SU1132043A1

SU1132043A1 - Device for wettening supercharging air of internal combustion engine

Info

Publication number: SU1132043A1
Application number: SU823439381A
Authority: SU
Inventors: Сергей Петрович Козырев; Исаак Лейбович Симятицкий
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1982-05-17
Publication date: 1984-12-30

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее увлажнитель воздуха, подсоединенньй через канал подвода воздуха к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора, а через канал отвода воздуха - к впускному коллектору, двигател , и питательный бак, подключенный к увлажнителю через отверстие дл подвода жидкости, отличающеес тем, Что, с целью повьппени , надежности путем улучшени очистки воздуха от примесей и солей, увлажнитель выполнен в виде емкости, в f которой в несколько р дов по высоте размещены лотки с жидкостью, снабженные по меньшей мере одним воздухопроводом дл подвода воздуха под слой жидкости, отверстие дл подвода жидкости из питательного бака-размещено над верхним лотком, отверстие канала подвода воздуха расположено ниже днища нижнего лотка, а отвода выше верхнего лотка. 2. Устройство по П.1, о т л и ч аЮ1 щ е е с тем, что каждый лоток выполнен в виде верхней и нижней горизонтальных псш6:К, снабженных конусСП ными чейками, причем конусные чейки верхней и нижней полок размещены одна внутри другой соосно НС зазором, образующим каналы дл прохода воздуха и жидкости, а отверсти воздухопровода расположены в вершинах конусных чеек верхней полки и в стенке нижней полки между конусными чейками .1. A device for moistening the charge air of combustion engines, comprising a humidifier podsoedinenny through the air supply channel to the Air Bleed nozzle turbocharger, and through the air outlet duct - to the intake manifold of the engine, and a nutrient tank connected to the humidifier through hole for supplying the liquid, characterized in that, in order to maintain reliability by improving air purification from impurities and salts, the humidifier is made in the form of a container, in which f is several rows in height has trays with liquid, provided with at least one duct for supplying air under the liquid layer, a hole for supplying the liquid from the nutrient tank is positioned above the upper tray, opening the air supply channel is disposed below the bottom of the lower tray and above the upper discharge tray. 2. The device according to claim 1, that is, so that each tray is made in the form of upper and lower horizontal PS6: K, equipped with cone-shaped cells, and the conical cells of the upper and lower shelves are placed inside one another coaxially with the HC gap, forming channels for the passage of air and liquid, and the air duct openings are located in the tops of the conical cells of the upper shelf and in the wall of the lower shelf between the conical cells.

