Выпускная система двигателя внутреннего сгорания с наддувом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Р 02 В 37/02 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОП ТОРС В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР(53) 621.43.052-225,14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР В 700670,кл.Р 02 В 37/02 1978.2. Патент Японии В 26-6553, кл. 51 Р 52, опублик.1951 (прототип .(.54)(57) 1,ВЫПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВО содержащая по меньшей мере две коллекторные трубы с возрастающими по ходу газа диаметрами, каждая из которых снабжена входным диффузорным участком е подключена к трубе .большего диаметра через выходной учас 80 25908 А ток, причем последняя по ходу газа труба подключена к агрегату наддува, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные через выходные отверстия к диффузорным участкам коллекторных труб, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности, выходные отверстия по меньшец мере двух патрубков объединены в промежуточный трубопровод и последний выполнен в виде конфузора, а выходные участки коллекторных труб,кроме последней по ходу .газа, выполнены зауженными и расположены внутри диффузорных участков труб большего диаметра. е2. Система по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что каждый промежуточный трубопровод, кроме первого по ходу газа, подсоединен к зауженному выходному участку коллекторной трубы тангенциально.5с верстия к диффузорным участкам коллекторных труб, выходные отверстия16 по меньшей мере двух патрубковобъединены в промежуточный трубопровод и последний выполнен в виде конфузора, а выходные участкиколлекторных труб, кроме последней,15 по ходу газа, .выполнены зауженнымии расположены внутри диффузорныхучастков большего диаметра.Кроме того, каждый промежуточныйтрубопровод, кроме первого по ходугаза, подсоГсинен с зауженному выходному участку коллекторной трубытангенциально.Нафиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемой. выпускной25 системы для восьмицилиндрового двигателя,внутреннего сгорания с над.дувом; на фиг. 2 - вариант схемыым конструктивного использования выпускной системы.Выпускная система содержит цилиндЗ 0 ры 1 - 8, патрубки 9 - 16 выпускныхорганов ( не показаны) цилиндров 1 -8 и коллекторные трубы 17 в . 19с возрастающими по ходу газа диаметрами, Каждая Из труб 17 - 1935 снабжена одним иэ выходных диффуэорных участков 20 -22 соответственно и подключена к трубам 18 и 19.большего диаметра через Выходныеучастки 23 и 12, а последняя по ходу40 газа труба 19 подключена к наддувоч,:ному агрегату 25, Патрубки 9 - 16выпускных органовцилиндров 1 - 8подсоединены через выходные отверстия 26 - 29 к диффузорным участкам 20 . - 22 коллекторных труб 17 -19 Выходные отверстия (например26) по меньшей мере двух патрубков(например 9 и 10) объединены в Промежуточный трубопровод 30, выполненный в виде конфузора. Выходныеучастки 23 и 24 коллекторных труб17 и 18, кроме последней по ходугаза трубы 19, выполнены зауженными и расположены внутри диффузорных участков 21 и 22 труб 18 и 19большего даиметра, Кроме того, каждый. промежуточный трубопровод 30,кроме первого по ходу газа,подсоединен к эауженным участкам 23 и 24коллекторынх труб 17 и 18 танген 60 циально под углом =15-30,Выходные сечения Рий, угол схо-димости Ж, длины Ь и 1 соответствемно эауженных выходных участков 23и 24 коллекторных труб 17 и 18 и65 ПРОмежуточных трубопроводов 30 Изобретение относится к машиностроению, аименно, к двигателестрое-. нию, и, в частности, к устройству выпускных систем двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом.Известны выпускные систеьы двигателя внутреннего сгорания, содержащие по меньшей мере две коллекторные трубы, соединенные последовательно при помощи диффузорного участка, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные к коллекторным трубам, причем площадь проходного сечения каждой последующей по .ходу газа коллекторной трубы больше площади сечения предыдущей Ц.Однако в данных выпускных системах недостаточно используется энергия выпускных газов для создания эжекционного эффекта в зоне выпускных патрубков и для отсасывания ,газов иэ соседних патрубков.Известна также выпускная система двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащая по меньшей мере две коллекторные трубы с возрастающими по ходу газа диаметрами,каждая иэ которых снабжена входи диффузорным участком и подключена к трубе большего диаметра через выходной участок,причем последняя по ходу газа труба подключена н агрегату, наддува, и патрубки выпускных органов цилиндров, подсоединенные через выходные отверстия к диффузорным участкам коллекторых труб 2)Существенным недостатком указанной выпускной системы является прежде всего то, что каждый выпускной патрубок соединен с отдельной коллекторной трубой,что не дает возможности использовать эжекцию потока газов непосредственно От соседнего цилиндра. Кроме того, оси выпускных патрубков и коллекторных .труб расположены в одной плоскости, что приводит к пересечению потоков газов, вытекающих иэ выйускных пат= рубков, с основным потоком газа в коллекторе.Это приводит. к дополнительным аэродинамическим потерям, увеличению противодавления на выпус ке и,следовательно, к увеличению отрицательной работы насосных ходов и ухудшению экономичности работы двигателя.. Цель изобретения - повышение коэффициента работы выпускной системы эа счет использования энергии выпускных газов путем создания эжекционного эффекта.