DK145390B - Forbraendingsmotor med spildegasturbolader og ladeluftkoeling - Google Patents

Description

(19) DANMARK

|p (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT od U5390B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 5725/77 (51) IntCI.3 F 02 B 33/44 (22) Indleveringsdag 22. dec. 1977 F02 M 35/10 (24) Løbedag 22. dec. 1977 (41) Aim. tilgængelig 24. jun. 1978 (44) Fremlagt 8. nov. 1982 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 25· dec. 1976, 2658375* DE

(71) Ansøger MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NUERNBERG AKTIENGESELLSCHAFT, 89ΟΟ

Augsburg, DE.

(72) Opfinder Thomas Mikota, DE: Josef Zatecky, DE.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Giersing & Stellinger.

(54) Forbrændingsmotor med spildegas13 turbolader og ladeluftkøling.

Opfindelsen angår en forbrændingsmotor med spilde-gasturbolader, hvis kompressorudløb for ladeluften er forbundet med indløbet til en ladeluftkøler gennem en forbindelseskanal, af hvilken i hvert fald den til kompressorudløbet tilsluttede del er udformet som diffusor.

® Ved kendte spildegasturboladere (MAN-Druckschrift j) "Mittelschnellaufende Viertakt-SchwerOlmotoren", side 68, neder- ^ ste afbildning D 36 51 28) tilføres den fra en kompressor med f) høj hastighed og stærk rotationsbevægelse udtrædende ladeluft til et hovedsagelig på tværs af ladeluftudstrøraningsretningen IjJ anbragt ladeluftkølerindløb, hvilket kan være nødvendigt ved mo- 3 derne motorer af hensyn til en kompakt konstruktion.

2 145390

Som følge af afbøjningen af ladeluften og som følge af den pludselige udvidelse af forbindelseskanalen optræder der stærke strømningstab. En ensartet fordeling af luften over kølerfladen er herved ikke sikret, hvilket fører til en dårlig udnyttelse af køleren og til yderligere strømningsmodstande. Til forbedring af strømningsforholdene blev der ganske vist anbragt ledeplader, ved hjælp af hvilke ladeluftstrømningen rettes mod kølerindløbet. Disse foranstaltninger har imidlertid den ulempe, at ledepladerne udgør en yderligere strømningsmodstand ud over krumningen og bevirker en med stærk rotation forløbende strømning, som udviser en i forbindelseskanalens omkredsretning forløbende, stærk strømningskomposant, som fører til en stærk hvirveldannelse.

Fra DE-fremlæggelsesskrift 24 46 490 kendes en tryk-' ladet forbrændingsmotor, hvor der til ladeluftkompressorens udløb er tilsluttet en diffusor, som er direkte forbundet med indløbet til en ladeluftkøler. Denne diffusor er forholdsvis lang og kan derfor som regel kun finde anvendelse ved store totakt-forbrændingsmotorer, hvor den fornødne plads er forhånden. Sådanne rigelige pladsforhold findes derimod ikke ved forbrændings--motorer, som skal finde anvendelse i snævre maskinrum, og hvis turboladeaggregat med tilsluttede ledninger og ladeluftkøler derfor må have et meget lille pladsbehov. Til opnåelse af en sådan kompakt konstruktion må der gives afkald på en lang, ret-liniet diffusor som den i DE-fremlæggelsesskrift 24 46 490 viste, der forbinder blæseren direkte med ladeluftkøleren, og desuden bør ladeluftkøleren fortrinsvis anbringes således, at dens indløbsflade ligger tilnærmelsesvis parallelt med ladeluftens strømningsretning ved udløbet fra blæseren, så at ladeluftstrømmen må afbøjes i en ret vinkel.

Opfindelsen har derfor til opgave ved en forbrændingsmotor af den indledningsvis angivne art at tilvejebringe midler, ved hvilke den fra kompressoren med stor hastighed udtrædende, hvirvelfyldte ladeluft påvirkes således, at den tilføres ensartet fordelt over den parallelt med eller skråt i forhold til retningen af den fra kompressoren udtrædende ladeluftstrømning anbragte indløbsflade i ladeluftkøleren med mindst muligt strømningstab.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved, at diffusoren omfatter mindst to til kompressorudløbet tilsluttede, koncentriske, i tværsnit cirkulære eller ovale diffusorer, hvis indløbs- og 3 145390 udløbsåbniriger står i et sådant forhold til hinanden, et der ved udløbsåbningerne optræder tilnærmelsesvis lige store mængder ladeluft pr. tidsenhed.

Som følge af den koncentriske anbringelse af to eller flere diffusorer kan den ydre diffusor have langt større åbningsvinkel end en enkelt diffusor, uden at der optræder løsrivelse af strømningen langs diffusorens vægge, idet den ydre diffusors effektive åbningsvinkel er givet ved forskellen mellem de to dif-fusorers respektive åbningsvinkler. Diffusorerne kan derfor udformes med forholdsvis lille længde og følgelig med forholdsvis lille pladsbehov.

