Двигатель внутреннего сгорания преимущественно с газотурбинным наддувом

 

Изобретение может быть использовано в выпускных системах двигателей. Цель изобретения - уменьшение сопротивления выпуску газов. Двигатель содержит цилиндры 1 с выпускными патрубками 2, которые подключены под острым углом α к выхлопному коллектору 3 выходными участками 4-9, обращенными к открытому торцу 10 коллектора 3. Последний выполнен с двумя участками, первый 11 из которых имеет постоянное сечение, а второй 12 расширяется под углом b к открытому торцу, который подключен к входному патрубку 13 газовой турбины. Выпускные патрубки 2, подключенные к первому участку 11 коллектора 3, выполнены с выходными участками 4, 5 и 6 постоянного сечения, а выпускные патрубки 2, подключенные к второму участку 12 коллектора 3, выполнены с суживающимися выходными участками 7, 8 и 9. Фазы выпуска цилиндров выполнены с чередованием выпуска через каждый патрубок постоянного сечения после выпуска через суживающийся патрубок. Чередование выпусков через суживающиеся патрубки и патрубки с постоянной площадью проходного сечения обеспечивают уменьшение сопротивления выпуску за счет создания эжекционного эффекта, а также выравнивание сопротивления выпуску, что способствует равномерному наполнению цилиндров свежим зарядом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к выпускным системам двигателей. Цель изобретения - уменьшение сопротивления выпуску газов. На фиг. 1 показан двигатель с шестью цилиндрами, вид сверху; на фиг. 2 - то же, с четырьмя цилиндрами, вид сбоку. Двигатель внутреннего сгорания содержит цилиндры 1 с выпускными патрубками 2, которые подключены под острым углом α к выхлопному коллектору 3 и выходным участкам 4-9, обращенным к открытому торцу 10 коллектора 3. Последний выполнен с двумя участками, первый 11 из которых имеет постоянное сечение, а второй 12 расширяется под углом β к открытому торцу, подключенному к выходному патрубку 13 газовой турбины. Выпускные патрубки 2, подключенные к первому участку 11 коллектора 3, выполнены с выходными участками 4, 5 и 6 постоянного сечения, а выпускные патрубки 2, подключенные к второму участку 12 коллектора 3, выполнены с суживающимися выходными участками 7, 8 и 9. Фазы выпуска цилиндров выполнены с чередованием выпуска через каждый патрубок постоянного сечения после выпуска через суживающийся патрубок. Минимальная площадь S₁ проходного сечения суживающегося участка выпускного патрубка составляет 1,0-1,5 площади минимального проходного сечения выпускного канала, выполненного в крышке цилиндра 1 с одним каналом, и 0,7-0,95 минимальной площади суммы проходных сечений двух выпускных каналов крышки цилиндров. Площадь S₂ проходного сечения выпускного патрубка с постоянной площадью составляет 1,75-2,1 площади минимального проходного сечения выпускного канала в крышке цилиндров с одним каналом 0,9-1,5 минимальной площади суммы проходных сечений двух выпускных каналов крышки. Площадь минимального проходного сечения S₃ коллектора 3 в месте соединения с суживающимся участком 9 выпускного патрубка выполнена на менее 0,85 площади S₂. Расширение коллектора 3 в плоскости, проходящей через оси суживающихся участков выпускных патрубков, выполнено с углом β в пределах 2-8^о в сторону открытого торца 10. Расширение выполнено за счет стенки, противоположной выпускным патрубкам, что уменьшает на 1-4 угол α между осью выходных участков 7, 8 и 9 и осью коллектора 3 в месте расширения. Двигатель работает следующим образом. В конце процесса расширения отработавшие газы по выпускному каналу крышки цилиндров через выпускной патрубок и выходной участок 4 с постоянным сечением поступают к открытому торцу 10 выхлопного коллектора 3. Сопротивление выпуску при этом складывается из сопротивления выпускного канала, выпускного патрубка, выходного участка 4 и коллектора 3 и примерно в два раза больше, чем сопротивление выпуску из ближайшего к открытому торцу 10 цилиндра. Расширение коллектора 3 к открытому торцу создает диффузорный эффект, при этом скорость газа уменьшается, а давление возрастает. В результате уменьшается сопротивление выпуску из цилиндров, удаленных от открытого торца 10. Следующий выпуск отработавших газов осуществляется из цилиндра с суживающимся участком 7 выпускного патрубка. Отработавшие газы с большой скоростью поступают непосредственно к открытому торцу 10 выхлопного коллектора 3. При этом создаются повышенный импульс потока газов на турбину, а также эжекционный эффект. В результате повышается эффективность работы турбины и уменьшается противодавление выпуску следующего по порядку работы цилиндра. Чередование выпусков через суживающиеся патрубки и патрубки с постоянной площадью проходного сечения обеспечивают при указанных соотношениях площадей уменьшение сопротивления выпуску за счет создания эжекционного эффекта, а также выравнивание сопротивления выпуску по цилиндрам, что способствует равномерному наполнению цилиндров зарядом свежего воздуха, повышает эффективность сгорания топлива и равномерность работы цилиндров.

Формула изобретения

1. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО С ГАЗОТУРБИННЫМ НАДДУВОМ, содержащий цилиндры со смещенными фазами выпуска и с выпускными патрубками, подключенными под острым углом к выхлопному коллектору и обращенными к его открытому торцу, отличающийся тем, что, с целью уменьшения сопротивления выпуску, выхлопной коллектор выполнен в виде двух участков, первый из которых имеет постоянное сечение, а второй расширяется и примыкает к открытому торцу, выпускные патрубки, подключенные к первому участку, выполнены постоянного сечения, а выпускные патрубки, подключенные к второму участку, выполнены суживающимися, причем фазы выпуска цилиндров выполнены с чередованием выпуска через каждый патрубок постоянного сечения после выпуска через суживающийся патрубок. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что расширяющийся участок трубопровода выполнен с увеличением линейного размера в плоскости, проходящей через суживающиеся выпускные патрубки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---