Указанная цель достигается тем, что в известной выпускной системе двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащей по меньше мере две коллекторыне трубы с возрастающими по ходу газа диаметрамй, каждая иэ которых снабжена входным диффузорным участком и подключена к трубе большего диаметрачерез выходной участок, причем последняя по ходу газа труба подключечена к агрегату наддува, и патрубки выпускных органов цилиндров,подсоединенные через выходные отвоздействием снижают противодавление на выпуске иэ цилиндров 1,3,6 и 8 и тем самым способствуют повышению продувки их .камер сгорания.Дальнейшее продвижение газов через промежуточный трубопровод 30: в коллекторные трубы 17 и 18 с зауженными выходными участками 23 и 24 и коллекторную трубу 19, последовательно соединенные диффузорными участками 20 - 22, к наддувочному агрегату 25 (при указанных соотношениях й и Ге) происходит прк. близительно при постоянной оптимальной скорости.В результате сохранения оптимального скоростного напора по всей длине выпускной системы снака : ются потери кинетической энергии газов, что обеспечивает более высокий крутящий момент турбины и, следовательно, более быстрый выход на требуемый режим работы дкзЕля.Снижение противодавления на вы-,. пуске и улучшение продувки камеры сгорания цилиндров 2,4,5 й 7 происходит за счет эжектирующего воздействия основного потока, создающего кольцевую зону пониженного давления между зауженными выходными 23 и 24 к входными диффуэорнымк 20 - .22 участками коллекторных трубопроводов. Для более полного использования,кольцевой зоны пониженного давления пульсирующие потоки газов из промежуточных трубопровОдоВ, кроме первого о ходу, газов, направлены тангенциально относительно основного потока выпускных газов.Для упрощения и снижения количества промежуточных коллекторныхтрубопроводов наиболее. удаленные от наддувочного агрегата 25 цилиндры 1,3 и 2,4.с чередованием фаз выпуска 270 и 450 могут быть соединены с коллекторной трубой 18 припомощи одного промежуточного трубопровода 30 (фиг, 2) .Приведенные ранее соотношения для определения проходных сечений выбраны в соответствии с нижеприведенными соотношениями, обеспечивающими минимальные потери напора. ь +В 11 (0,81-0,83) (1+)Й й 1+у 5 Ж = 40-60 уСъ 0,565 Го; 10,565 Лу где д - отношение суммарного времятЕсечения одновременно открытых выпускных органов цилиндров двигателя, объеди-, ненных коллекторной трубой,к времясечению выпускных органов одного цилиндра 10- отношение суммарного время.сечения одновременно открытых выпускных органов ци=линдров, обьединенных промежуточным трубойроводом, квремясеченкю выпускныхорганов одного цилиндра1 - длина конфузорного участкапромежуточного трубопровода.Проходные сечения ЕП выпускных патрубков 9 - 16 и проходные сечения Р коллекторныхтруб 17 - 19 выбраны в соответствии с соотноше- ниями 50 йп,й,Рк и Рссправедливы для всех рассмотренных примеров.Прещиущество предлагаемой выпускной системы двигателя внутреннего сгорания заключается еще и в том, что она пригодна для,любого числа цилиндров однорядных Ч-образных дизелей, При нечетном числе цилиндров, объединяемых по схеме представленной на фиг, 1, наиболее удаленный от турбокомпрессора цилиндр соединен отдельным, выпускным патрубком непосредственно с коллекторной трубой 17Когда объединение цилиндров производится по схеме, представленГайГ;Рща Гк Ю+%)-Рв зависимости от степени форсировки двигателя (большие значения йиГ выбираются для высоких степенейфорсировки двигателя), где Р и Гсоответственно .геометрическое и эффективное проходные сечения при полном открытиии выпускных клапанов одного цилиндра: Предлагаемая .выпускная системадвигателя внутреннего сгорания с 40Наддувом (с порядком работы цилиндров 1-6-2-5-8-,3-7.-4) работает следующим образом,Выпускные газы последовательнов соответствии с приведенным порядком работы к схемой объединения цилиндров поступают по выпускным патрубкам 9-16 в промежуточные трубопроводы с периодичностью через 180и 630 аУчитывая, что период открытиявыпускных клапанов у дизелей с над,дувом составляет в средйем 280происходит наложение фаз выпускакэ цилиндров, объединяемых однимпромежуточным трубопроводом ЗО,Приэтом потоки газа, сходящиеся на,срезе выпускных патрубков попарно объедв;кениых цилиндров, подразделяются на активный к пассивный.В результате эжектирующего воздействия активного потока на пассивный. происходит улучшение .продувки камеры сгорания соседнего цилиндра. так, например,:.активные потоки выпускных газов изцилиндров 2,4.,5 и 7 эжектирующим 651025908: Фиа 2 Корректор А.Дз ителЬ В,КозловС. Мигунова ста 550комитета СССи открытийРаушская.наб. дпи ТиражвенногоетенийЖ,4/ филиал ППП фПетен ной на фиг. 2, три наиболее удален-ных от наддувочного агрегата 25 цилиндра объединяются при помощи общего промежуточного трубопровода 30 непосредственно с входным сечением коллекторной труби большего диаметра.Таким образом, эа счет испольРедактор М.Рачкулин аказ 452 б/29ВНИИПИ Государспо делам иэобр1130335, Москва эования энергии выпускных газовпутем создания эжектнрующего эффекта и оптимального скоростногонапора поТоков газа в зауженныхвыходных участках коллекторных трубповьааается эффективность работы выпускной системы и всего двигателяв целом,Ужгород, ул. Проектная,