I en fordelagtig udformning af opfindelsen er den in-. dre diffusor længere end den ydre diffusor. Derved kan man dels forbedre luftens fordeling over kølerens indløbsflade, dels gøre1 den indre diffusors åbningsvinkel tilsvarende mindre og dermed sikre bedre strømningsforhold. Derved kan den totale virkningsgrad forbedres i sammenligning med en udformning med to lige lange diffusorer.

I en yderligere udformning kan de to diffusorer udmunde i en til ladeluftkøleren tilsluttet kasseformet kanaldel ' vinkelret på eller skråtstillet i forhold til denne. Derved opnås ' en endnu mere kompakt konstruktion. Til forbedring af strømningsforholdene ved denne udformning kan den kasseformede kanaldel ved en mellemvæg være opdelt i to delkanaler, i hver sin af hvilke diffusorerne udmunder, idet den indre diffusor strækker sig gennem mellemvæggen og er fastgjort til denne.

Opfindelsen forklares nærmere i den efterfølgende beskrivelse ved nogle udførelseseksempler under henvisning til tegningen, på hvilken fig.l viser et skematisk snit af en diffusor med tilsluttet kompressorudløbsende og tilførselskanal til ladeluftkøleren og fig.2 et snit af diffusoren i et andet udførelsesøks- empel i et plan vinkelret på gengivelsen i fig.l.

I udførelseseksemplet ifølge fig.l er der til udløbet 1 fra en ikke vist kompressor tilsluttet en keglestubformet udvidet diffusor 2. Forbindelsen er etableret ved hjælp af en på udløbet 1 anbragt flange 3> med hvilken en på den øvre randdel af diffusoren fastgjort flange k er forbundet. Koncentrisk’ i 145390 if diffusoren 2 er anbragt en indre diffusor 5, som er fastgjort ved den ydre diffusor 2 ved hjælp af holdeorganer 6, Den indre diffu-sor 5 har indløbs- og udløbsåbninger 7 og 8, som forholder sig således til diffusoren 2's cirkulære eller ovale, ringformede indløbs- og udløbsåbninger 9 og 10, at der ved begge udløbsåbninger 8 og 10 hersker samme hastigheder.

Ved den særlige udformning af diffusorerne 2 og 5 bør tages i betragtning, at for det første hastighedsfordelingen ved de to diffusorindløbsåbninger 7 og 9 er forskellig, og for det andet at den ydre diffusor 2's vægflader er væsentlig større end vægfladerne i den indre diffusor 5 og dermed forårsager en større friktionsmodstand.

Diffusorerne 2 og 5 danner to strømningskanaler 11 og 12, af hvilke den ydre har ringformet tværsnit. Ved den ydre diffusor 5’s udløbsåbninger 10 er fastgjort en flange 13, med hvilken diffusoren 2 er tilsluttet til en tilførselskanal 14 til en ladeluiftkøler 15. Tilførselskanalen 14 er med en flange 16 forbundet med ladeluftkøleren 15*s indløbsside 17· I udførelsesformen ifølge fig.l ender diffusorerne 2 og 5 ved indløbet i tilførselskanalen 1¾. Imidlertid er også andre udførelsesformer mulige, ved hvilke diffusorerne 2 og 5, alt efter de rumlige forhold, rager delvis ind i tilførselskanalen 14, eller ved hvilke kompressorudløbet lfs flange er direkte tilsluttet til tilførselskanalen 1^, som fuldstændigt optager diffusorerne 2 og 5·

Der kan også tænkes udførelsesformer, ved hvilke diffusorerne 2 og 5 indmunder skråt i tilførselskanalen 14.

Den af kompressoren transporterede luft strømmer med høj hastighed og en stærk rotationsbevægelse gennem udløbet 1 ind i diffusorerne 2 og 5· Ved indløbet i diffusorområdet opdeles luftstrømmen. En del strømmer gennem den ringformede indløbsåbning 9 ind i strømningskanalen 11, medens den øvrige del strømmer gennem indløbsfladen 7 ind i strømningskanalen 12. På vejen gennem disse udvidede strømningskanaler 11 og 12 ekspanderes ladeluften, så at en del af de dynamiske tryk omdannes til statisk tryk. Ladeluften træder således ud fra udløbsåbningerne 8 og 10 med formindsket hastighed og kan i denne tilstand tilføres til ladeluftkøleren 15’s indløbsflade 17 med kun ringe strømningstab. Indløbsfladen kan være anbragt parallelt med eller på tværs af kompressorudløbsfladen.

5 145390 I udførelseaeksemplet Ifølge fig,2 er den indre dif-fusor 5 længere end den ydre diffusor 2 og er ved sin udløbsåbning 8 med en flange 18 fastgjort ved en mellerovæg 19, som opdeler tilførselskanalen til ladeluftkøleren 15 i to områder, I denne udførelsesform bortfalder de i fig.l viste holdeorganer 6 for den indre diffusor 5, så at den gennem strømningskanalen 11 løbende ladeluft ikke hindres af nogen form for strømningsmodstand.

Ved det i fig.2 viste udførelseseksempel kan også tænkes udførelsesformer, ved hvilke også den ydre diffusor 2, alt efter de rumlige forhold, rager helt eller delvis ind i tilførselskanalen 14.