Устройство для подвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания турбокомпрессору наддува

ОП ИСАНИЕ Союз Советских Социалистичесаих Реслублики 663866 ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -К 2 В 37/02 осударстеенный ноинт СССР по делам изобретений и открытий) Заявител РОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯК ТУРБОКОМПРЕССОРУ НАДДУВА 1Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к устройствам для наддува двигателя внутреннего сгорания.ЪИзвестны устройства для подвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания к турбокомпрессору наддува, содержагцие коллекторы, каждый из которых подсоединен к выпускным органам цилиндров с неперекрываюшимися фазами выпуска и к смесительной камере, установленной перед турбиной 11. Смесительная камера выполняет роль преобразователя импу)тьсов давления газов в коллекторах в повышенное статическое давление газов перед турбиной.Известны устройства преобразователей импульсов, в которых каждый коллектор снабжен суживаюшимся выпускным участком, подключенным к минимальному сечению смесительной камеры, обращенной к сопловомх аппарату турбины своей расширяющейся частью 12) .Так как коллекторы известных устройств имеют разную длину, они не могут быть настроены на оптимальное смещение основного импульса выпуска и отраженной волны сжатия. С другой стороны, обьединение всех коллекторов в одной смесительнои камере приводит к росту противодавления на выпуске из них, что, в свою очередь, приводит к увеличению отрицательной работы насосных ходов и снижению топливной эко.номичности двигателя, Выполнение смеситсльной камеры в видепатрубка сплошного сечения с центральным подводом к турбине, являющееся традиционным в настоящее время, не является оптимальным конструктивным решением, особенно для осевого турбо О. компрессора с однозаходной турбиной.Цель изобретения - повышение эффективности преобразования энергии импульсов давления в коллекторах в потенциальную энергию газов перед турбиной.Для этого коллекторы разделены на двегруппы, в. первой из которых выпускные участки размешены в приемных отверстиях смесительной камеры с кольцевым зазором, а во второй - в промежуточной емкости, сообщенной со смесительной камерой с по мощью суживающихся каналов, охватываюших выпускные участки коллекторов первой группы. Количества коллекторов в группах могут быть равны между собой. Смеси- тельная камера может быть выполнена в3Виде колгцсвого дффузора со с 1)сдм диаметром, равным среднему диаметру соплового аппарата. Гроходнос сеченис каждого изприемных отверстий смесительной камеры может быть выполнено в соответствии с соотношениемкаьс4 сп гдс 7 - количество цилиндров двигателя;Г,- эффективное максимальное проходйое сечение выпускных органов одного цилиндра;гп- количество коллекторов в первой группе,1 о На фиг. 1 схематически изображено предо лагаемое устройство для двигателя внутреннего сгорания с числом цилиндров, кратным четырем, общий вид; на фиг. 2 - кольцевая смесительная камера, общий вид; на фиг. 3 - сечение А - А на фиг, 2; на фиг. 4 вид по стрелке Б на фиг. 3 (торец, обра о щенный к сопловому аппарату); на фиг, 5 - приемные отверстия смесительной камеры, выполненные в виде криволинейного усеченного конуса; на фиг. 6 - устройство для многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с числом цилиндров, кратным двум. Цилиндры 1 - 16 двигателя с помощью коллекторов 17 - 24, каждый из которых снабжен суживающимся выпускным участком 25, подключены к смесительной камере 26. зо Каждый из коллекторов подсоединен к выпускным органам цилиндров с неперекрывающимися фазами выпуска в соответствии с порядком их работы 1 - 11 в 6 в 15 в 2 5 - 9 - 8 - 14 - 3 - 1 О - 7 - 13 - 4 - 16, Коллекторы разделены на две группы, в первой из которых выпускные участки 25 размещены в приемных отверстиях 27, смесительной камеры, а выпускные участки коллекторов второй группы размещены в промежуточной ем, кости 28, сообщенной со смесительной ка о мерой суживающимися каналами 29, охватывающими-выпускйые участки коллекторов первой группы. Смесительная камера обращена своей расширяющейся частью к сопловому аппарату турбины, и, как показано на фиг, 3, может быть выполнена в видекольцевого диффузора, Средний диаметр О диффузора может быть выполнен равным среднему диаметру соплового аппарата турбины 30. В примере, показанном на фиг. 1, число коллекторов двигателя делится на два о и количества коллекторов в первой группе, объединяющей коллекторы 19, 20, 22 и 24, и во второй группе, объединяюцей коллекторы 17, 18, 21 и 23, равны между собой. В случае, показанном на фиг. 6, количество коллекторов второй группы превышает количество коллекторов первой группы. Проходное сечение Г каждого из приемных отверстий 27 смесительной камеры выполнено в соответствии с соотношениемицкс4 гпгде Х - количество цилиндров двигателя;Г - эффективное максимальное проходное сечение выпускных органов одногоцилиндра,т - количество цилиндров в первойгруппе.