Устройство для охлаждения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания

Устройство для охлаждения наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания при работе на частичных нагрузках и с низкой температурой окружающей среды. Устройство содержит центральный канал, охватывающий его кожух 2 с каналами 3 для наддувочного воздуха и с каналами 4 для охлаждающего воздуха, эжектор с активным и пассивным соплами и диффузором 7, основной и дополнительный датчики температуры наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха. Кожух 2 снабжен впускным патрубком 10 для подключения к воздухонапорному патрубку компрессора и выпускным патрубком 11 для подключения к впускному трубопроводу двигателя. Активное сопло 5 эжектора установлено в центральном канале 1 с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины. Пассивное сопло эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами 4 охлаждающего воздуха. Последние связаны через прорези 12, выполненные в кожухе 2, с атмосферой. При работе двигателя по каналам 3 проходит наддувочный воздух. По каналам 4 проходит охлаждающий воздух за счет разрежения, создаваемого выпускными газами при истечении их из активного сопла 5 эжектора. Для регулирования степени охлаждения наддувочного воздуха предусмотрено потока воздуха, а затем в растеплитель, где обрабатываются потоком теплой воды. 1 ил.с.л.мальскийт.в.иванова622.412колец и затяжной гайки 15. Устройство имеет запорные элементы, выполненные в виде клиньев 5. Кольца 6 и 7 установлены с возможностью взаимодействия между собой по коническим поверхностям. Верхний торец внутреннего кольца 6 выполнен со скосом и расположен с возможностью взаимодействи

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 F 01 P 5/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Охлаждающцй 5оь Зух

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4390901/25-06 (22) 11 ° 03.88 (46) 23.02.90. Бюл. Ф 7 (71) Научно-исследовательский конструкторско-технологи ческий институт тракторных и комбайновых двигателей (72) В.А.Мещеряков, В.Н.Куликов, В.А.Маслов, Н.N.Ëóêîâ и Л.А.Чернышов (53) 621 ° 43.016 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1320471, кл. F 01 Р.5/08, 1985.

„„Я0„„1544998 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания при работе на частичных нагрузках и с низкой температурой окружающей среды. Устройство содержит центральный канал, охватывающий его кожух 2 с каналами 3 для наддувочного воздуха и с каналами 4 для ох1544998

20 лаждающего воздуха, эжектор с активным и пассивным соплами и диффузоро

7, основной и дополнительный датчики

Гемпературы наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха. Кожух 2 снабжен впускным патрубком 10 для подключения к воздухонапорному патрубку комПрессора и выпускным патрубком 11 ля подключения к впускному трубороводу двигателя. Активное сопло 5 инжектора установлено в центральном

1 анале с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины. Пассивное сопло эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами 4 для охлаждающего воздуха.

Последние связаны через прорези 12, выполненные в кожухе 2, с атмосфеИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроеНию, а именно к системам охлаждения наддувочного воздуха. 30

Цель изобретения — обеспечение

Возможности повышения эффективности двигателя при работе на частичных наГрузках и с низкой температурой окру1кающей среды.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — устройство, общий вид„ на фиг.3 — разрез

А-А на фиг.2; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 — сечение В-В на фиг.4; на фиг.б — пример выполнения первого исполнительного механизма; на фиг.7 " пример выполнения второго исполнительного механизма. устройство для охлаждения надду- 45 вочного воздуха содержит центральный канал 1, охватывающий его кожух 2 с каналами 3 для наддувочного воздуха и с каналами 4 для охлаждающего воздуха, эжектор с активным 5 и пассивным 6 соплами и диффузором 7, основной 8 и дополнительный 9 датчики температуры наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха. Кожух 2 снабжен впускным пат55 рубком 10 для подключения к воздухонапорному патрубку компрессора и выпускным патрубком 11 для подключения к впускному трубопроводу двигателя. рой. При работе двигателя по каналам

3 проходит наддувочный воздух. По каналам 4 проходит охлаждающий воздух за счет разрежения, создаваемого, выпускными газами при истечении их из активного сопла 5 эжектора. Для регулирования степени охлаждения наддувочного воздуха предусмотрено перемещение в осевом направлении органа, 19 перекрытия кольцевого зазора и кожуха 2. При уменьшении температуры наддувочного воздуха вначале открывается кольцевой зазор, а пфи дальнейшем уменьшении температуры кожух

2 перекрывает проходное сечение каналов 4 охлаждающего воздуха и уменьшает расход охлаждающего воздуха, чем поддерживается постоянной температура наддувочного воздуха.

