Способ наддува двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сеез Сееетскнз Сецналнстнческна РеспубикиЦ М. Кл Р 02 В 37/00 Р 02 В 33/42 сударственнцй комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) 30.06.80. Бюллетень Рй кования описания 30,06.80 2) Авто иэоб(5 ПОСОБ АНИЯ ЦДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО ТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ бласти пособа игател Изобретение относится к омашиностроения, а именно к с м и устройствам для наддува дв я внутреннего сгорания.Известны способы наддува двигателя внутреннего сгорания путем всасывания воздуха и сжатия его отработавшими газами двигателя в волновом обменнике давления. Сжатый воз дух может быть охлажден 1. Уствестнобменнваю ройства для осуществления иэых способов содержат волновойик давления, снабженный всасы"щим патрубком и воздухонапорной ф магистралью, подключенными к окнам первой торцовой плиты, и каналами подвода и отвода отработавших газов дви гателя, подключенными к окнам второй торцовой плиты. Воздухоохладитель, ф если он устанавливается, размещен своими нагреваемыми поверхностями в воэдухонапорном патрубке, а охлаждаемыми подключен к источнику подачи охладителя.При известных способах и в известных устройствах нужен специальный контур и источник подачи охладителя к сжатому воздуху, в то время как энергия, затрачиваемая на сжатие ервом пото ьном режим 0 от сумоэдуха вна номиня равнымтва воэду х осуществлениявсасывающий пата отсека (первый рцовых плитахстью сообщенияалом отвода от-второго - воэдуью, и охлаждае- духоохладителя йстве для го способ елен на д окна в то с возможн сека с кагазов,а магистрал ности воз(3 13081/76ОпубликовВата опуб воздуха, используется недостаточноэФФективно,Целью опиоываемого изобретенияявляется повьыение экономичностидвигателя путем рационального использования воздуха,Поставленная цель достигаетсятем, что в процессе всасывания воздухделят на два потока, первый иэ которых используют в качестве охладителя,направляют в волновой обменник давления и выпускают иэ последнего вмес"те с отработавшими газами, а второйподают в обменник давления непосредственно и после сжатия в нем охлаждают в Количество ке выдерживают работы двигат марного колич поток ах. В устро описываемо рубок равд и второй),выполнены первого от работавших хонапорнойразмещены в первом отсеке всасывающего патрубка.Часть воздухонапорной магистралисподогреваемыми поверхностями ноздухоохладителя может быть расположена в первом отсеке всасывающего патрубка и воэдухоохладитель может бить выполнен рекуператинным с поперечным оьщнанием охлаждаемой среды.Иа Фиг 1 показан волновой обменник давления с вмонтированным воздухоохладителем; на Фиг. 2 - развертка, по диаметру ротора, проходящему посерединевысоты ячеек и по примыкаю" щим детзлямеНа Фиг, 1 не показаны такие несущественные элементы, как, например, детали соединения с двигателем, опоры, а также наружные контуры воздушного и газового ресиверов . Кроме того, обменник давления показан как одноцикловый, это выражается в том, что как газовый, так и воздушный ре" сиверы снабжены каждый лишь одним, примыкающим к ротору, окном высоко" го и окном низкого давления, причем Окна Для газа Яе показ аны, Для боль шей ясности Функционирования системы на Фиг. 1 принеденц стрелки, показывающие движения рабочих сред и направление вращения ротора.Ротор 1, разделенный на ячейки 2,параллельные его осир образующиекольцевую щель и открытые по торцам,расположен между торцовыми плитами3 и 4. К окнам 5 и 6 плиты 3 подключены всасывающий патрубок 7 И воэдухонапорная магистраль 8, к окнам торцовой плиы 4 - канал 9 подвода иканал 10 отвода отработавших газовдвигателя. Всасывающий патрубок 7разделен при помощи перегородки 11на два отсека первый 12 и второй 13.В первом отсеке размещены охлаждаеьщеповерхности всэдухоохладителя 14 подогреваеьие поверхности которого расположены н воэдухонапорной магчстрали 8. Дпя этого часть этой магистралис подогреваемыми поверхностями воз"духоохладителя расположена в первомотсеке 12 всасывающего патрубка (см.Фиг,1). При этом воэдухоохладительвыполнен рекуперативным с поперечнымоызнанием охлаждаемой среды, Окна 5и 6 в торцовой плите 3 и окно н торцовой плите 4, сообщенные с каналом10 отвода отработавших газов, выполнены так, что в процессе вращенияротора отсек 12 через ячейки ротора сообщается с каналом 10, а отсек 13 -с воэдухонапорной магистралью 8.Горячие отработавшие газы двигатбпя-внутреннего сгорания через канал 9 поступают н ячейки 2 ротора,расширяются и покидают обмениик давления через канал 10. На воздушнойстороне свежий воздух всасываетсячерез патрубок 7 иокно 5 в ячейкиротора, сжимается н иих отработавши ми газами и покидает обменник давления в качестве наддувочного воздуха через воздухонапорную магистраль 8.