Устройство для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналистическихРеспублик он 937744(23) ПриоритетОпубликовано 2306,82, Бюллетень )19 23Дата опубликования описания 23.06.82 511 М Кп з Г 02 В 37/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯИзобрете строению, в зотурбинног мых преимущ новках длясд Ьк тась "е ие относится к двигателе частности к системам ганаддува ДВС, используественно в силовых устаранспортных средств. Известны устрбйства 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 коллектора, каждый из которых объединяет цилиндры с неперекрывающимися фазами выпуска 11Недостатком известных конструкций является то, что имеют место доста-" точно большие потери в индивидуальных каналах, подводящих газ к колесу турбины, и в зазорах между колесом турбины и языкомф корпуса турбины.Известны также устройства для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания с уменьшенными потерями. Прн этом разделяющая индивидуальные каналы перегородка (язык) выполнена с плавным увеличением ее толщины по мере приближения к выходной кромке и скруглением последней2).Однако в устройстве имеется недостаток, состоящий в неудовлетворительном согласовании турбины с двигателемвследствие несоответствия секций соплового аппарата длине и объему кана, -лов выпускного коллектора двигателя.При установке турбокомпрессораоСобенно на рйдных двигателях) надвигателе внутреннего сгорания с импульсной системой наддува индивидуальные каналы выпускного коЛЛектораотличаются длиной и, как следствие, 15 объемом. Это приводит к снижению эффективности системы газотурбинногонаддува за счет изменения формы импульса и падения давления в отсекеколлектора с большим объемом.20 Цель изобретения - повышение эффективности устройства для использования энергии отработавших газов.Поставленная цель достигается тем,что проходные сечения секций соплово го аппарата выполнены неравными, связанными с длиной каналов. коллектора,У - площади проходных сечений секций соплового аппарата;у у " объемы индивидуальных каналов коллекторов.На чертеже представлена схема устройства.Устройство состоит из колеса 1 турбины, привоущмого во вращение от ходящими газами двигателя. Газы подч водятся к колесу из корпуса турбины 2. Корпус турбины 2 импульсного типа имеет газоподводящие каналы 3 и 4, которые подводят газ к сопловому ай парату 5 (лопаточному или безлопаточному). Сопловой аппарат состоит из секций б и 7, Корпус 2 устанавливает-" ся непосредственно на выпускной кол-. лектор, состоящий из индивидуальных каналов 8 и 9 коллектора, каждый из которых объединяет цилиндры с.неперекрывающимися фазами выпуска и к которым рым подводятся отходящие газы от двигателя 10.Устройство работает следующим образом.Отходящие газы двигателя 10 поступают,в индивидуальные каналы 8 и 9 выпускного коллектора. При этом индивидуальные каналы коллектора объеди- Зр няют близкие по фазам выпуска цилиндры, например, для 4-х цилиндрового дизеля 1-й и 3-й цилиндры и 2-й и 4-й цилиндры. Проходя через соответствующие индивидуальные каналы коллекто ра, газ поступает в подводящие кана" лы 3 и 4 корпуса турбины 2, а затем. через соответствующие секции б и 7 соплового аппарата - на рабочее колесо 1 турбины. 40В устройствах для использования энергии отработавших газов при импульсной системе надцува увеличение объема коллектора (или одного из инl. дивидуалъных его каналов) пРЙВОдит к, 45 "снижению располагаемой энергии газа перед турбиной и, как следствие, к падению мощности турбины. Для получения максимальной эффективности устройства (при импульсной системе наддува) целесообразно выбирать минимальные объемы индивидуальных каналов выпускного коллектора 8 и 9. Однако (фиг.1) различные установки турбокомпрессора приводят к такому конструктивному. выполнению, когда длины .и соответственно объемы индивидуальных каналов могут существенно отличаться один от другого. При увеличении объема одного из каналов выпуск-. ного коллектора в этом канале имеет место большее падение давления и снижение располагаемой энергии газов пе, ред сопловым аппаратом, т.е, падениемощности турбины и давления надцуна 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 оВес" печивается выранниванием давлений газа перед турбиной за счет согласования проходных сечений секций соплового аппарата и объемов индивидуальных . каналов коллектора разной длины. Ус-. тановлено, что соотношениеЧ1 сА з+брсд у 1 кгде а и в - коэффициенты, причем а+в 1, является оптимальным, При этом удельный расход топлива улучшается на 1,5-2.Формула изобретенияУстройство для использования энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания преимущественно всистеме наддува, содержащее турбину,у которой сопловой аппарат разделенна секции, подключенные к цилиндрамдвигателя через индивидуальные каналы коллектора, каждый из которых объединяет цилиндры с неперекрынающимися фазами выпуска, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияэффективности, проходные сечения секций соплового аппарата выполнены не-.равными, связанными с длиной каналовколлектора следующим соотношением:а - +Ь,1,д Чз.кгде а и в - коэффициенты, причема+н =11си 1 , - площади проходных сечений секций соплового аппарата;МиУ - объемы индивидуальных каналов коллектора.Источники информации; принятые во внимание при экспертизе;1, Симсон А.Э. и др, Турбонаддув высокооборотных дизелей. М., Машиностроение, 1976, с.3.2, Авторское свйдетельстно СССР Р 566942, кл. В 02 В 37/02,1976,Составитель М.А.файнРедактор Л.Гратилло Техред А. Ач Корректор А ДзяткоВЕ ВВЕ е жШ Ш ВШ Е ЕВ Заказ 4408/46 Тираж 552 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 В жШЕВ В Ша тюФилиал ППП Патентфф., г.ужгород, ул.Проектная,4