Устройство для наддува v-образного двигателя внутреннего сгорания

(19) 079 В 37 0 1)5 Е Е Я аОаааай Изобретение о нию, в частности именно к устройст лей внутреннего с Одним из эффекти шения мощностных и зателей ДВС являе наддув, т.е. подача в ц такте впуска воздушн точным давлением по ферному. вных способов повы экономических покатся, как известно, линдры двигателя на го заряда под избы- отношению к атмосОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР О ИСАНИ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Барнаульский завод транспортного машиностроения им, В.И.Ленина(56) Симсон А.Э., Каминский В.П. и др, Турбонаддув высокооборотных дизелей, - М,: Машиностроение, 1976.Портнов Д,А. Быстроходные турбопоршневые двигатели с воспламенением от сжатия. - М.: Машгиз, 1963, с. 577, фиг,347.Авторское свидетельство СССР Ъ 1276842, кл, Е 02 В 37/00, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА Ч-ОБРАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение позволяет улучшить компоновку системы наддува на Ч-образном двигателе внутреннего сгорания. Устройство содержит впускные коллекторы, подсоединенные к впускным отверстиям цилиндров и расположенные в развале межтносится к машиностроедвигателестроению, аам для наддува двигатеоран ия (ДВ С). ду блоками. Каждый впускной коллектор подключен ко всем цилиндрам каждого блока. Устройство содержиттакже турбокомпрессор, установленный на одном из торцов картера и снабженный однозаходной улиткой компрессора, примыкающей к впускным коллекторам. Воздухонапорный патрубок улитки компрессора повернут вниз в сторону картера двигателя и подсоединен через плавающий фланец с уплотняющим резиновым кольцом к переходному патрубку, Переходной патрубок крепится к картеру двигателя, являясь опорой корпуса турбокомпрессора. Переходной патрубок своим вторым концом (выходным отверстием) ориентирован наружу развала блока цилиндров и к этому выходному отверстию подключен трубопровод подачи наддувочного воздуха, установленный снаружи и сбоку картера под развалом блока цилиндров, Трубопровод проходит сбоку через весь двигатель и подсоединен с другого торца картера двигателя к впускным коллекторам, объединяющим в каждом из блоков все цилиндры двигателя, 1 з.п. ф-лы, 4 ил,Преимущественное распространение на ДВС получил газотурбинный наддув, при котором повышение давления воздушного заряда осуществляется путем его сжатия в компрессорной ступени (центробежной или осевой), объединенной с турбинной ступенью в единый агрегат- турбокомпрессор.Турбинная ступень использует энергию продолженного расширения отработавших газов наддуваемого двигателя, повышая его мощностные показатели и улучшая топливную экономичность за счет положительнойработы насосных ходов ДВС при газообмене, Другим преимуществом газотурбинногонаддува является отсутствие кинематической связи между вращающимися частямитурбокомпрессора и наддуваемым двигателем, что расширяет компоновочные возможности по размещению агрегата наддувана двигателе.Агрегат наддува - турбокомпрессоримеет габаритные размеры, соизмеримыеили превосходящие размеры других навес-.ных узлов и агрегатов двигателя.В этой связи установка турбокомпрессора на двигателе, как правило, приводит кзаметному увеличению габаритных размеров ДВС и, в ряде случаев, к существенномуросту протяженности газовых и воздушныхмагистралей, Турбокопрессор, расположенный полностью или частично за габаритаминаддуваемого двигателя, ухудшает его строительные формы, что в ряде случаев затрудняет размещение двигателя с турбонаддувом в отведенном ему силовом отсеке, атакже ухудшает его весогабаритные показателиТаким образом, установка турбокомпрессора на ДВС нуждается в дальнейшемсовершенствовании,Одним из известных решений повышения компактности системы газотурбинногонаддува, преимущественно для двублочныхмногоцилиндровых двигателей с Ч-образным расположением блоков цилиндров и свпускными коллекторами, расположенными внутри развала, является установка турбокомп рессора между блоками двигателя,.Такое размещение турбокомпрессора осуществляется сравнйтельно легко, если у Чобразного двигателя угол развала междублоками составляет 90 и более.Однако задача размещения турбокомпрессора существенно усложняется, еслиугол развала между блоками составляет менее 90 например 60,Известно устройстьо для наддува ДВС,в котором турбокомпрессор размещен надвигателе с углом развала между блокамименее 90.фИзвестное устройство содержит турбокомпрессор, установленный между блокамицилиндров, с улиткой компрессора, подсоединенной патрубками отвода сжатого воздуха к впускным коллекторам блоковцилиндров, также расположенным междублоками цилиндров. Каждый впускной коллектор выполнен объединяющим впускныеокна всех цилиндров блока, Выпускные коллекторы подсоединены посредством газовой магистрали к турбинной ступениурбокомпрессора, При работе турбокомп рессора воздух, сжатый в компрессорной ступени, из улитки компрессора поступает в каждый коллектор, объединяющий цилиндры блока.