3 зепеф-лы, 7 илв

Активное сопло 5 эжектора установлено в центральном канале 1 с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины, Пассивное сопло 6 эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами 4 для охлаждающего воздуха. Последние связаны через прорези 12, выполненные в кожухе 2, с атмосферой. Каналы 3 для наддувочного воздуха размещенЫ между кожухом

2 и центральным каналом 1 и выполнены в виде кольцевых полостей 13, смещенных по оси на равные расстояния друг от друга и образованных каждая первой 14 и второй 15 обечайками и торцовыми перегородками 16. Первая обечайка 14 каждой полости 13 выполнена в виде участка стенки центрального канала 1, а вторая обечайка 15. сопряжена с кожухом 2, Торцовые перегородки 16 выполнены с отверстиями

17, причем отверстия 17 перегородок

16 соседних полостей 13 подсоединены друг к другу при помощи распорных е колец 18. Каналы 4 для охлаждающего воздуха выполнены в виде торцовых зазоров между кольцевыми полостями 13.

Кожух 2 установлен с воэможностью перемещения вдоль оси UEHTpBJIbHoI канала 1, в кольцевом зазоре пассивного сопла 6 эжектора установлен подвижный в осевом направлении орган

154

19 перекрытия зазора. Орган регулирования расхода охлаждающего воздуха выполнен в виде механизма поочередного осевого перемещения кожуха 2 и органа 19 перекрытия кольцевого зазора, при этом орган 19 связан с основным датчиком 8 температуры наддувочного воздуха при помощи первого исполнительного механизма 20 и первого усилительного блока 21, а кожух 2 связан с дополнительным датчиком 9 температуры наддувочного воздуха при помощи второго исполнительного механизма 22 и второго усилительного блока 23. Центральный канал 1 и охватывающий его кожух 2 выполнены цилиндрическими, торцовые перегородки 16 установлены перпендикулярно к оси центрального канала 1, первая и вторая обечайки 14 и 15 выполнены в виде набора колец 24, каждое из которых установлено между парными торцовыми перегородками 16, и орган 19 перекрытия кольцевого зазора выполнен либо в виде шайбы, либо в виде конуса с осевым отверстием. В кольцевых полостях 13 для интенсификации теплообмена установлены гофры 25 с концентрическими круговыми ребрами и отверстиями. B каналах 4 для охлаждающего воздуха размещены бруски 26, установленные радиально, для фиксации торцовых перегородок 16, и установлены теплообменные поверхности 27 в виде гофр с радиальными ребрами и отверстиями для прохода охлаждающего воздуха, В качестве первого и второго исполнительных механизмов 20 и 22 используются электромагниты 28 и 29 кольцевой формы. Функции датчиков температуры выполняют хромель-копелевые термопары. Усилительные блоки

21 и 23 представляют собой электронные схемы, на вход которых поступает

ЭДС с хромель-копелевых термопар, а на выходе — ток для питания электромагнитов 28 и 29. Орган 19 перекрытия кольцевого зазора прижат пружиной 30 к торцовой перегородке 16 кожуха 2, а кожух 2 зафиксирован пружиной 31 в положении, когда его прорези полностью совпадают с каналами

4 для охлаждающего воздуха.

Устройство работает следующим образом.

Наддувочный воздух поступает во впускной патрубок 10 и, проходя по каналам 3 для наддувочного воздуха, 4998 6 протекает вдоль ребер гофр 25, омывает торцовые перегородки 16 и выходит через выпускной патрубок 11 во впускной трубопровод двигателя.

Атмосферный охлаждающии воздух за счет разрежения в пассивном сопле 6, создаваемого выпускными газами при их истечении из активного сопла 5 эжектора в центральный канал 1, просасывается по каналам 4 для охлаждающего воздуха через прорези 12 в кожухе 2. При этом происходит охлаждение наддувочного воздуха эа счет передачи тепла от наддувочного воздуха к охлаждающему. При высоких значениях температуры наддувочного воздуха орган 19 перекрытия кольцевого зазора прижат к торцовой перегородке 16 и

20 полностью перекрывает кольцевой зазор, охлаждающий воздух при этом проходит по каналам 4 для охлаждающего воздуха, и интенсивность охлаждения в этом случае наибольшая. При сниже25 нии температуры наддувочного воздуха ниже температуры срабатывания Первого усилительного блока 21, в который подается сигнал от основного датчика

8 температуры наддувочйого воздуха, из первого усилительного блока 21 подается сигнал на первый исполнительный механизм 20, который перемещает орган 19 перекрытия кольцевого зазора. В образовавшийся кольцевой зазор начинает поступать атмосферный