Description

Изобретение относитс к машиностр ению, а именно двигателестроению, и в частности, к устройствам дл увлаж нени наддувочного воздуха двигател внутреннего сгорани . . Известны устройства дл увлажнени наддувочного воздуха двигател внутреннего сгорани , содержащее увлажнитель воздуха, подсоединенный через канал подвода воздуха к воздухонапор ному патрубку турбокомпрессора, а через канал отвода воздуха - к впуск ному коллектору двигател , и питател ный бак, подключенный к-увлажнителю через отверстие дл подвода жидкости Л . Недостатком известных устройств вл етс повьшение износа двигател обусловленное тем, что в этой системе жидкость вместе с имеющимис в ней примес ми впрыскиваетс во впуск ной коллектор двигател . Как известно , воздух входит в цилиндры с очень большими скорост ми, достигающими 150 м/с, и удар етс о -стенку цилиндра, расположенную против впуск ного отверсти . При этом имеющиес в нем капли неиспарившейс жидкости вместе с примес ми привод т к кавитационно-абразивной зрозии в месте удара. Кроме того, жидкость, попавша на стенку цилиндра, разжижает смазку и, испар сь, оставл ет после себ частицы накипи, что заметно ухудшает услови трени . Все это приводит к ускоренному износу детале цилиндропоршневой группы и преждевременному разрушению двигател . Кроме того, известна система не обеспечивает увлажнени ,, наддувочного воздуха в услови х низких темпера тур, так как не позвол ет использовать антифризы, необходимые дл рабо ты в зимних услови х. Цель изобретени - повышение надежности двигател путем улучшени очистки воздуха от примесей и солей Цель достигаетс тем, что в устройстве дл увлажнени наддувочного воздуха двигател внутреннего сгорани , содержащем увлажнитель воздуха, подсоединенный через канал подвода воздуха к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора, а через канал отвода воздуха - к впускному коллектору двигател , и питательный бак, подключенный к увлажнителю через от .верстие дл подвода жидкости, увлажнитель выполнен в виде емкости, в которой в несколько р дов по высоте размещены лотки с жидкостью, снабженные по меньшей мере одним воздухопроводом дл подвода воздуха под слой жидкости, отверстие дл подвода жидкости из питательного бака размещено над верхним лотком, отверстие канала подвода воздуха расположено ниже днища нижнего лотка, а отвода - выше верхнего лотка. Кроме того,, каждый лоток выполнен в виде верхней и нижней горизонтальных полок, снабженных конусными чейками , причем конусные чейки верхней и нижней полок размещены одна внутри другой соосно и с зазором, образующим каналы дл прохода воздуха и жидкости, а отверсти воздухопровода расположены в вершинах конусных чеек верхней полки и в стенке нижней полки между конусными чейками. На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - увлажнитель наддувочного воздуха, на фиг.З - узел 1 на фиг.2, на фиг.4 нижн полка, вид сверху, на фиг.З разрез А-А на фиг.4, на фиг.6 - верхн полка, вид сверху, на фиг.7 разрез Б-Б на фиг.6. Устройство содержит увлажнитель 1 наддувочного воздуха, питательный бак 2, впускной коллектор 3 двигател внутреннего сгорани 4 и турбокомпрессор 5. Увлажнитель подсоединен через канал 6 подвода воздуха к воздухонапоркрму патрубку 7 турбокомпрессора 5, а через канал-8 отвода воздуха - к впускному коллектору 3 двигател 4. Питательный бак 2 подключен к увлажнителю 1 через отверстие 9 дл подвода жидкости при помощи насоса 10. Увлажнитель 1 выполнен н виде емкости, в которой в несколько р дов по высоте размещены лотки .11 с жидкостью, снабженные каждьй по меньшей мере одним воздухопроводом 12 дл подвода воздуха под слой жидкости. Отверстие 9 дл подвода жидкости из питательного бака 2 размещенонад верхним лотком 11, отверсти канала 6 подвода воздуха расположены ниже днища нижнего лотка 11, а отвода - вьш1е верхнего лотка 11. В верхней части увлажнител 1 установлен пеногаситель 13, выполненный в виде сетки, а на каждом ло ке 11 установлены чашки 14, образую щие одну из стенок воздухопровода 12. На взсоде в компрессор 15 установлен циклонный воздухоочиститель 16дл удалени из воздуха крупных частиц примесей. Канал 8 отвода воз духа подсоединен к впускному коллек тору 3 двигател . 4 через охладител 17воздуха и циклонный (или иной) каплеуловитель 18. Дл удалени изб ка жидкости из увлажнител 1 и капл уловител 18 устройство снабжено. переливным поплавковым клапаном 19, подсоединенным к дну увлажнител 1 и каплеуловител 1-8. Турбина 20 под соединена через выхлопной коллектор 21 двигател 4. Каждый лоток 11 может быть вьшол нен в виде верхней и нижней горизон тальных полок 22 и 23, снабженных конусными чейками 24, основание 25 которых прикреплено к полкам 22 и 23, а.