, и две связанные с ними параллельные ступени расширения, иэ которых по меньшей мере одна подключена к выхлопному коллектору двигателя и обе снабжены трубопроводами впуска расширяющегося и выпуска отработавшего рабочего тела., В устройстве вторая ступень расширения также подключена к выхлоп ному коллектору f2), Выполнение обеих ступеней расширения параллельными облегчает работу устройства на переменных режимах, но в известном устройстве обе ступени наддува выполнены в виде турбокомцре соров, в связи с чем длительность переходных режимов вьпие, чем у устройства с волновым обменником давления, Кроме того, устройство не предусматривает также утилизации тепла выхлопных газов двигателя.

Целью изобретения является повышение эффективности путем увеличения утилизации тепла выхлопных газов двигателя.

Для достижения поставленной цели устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее две последовательные ступени сжатия, подключенные к воздухонапорной магистрали, и две связанные с ними параллельные ступени расширения, иэ которых по меньшей мере одна подключена к выходному коллектору двигателя и обе снабжены трубопроводами впуска расширяющегося и выпуска отработаншего рабочего тела, дополнительно снабжено теплообменником, обе ступени сжатия и обе ступени расширения выполнены заодно в виде волнового обменника давления с ячейками первой и второй ступеней сжатия, у которого к выхлопному коллектору двигателя подключен трубопровод впуска расширяющегося рабочего тела в ячейки первой ступени сжатия, а трубопровод впуска расширяющегося рабочего тела в ячейки второй ступени сжатия выполнен в виде ответвления от воздухонапорной магистрали, и теплообменник включен греющими и нагреваемыми поверхностями B осветвление и в трубопровод выпуска отработавшего рабочего тела из ячеек ступени соответственно.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 расчетная схема двухступенчатого волнового обменника давления.

Ступень 1 сжатия низкого давления и ступень 2 сжатия высокого давления выполнены в ниде ячеек волнового обменника 3 давления и подключены к воздухонапорной магистрали 4 двигат теля 5 внутреннего сгорания. Воэдухонапорная магистраль 4 выполнена с ответвлением 6, которое служит трубопровоцом подачи расширяющегося рабочего тела в ячейки второй ступени сжатия (ступени 2 высокого давления) .

Теплообменник 7 включен своими греющими поверхностями в ответвление

6, а нагреваемыми — в трубопровод 8 выпуска отработавшего рабочего тела иэ ячеек первой ступени 1 сжатия.

Элементы 9 и 10 на расчетной схеме иммитируют ступени расширения.

ВНИКНИ Заказ 3038/32 Тираж 524 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4

В процессе работы двигателя выхлопные газы, попадая в ячейки первой ступени сжатия, осуществляют сжатие воздуха, поступающего в ячейки из атмосферы. Дальнейшее сжатие воздуха происходит в ячейках второй ступени 2 сжатия высокого давления и поступает в воздухонапорную магистраль 4. Расширяющимся рабочим телом в ячейках 2 высокого давления служит сжатый воздух, поступающий в них по ответвлению 6 через теплообменник 7.

Такое устройство обменника давления позволяет использовать отработавшие в двигателе газы для сжатия воздуха только в первой ступени обменника — в ступени низкого давления. Поэтому отработавшие газы двигателя на входе в обменник давления имеют низкое избыточное давление, т.е. обеспечивается рабочий процесс

90905 ф в цилиндрах двигателя с более гол= ным расширением, чем при наддуве от турбокомпрессоров. При этом одновременно происходит уменьшение работы выталкивания. Для сжатия воздуха г ступени высокого давления используется часть этого же воздуха. Чтобы этот процесс оказался возможен„ к снижающему возпчху необходимо под ":

1О ти добавочную энергию, для чего и служит теплообменник 7, в котор;::-: горячие отработавшие газы, выход:: щие из ступени низкого давления об: менника, отдают тепло сжима.ощему воздуху, подаваемому в ступень гыс. кого давления обменника.

bs агодаря этому теряемое об.-:: о тепло отработавшего рабочего тела утилизируется для совершения полез2п ной работы и эффективность устройства повышается.