Процессы сжатия и раааирения в ячейках схематически показаны на Фиг. 2. При движении газов и воздуха внутри ячеек образуются наполненная газом камера 15 и наполненная воздухом камера 16. В камере 15 газы расширяются и затем удаляются через канал 10, в то время как в камере 16 уплотняется та часть всасываемого воздуха, которая поступает в обменИик давления непосредственно и затем выталкивается в магистраль 8. Остальная часть всасываемого воздуха продувается через ячейки ротора н канал 10 отвода отработавших газов, как показано при помощи стрелки 1. Эта продувка каналов важна и должна сохраняться при всех обстоятельствах, Этим обеспечиваются очистка ячеек от отработавших газон двигателя и охлаждение стенок ячеек.В процессе всасывания воздух де" лят но всасывающем патрубке на два потока, первый иэ которых, поступающий по отсеку 12, используют в качестве охладителя, направляют в волновой сбменник давления и выпускают из последнего вместе с отработавшими гаэаья, как показано стрелкой 17, а второй подают по отсеку 13 н обменник давления непосредственно и после сжатия н нем ныпускают в воэдухонапорную магистраль 8, а затем охлаждают в воэдухоохладителе 14 первым потоком всасываемого воздуха. Первый поток воздуха покидает воэдухоохладитель с более высокой температурой, чем температура окружающей среды, и используется поэтому только для продувки ячеек ротора, покидая ячейки в следующем цикле. Его температура достаточно низка для зФФективного охлаждения ячеек. Температура охлажденного сжатого воздуха зависит, среди всего прочего, от степени регенерации примененного теплообменника. Так как при атом должны также учитываться потери давления в теплообменнике, то выбор воэдухоохладителя является задачей оптимизации, которая должна решаться н каждом отдельном случае.Например, для охлаждения наддувочного воздуха до температуры 60 С при степени сжатия 2,5 и температуре всасывания 20 С снижение температуры воздуха происходит на 85 ОС. Примерно на такую же величину может в сумме охлаждения сжатого воздуха и ячеек повыситься температура воздуха первого потока, так как для создания эф" Фекта охлаждения ячеек его температу ра не должна превышать температуры выпускаемого сжатого воздуха. Соответственно она должна составлять приме 1 но 105 оС. Отсюда следует, что для максимального охлаждения наддувочного воздуха коэффициент продувки должен быть примерно 1,1,что соотнетст"вует количеству воздуха в первомпотоке, примерно равном 40 от суммарного количества воздуха в двухпотоках. При меньших нагрузках надвигатель коэффициент продувки можетбыть значительно уменьшен для.обеспечения работоспособности обменникадавления, но это недопустимо иэ-занеобходимости охлаждать наддувочныйвоздух двигателя,Описываемый способ и устройстводля его осуществления помимо преимуществ, соэданаемых обычно охлаждением наддувочного воздуха, позволяютповысить экономичность двигателя путем рационального использования воздуха, как для наддува, так и дляохлаждения.формула изобретения1. Способ наддува двигателя внут"реннего сгорания путем нсасынаниявоздуха, сжатия его отработавшимигазами двигателя н волновом обменнике давления и последующего охлаждения сжатого воздуха, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности двигателя путемрационального использования воздуха,н процессе всасынания воздух делятна два потока, первый из которых используют н качестве охладителя,направляют и волновой обменник давления и выпускают иэ последнего вместе с отработавшими газами, а второйподают н обменник давления непосредственно и после сжатия н нем охлаждают.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что количество ноэдуха н первом потоке выдерживают на .,номинальном режиме работы двигателяравным 40 от суммарного количествавоздуха в двух потоках.3. Устройство для осуществленияспособа по п.1, содержащее волновойобменник давления, снабженный всасывающим патрубком и воздухонапорноймагистралью, подключенными к окнампервой торцовой плиты, и каналамиподвода и отвода отработавших газовдвигателя, подключенными к окнам ;второй торцовой плиты, и воэдухоотделитель с охлаждаемыми и подогревае"жми поверхностями, последние иэкоторых расположены в воэдухонапорноймагистрали, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, вСасынающий патрубок разделен на два отсека (первый и второй)окна в торцовых плитах выполненыс воэможностью сообщения первого от 20 сека с каналом отвода отработавшихгазов, а второй - с воздухонапорноймагистралью, и охлаждаемые поверхнос-,ти воздухоохладителя размещены в.первом отсеке всасывающего патрубка.25 4. Устройство по п,3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что часть воэдухонапорной магистрали с подогренае"мыми поверхностями ноздухоохладителярасположена в первом отсеке всасываюЗ 0 щего патрубка.5. Устройство по п.З, о т л ич а ю щ е е с я тем, что воздухоохладитель выполнен рекуперативным с поперечным омыв анием охлаждаемой среды,35 Источники информации,принятые во ннимание при экспертизе1. АвторскОе свидетельство СССРпо заявке Р 2071585,кл. Р 02 В 37/00, 1974.745375 Ю Я Составитель В.КозловТеФЮ Ь. щепаиская Кор Ред ор С, ЮекмаГруз т в 3703/20 о Зака ЦНИИПИ Госуд поделам и3035, Москва,еа аф лиал ПП фПат а, ( Тираж 608 Подписственного коиитета СССРобретенин и открытий