35 воздух, который через пассивное сопло 6 проходит в диффузор 7, смешивается с выпускными газами и выбрасывается в атмосферу. За счет поступ-

0 ления атмосферного воздуха через кольцевой зазор уменьшается количеством охлаждающего воздуха, проходящего по каналам 4 для охлаждающего воздуха, и уменьшается интенсивность

45 охлаждения наддувочного воздуха, При дальнейшем снижении температуры наддувочного,воздуха ниже температуры срабатывания второго усилительного блока 23, воспринимающего

gp сигнал от дополнительного датчика 9 температуры наддувочного воздуха, из второго усилительного блока 23 подается сигнал на второй исполнительный механизм 22, который перемещает ко55 жух 2. Перемещаясь, кожух 2 перекрывает проходное сечение каналов 4 для охлаждающего воздуха, уменьшая тем самым расход охлаждающего .воздуха и снижая интенсивность охлаждения над1544998 дувочного. воздуха. Перемещение органа 19 перекрытия кольцевого зазора и кожуха 2 осуществляется за счет притягивания к электромагнитам 28 и

29 ферромагнитного материала, включенного в состав органа 19 перекрытия кольцевого зазора и кожуха. 2, и преодоления силы упругости пружин

30 и 31. .10

Таким образом, устройство позволяет поддерживать температуру наддувочного воздуха в оптимальном диапазоне при работе двигателя в широком диапазоне нагрузок и температур окружающей среды. Это позволяет улуч1шить топливную экономичность и повысить надежность двигателя. Кроме того, сокращается время прогрева двигателя при пуске.

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения наддувочного воздуха двигателя внутрен- 25 него сгорания, содержащее центральный канал, охватывающий его кожух с каналами для наддувочного воздуха и с каналами для охлаждающего воздуха, эжектор с активным и пассивным сопла- 30 ми и диффузором, датчик температуры наддувочного воздуха и орган регулирования расхода охлаждающего возду;ха, связанный с датчиком температуры через исполнительный механизм, при35 ,чем устройство снабжено впускным

1 патрубком для подключения к воздухонапорному патрубку компрессора и выпускным патрубком для подключения к впускному трубопроводу двигателя, 40 активное сопло эжектора установлено в центральном канале с зазором и выполнено с входным отверстием для подключения к патрубку отвода отработавших газов турбины, пассивное сопло эжектора сообщено с кольцевым зазором и с каналами охлаждающего воздуха и последние связаны с атмосферой через прорези, выполненные в кожухе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности повышения эффективности двигателя при работе на частичных нагрузках и с низкой температурой окружающей среФ ды, устройство снабжено дополнительным датчиком температуры наддувочного воздуха и вторым исполнительным механизмом, каналы наддувочного воздуха размещены между кожухом и центральным каналом и выполнены. в виде кольцевых полостей, смещенных по оси на равные расстояния друг от друга и образованных каждая первой и второй обечайками и торцовыми перегородками, первая обечайка каждой полости выполнена в виде участка стенки центрального канала, а вторая сопряжена с кожухом, перегородки выполнены с отверстиями и отверстия перегородок соседних полостей подсоединены друг к другу при помощи распорных колец, каналы о-..лаждающего воздуха выполнены в вйде торцовых зазоров между кольцевыми полостями, про- рези кожуха совмещены с каналами охлаждающего воздуха, кожух установлен с воэможностью перемещения вдоль оси центрального канала, в кольцевом зазоре пассивного сопла установлен подвижный в осевом направлении орган перекрытия зазора и орган регулирования расхода охлаждающего воздуха выполнен в виде механизма поочередного осевого перемещения кожуха и органа перекрытия кольцевого зазора, и связан каждый с одним из датчиков температуры при помощи одного из исполнительных механизмов.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е .е с я тем, что центральный канал и охватывающий его кожух выполнены цилиндрическими, торцовые перегородки установлены перпендикулярно к оси центрального канала, первая и вторая обечайки выполнены в виде набора колец, каждое из которых установлено между парными торцовыми перегородками, и орган перекрытия кольцевого зазора выполнен в виде шайбы.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что орган перекрытия кольцевого зазора выполнен в виде конуса .с осевым отверстием.

4. Устройство по пп.i-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в каналах охлаждающего воздуха размещены бруски, установленные радиально.

1544998

1544998

1544998 фиа 7

Составитель Н,Лапушкин

Техред N.Дидык

Корректор Н.Король

Редактор 0.10рковецкая

Заказ 480 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101