Недостатками известного устройствадля наддува является то, что устройство увеличивает общую высоту двигателя, имеет низкую компактность, не вписывается в габариты двигателя, так как впускные коллек 10 торы последнего, размещенные внутри 15 20 25 30 35 40 45 50 55 развала, практически не оставляют местадля установки турбокомпрессора междублоками цилиндров, вытесняя его наверх изразвала в пространство над двигателем,Известно устройство для наддува ДВС,содержащее впускные коллекторы, размещенные в развале блока цилиндров, выхлопные коллекторы, расположенныеснаружи блока цилиндров, и турбокомпрессор, установленный своим корпусом на одном торце картера двигателя и сообщенныйгазоприемными патрубками улитки турбины с выпускными коллекторами, а воздухонапорными патрубками улитки компрессора с впускными коллекторами,Такое известное устройство позволяетсущественно. увеличить компактность размещения турбокомпрессора на двигателе,снизить гидравлические потери в газовоздушных трактах и повысить эффективностьДВС.Недостатком известного устройства является отсутствие четкого пространственного разделения между улиткой компрессора и впускными коллекторами двигателя, так как по меньшей мере одИн цилиндркаждого блока двигателя подсоединен через разъемное соединение непосредственно к улитке компрессора, минуя всасывающий коллектор, Этот недостаток, помимо трудности размещения этого разъемногосоединения, не позволяет также разместитьмежду компрессорами и всасывающимиколлекторами охладитель наддувочноговоздуха, если в устройстве предусмотреноего охлаждение.Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности идостигаемому результату к предлагаемомуустройству является устройство для наддуваДВС, содержащее турбокомпрессор, впускные коллекторы и воздухонапорные трубопроводы. Турбокомпрессор установлен наодном торце развала блока цилиндров иснабжен улиткой компрессора с воздухонапорным патрубком. Впускные коллекторыподсоединены к впускным отверстиям цилиндров одного блока, размещены в развале блоков цилиндров и каждый из нихвыполнен заодно с одним из воздухонапор10 15 55 ных трубопроводов в виде одного цилиндрического канала, разделенного перегородкой. Воздухонапорные трубопроводы размещены в развале блоков цилиндра, подключены каждый к отдельному патрубку улитки компрессора. Наличие указанной выше перегородки позволяет весь воздух, сжатый в компрессоре, подать по отводному трубопроводу в цилиндры, сохраняя установку турбокомпрессора на другом торце блока компактной.Недостатком известного устройства для наддува ДВС является размещение в развале между. блоками цилиндров по меньшей мере двух дополнительных трубопроводов, идущих параллельно впускным коллекторам через весь двигатель на другой торец,Если учесть, что в развале между блоками цилиндров Ч-образного двигателя размещается, как правило, топливный насос высокого давления, то установка дополнительных трубопроводов вместе с впускными коллекторами создает трудности в их взаимном расположении в развале двигателя, Указанное обстоятельство при соблюдении условия размещения трубопроводов в габарите двигателя приводит к уменьшению диаметров воздушных магистралей или увеличению габаритных размеров устройства и снижению компактности компоновки.Цельизобретения - уменьшение габаритов и улучшение компоновки устройства.Указанная цель достигается тем, что устройство для наддува Ч-образного двигателя внутреннего сгорания, содержащее впускные коллекторы, расположенные в развале блоков цилиндров, выхлопные коллекторы, расположенные снаружи блоков цилиндров, и турбокомпрессор, корпус которого установлен на один из торцов кармра двигателя в развале блоков цилиндров, улитка турбины которого размещена за габаритами блоков цилиндров и сообщена газоприемными патрубками с выхлопными коллекторами, и воздухонапорный патрубок улитки компрессора, соединенный с впускными коллекторами, снабжено переходным патрубком и трубопроводом подачи наддувочного воздуха, расположеннйми . между воздухонапорным патрубком уЛиткикомпрессора и впускными коллекторами, переходной патрубок выполнен в виде опоры корпуса турбокомпрессора, установлен между последним и картером двигателя, сообщен входным отверстием с воздухонапорным патрубком улитки компрессора и ориентирован выходным отверстием наружу развала блока цилиндров, воздухонапорный патрубок улитки компрессора повернут 20 25 30 35 40 45 50 в сторону картера двигателя и внутрь развала блока цилиндров; а трубопровод подачи наддувочного воздуха установлен снаружи и сбоку картера под развалом блока цилиндров, подключен к выходному отверстию переходного патрубка и подсоединен с другого торца картера двигателя к впускнымколлекторам, в трубопровод подачи наддувочного воздуха включен охладитель наддувочного воздуха.На. фиг,1 показано устройство для наддува ДВС, вид с торца; на фиг,2 - то же, видсверху; на фиг.З-то же, вид сбоку; на фиг,4 - то же, разрез по отводу воздуха от,турбокомпрессора.