Наличие прямоточной емкости 28 позволяет выбирать дли 1 у коллекторов 1. из условия обеспечения равенства периода колебаний газов полному периоду продувки1.24 пгдето - период открытия продувочных окондля двухтактных двигателей или период открытия выпускных органов соответственнодля четырехтактных двигателей;а - скорость звука, соответствующаясредней температуре выпускных газов;п - частота вращения коленчатого вала двигателя.Отработавшие газы каждого цилиндрапоступают в коллектор с переменным давлением. Искажение импульса давления в коллекторе исключено, так как фазы выпускав подсоединенных к нему цилиндрах ие совпадают. Из второй группы коллекторов через, суживающиеся выпускные участки происходит истечение газов в промежуточнуюемкость 28. Емкость выполняет роль модулятора колебаний. Наряду с сопловым эффектом в суживающихся выпускных участках и с эффектом модуляции предотвращаются потери свежего заряда после закрытияпродувочных окон в двухтактных двигателях и обеспечивается дозарядка цилиндровпродувочным воздухом в четырехтактныхдвигателях.Суживающиеся выпускные участки коллекторов первой группы в процессе работыдвигателя выполняют роль сопел эжектораи способствуют подсасыванию газов из промежуточной емкости в смесительную камеручерез охватывающий каждый участок суживающийся канал 29 и кольцевой зазор в приемном отверстии. В связи с этим плошадьГ каждого приемного отверстия должна соответствовать числу коллекторов в каждойгруппе, их суммарному количеству и размерам выпускных органов цилиндра. Требуемое соотношение между перечисленными элементами определяется математическим выражениемГ Е нака4 гпВ результате снижения давления в про.межуточной емкости, возникающего вследствие эффекта эжектирования, уменьшается отрицательная работа насосных ходов и,следовательно, повышается экономичность двигателя.Если смесительную камеру выполнить в виде кольцевого диффузора, как показано на фиг. 2 и 3, и совместить его средний диаметр со средним диаметром соплового аппарата, можно максимально приблизить смесительную камеру к сопловому аппарату турбины и уменьшить потери энергии подлине газового тракта.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить настройку коллекторов на оптимальное смещение основного импульса выпуска и отраженной волны сжатия, что способствует повышению эффективности преобразования импульсов давления и способствует эффективной продувке цилиндров. При этом одновременно уменьшаются потери насосных ходов и потери энергии по длине газового тракта.Формула изобретения1. Устройство для подвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания к турбокомпрессору наддува, содержащее коллекторы, каждый из которых подсоединен к выпускным органам цилиндров с неперекрывающимися фазами выпуска и снабжен суживающимся выпускным участком, подключенным к минимальному сечению смесительной камеры, обращенной своей расширяющейся частью к сопловому аппарату турбины, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности преобразованияг з ч ю ю энергии импульсов давления в коллекторах в потенциальную энергию газов перед турбиной, коллекторы разделены на две группы, в первой из которых выпускные участки размешены в приемных отверстиях смесительной камеры с кольцевым зазором, а во вто,рой - в промежуточной емкости, сообщенной со смесительной камерой с помощью суживающихся каналов, охватывающих выпускные участки коллекторов первой группы.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, ф что количества коллекторов в группах равны между собой.3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что смесительная камера выполнена в виде кольцевого диффузора со средним диаметром равным среднему диаметру соплового аппарата турбины.4. Устройство по пп, 1 и 3, отличающееся тем, что проходное сечение каждого из приемных отверстий смесительной камеры выполнено в соответствии с соотношением го4 т где Х - количество цилиндров двигателя;Гм, - эффективное максимальное проходное сечение выпускных органов одного н цилиндра,т - количество коллекторов в первой группе.Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе1. Акцептованная заявка Великобритании1328645, кл. Г 1 В, опубл. 1973.2. Авторское свидетельство СССР502124, кл, Г 02 В 37/02, 1974. 8Составител Техред О. Луго Тираж 627 П И Государственного делам изобретений Москва, Ж - 35, Рау П Патент, г. УжгоМ. файная КорректПодпискомитета СССРи открытийшская набод, ул. Прое