Устройствб содержит впускные коллекторы 1 и 2, подсоединенные к впускным отверстиям 3 и 4 цилиндров 5 и 6, расположенные в развале между блоками 7 и 8Каждый впускной коллектор подключен ко всем цилиндрам каждого блока. Устройство содержит также турбокомпрессор 9, установленный на одйом из торцов картера 10 и снабженный однозаходной улиткой 11 компрессора, примыкающий к впускным коллекторам 1 и 2. Воздухонапорный патрубок 12 улитки 11 компрессора повернут вниз, в сторону картера 10 двигателя и подсоединен через плавающий фланец 13 с уплотняющим резиновым кольцом 14 к переходному патрубку 15. Переходной патрубок 15 (фиг.4) крепится к картеру 10 двигателя, являясь опорой корпуса турбокомпрессора 9. Переходной патрубок 15 своим вторым концом (выходным отверстием) ориентирован наружу развала блоков 7 и 8 цилиндров и к этому выходному отверстию подключен трубопровод 16 подачи наддувочного воздуха, установленный снаружи и сбоку картера 10 под развалом блока цилиндров. Трубопровод 16 проходит сбоку через весь двигатель и подсоединен с другого торца картера двигателя к впускным коллекторам 1 и 2, объединяющим в каждом из блоков все цилиндры двигателя. В трубопровод 16 может быть включен (фиг.3) охладитель, наддувочного 17 воздуха. Турбинный газовый тракт при этом остается аналогичным известному, что позволяет со- хранить его компактное размещение на двигателе, В нем сохраняется двухзаходная улитка турбины 18, которая двумя своими газоприемными патрубками через упругие компенсаторы-сильфоны 19 и газовые трассы 20 подключена к выхлопным коллекторам 21 двигателя, каждый из которых объединяет все цилиндры каждого блока,Устройство работает следующим образом.1710799 45 50 55 Воздух засасывается компрессором и через воздухонапорный патрубок 12 подается к впускным коллекторам.1 и 2, проходя через переходной патрубок 15 и трубопровод 16 подачи наддувочного воздуха. Из впускных коллекторов воздух распределяется по, цилиндрам двигателя, Отработавшие газы из цилиндров по отдельным выхлопным коллекторам направляют в двухзаходную турбину, которая приводит во вращение компрессор.Таким образом, предлагаемое решение по установке турбокомпрессора в развале Ч-.,образного Двигателя с углом развала между блоками менее 90, на одном из его торцов, в условиях габаритных ограничений позволяет разместить турбокомпрессор с минимальным увеличением габаритных размеров по высоте, а также и по длине наддуваемого двигателя, обеспечить автономность установки турбокомпрессора, обеспечить объединение всех цилиндров каждого блока впускным коллектором с обеспечением его автономной установки, разместить охладитель наддувочного воздуха в габаритах двигателя и обеспечить автономность его монтажа и демонтажа, расширить сферу применения газотурбинного наддува, особенно для модернизируемых двигателей, так как в силу возможных габаритных ограничений установка агрегатов надува и газовоздушных коммуникаций была невозможна,Использование устройства для наддува ДВС позволяет расширить область применения двигателей с газотурбинным наддувом ДВС для тех случаев, когда ранее они не могли быть использованы ввиду габаритных ограничений, и позволяет получить значительный экономический эффект. Формула изобретения 1. Устройство для наддува Ч-образногодвигателя внутреннего сгорания, содержащее впускные коллекторы, расположенные 5 в развале блока цилиндров, выхлопные коллекторы, расположенные снаружи блока цилиндров, и турбокомпрессор, корпус которого установлен на одном из торцов картера двигателя в развале блока цилинд ров, а улитка турбины которого размещеназа габаритами блока цилиндров и сообщена газоприемными патрубками с выхлопными коллекторами, и воздухонапорный патрубок улитки компрессора соединен с впускными 15 коллекторами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью улучшения компоновки, оно снабжено переходным патрубком и трубопроводом подачи наддувоч ного воздуха, расположенными между воздухонапорным 20 патрубком улитки компрессора и впускными коллекторами, переходной патрубок выполнен в виде, опоры корпуса турбокомпрессора, установлен между последним и картером двигателя, сообщен 25 входным отверстием с воздухонапорнымпатрубком улитки компрессора и ориентирован выходным отверстием наружу развала блока цилиндров, воздухонапорный патрубок улитки компрессора повернут в сторону 30 картера двигателя и внутрь развала блокацилиндров, а трубопровод подачи наддувочного воздуха установлен снаружи и сбоку картера под развалом блока цилиндров, подключен к выходному отверстию пере ходного патрубка и подсоединен с другоготорца картера двигателя к впускным коллекторам.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е еся тем, что в трубопровод подачи наддувоч ного воздуха включен охладитель наддувочного воздуха.1710799 13 14 0 Составитель Н.Лапуш кин дактор Н,Тупица Техред М,Моргентал Корректор Т,Палий4роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 322 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Раушскаяодписное и открытиям при ГКНТ СССб 4/5