усеченна горизонтальна вершина 26 расположена под основанием ,25. Конусные чейки 24 верхней и ни ней полок 22 и 23 размещены до дна внутри другой соосно и с зазором, образующим каналы 27 дл прохода воздуха и жидкости,- а отверсти 28 и 29 воздухопровода 12 расположены в вершинах 26 конусных чеек 24 вер ней полки 22 и в стенке 30 нижней полки 23 между конусными чейками Устройство работает следующим образом. При работе двигател 4 отработав шие газы поступают по выхлопному коллектору 21 к- турбине 20 турбокомпрессора 5, котора приводит во вращение компрессор 15. Атмосферный воздух поступает в циклонный воздухоочиститель 16, в котором осуществл етс очистка воздуха от крупных частиц примесей. Наддувочный воздух из компрессора 15 поступает в воздухонапорный патрубок 7 и канал 6 подвода воздуха в увлажнитель 1, а из него по каналу 8 отвода воздуха в охладитель 17, каплеуловитель 18 и ad впускной коллектор 3 двигател 4. Наддувочный воздух, нагнетаемый компрессором 15, поступает в отверстие канала 6 увлажнител 1, расположенное .ниже днища нижнего лотка 11, и через отверстие воздухопровода 12 и полости чашек 14 подаетс в слой жидкости. Образующиес при этом пузырьки воздуха проход т через слой жидкости и.. насыщаютс ее парами. В результате в верхней части 1 образуетс паровоздушна смесью При прохождении пузырьков воздуха через слой жидкости примеси, содержащиес в жидкости, остаютс в ней. При заливке в испаритель 1 антифриза пузырьки воздуха будут насьщатьсЯ только парами воды, так как этиленгликоль , содержащийс в антифризе, имеет температуру кипени , значительно превышающую температуру кипени воды. Механические примеси, содержащиес в наддувочном воздухе, при прохождении его через слой жидкости Iбудут задерживатьс жидкостью и оставатьс в ней Процесс парообра- . зовани и насьщ1ени пузьфьков возду- ха парами воды интенггифицируетс i за счет теплоты наддувочного возду- i ха, которьй при этом охлаждаетс . В случае использовани двигател с большим давлением наддува и, соответственно , с высокой температурой наддувочного воздуха в увлажнителе 1 дл увлажнени может подаватьс лишь часть наддувочного воздуха , котора затем смешиваетс . с остальным неувлажненным воздухом.Это позвол ет избежать повьщ1енного расхода воды и переувлажнени потока воздуха, так как потребное количество воды составл ет 5-10% от массы топлива. - - - - - Паровоздушна смесь, проход через отверсти пеногасител 13, поступает в охладитель 17, установка которого дл промежуточного охлаждени целесообразна только дл двигателей со средней и высокой степенью наддува. Лл двигател с низкой степенью наддува установка охладител 17 не вл етс об зательной . С выхода охладител 17 паровоздушна смесь поступает в циклонный (или иной) каплеуловитель 18, где осзтцествл етс завихрение паровоздушного потока. При этом капли воды, захваченные потоком воздуха в увлажнителе 1 или образовавшиес в охладителе 17, стекают, по стенкам каплеуловител 18 на его дно и далее через переливной поплавковыйклапан 19 в бак 2. С выхода каппеуловител 18 паровоздушна смесь, очищенна от капель воды, поступает во впускной коллектор 3 двигател 4. .5 Дл поддержани посто нного уров н жидкости в р дах лотков 11 служи насос 10, которьй подает жидкость в отверстие 9, расположенное над верх ним лотком 11 увлажнител 1. Производительность насоса 10 должна быть вьше количества потребл емой на испарение воды. Излишек жидкости будет переливатьс через внутренние полости чашек 14 и горловины воздухопровода 12 на нижние уровни и собираетс на дне испарител 1, так как уровень жидкости в отдельном отсеке определ етс высотой лотков 11 и не может его превышать. В результате в испарителе 1 по принципу противотока осуществл етс циркул хщ воздуха и жидкости, причем чиста паровоздушна . смес1ь подаетс на вход каплеуловител 18, а жидкость с поступившими в нее из воздуха примес ми и образовавшимис вследствие испарени частицами накипи со дна увлажнител 1 через переливной поп лавковый клапан 19 подаетс в бак 2 Дл борьбы с накипью в используемую жидкость могут добавл тьс различные химические.средства от накипи , или вода должна подвергатьс электромагнитной обработке. Это приводит к -тому, что накипь не осаждает с в виде твердой пленки на детал х устройства дл увлажнени , а циркулирует по ней в виде частиц шлама в используемой жидкости и вместе с дру гими твердыми частицами, попавшими в устройство в конечном итоге собираетс и отстаиваетс на дне бака 2, откуда все примеси необходимо периодически сливать через имеющийс там кран. 3ь В увлажнителе 1, в котором р ды лотков 11 выполнены в виде верхней и нижней полок 22 и 23, снабженных конусными чейками 24, воздух проходит через отверсти 28 и 29 воздухопровода 12 и через каналы 27 между стенками конусных чеек 24. Так, например, при прохождении через нижний р д лотков 11 воздух поступает сначала в отверстие 29 стенки 30 нижней полки 23, затем в основание 25 конусной чейки 24 и в канал 27, проходит между вершинами 26 нижней и верхней полок 23 и 22 и через отверстие 28 верхней полки 22. При таком выполнении обеспечиваетс улучшенна очистка воздуха в испарителе и уменьшаетс опасность уноса капель жидкости по сравнению с испарителем , изображенным на фиг.1. Таким образрм, в предлагаемой системе благодар устранению непосредственного впрыска воды во впускной коллектор двигател предотвращаетс попадание в двигатель примесей , содержащихс как в воде, так и в воздухе, а также капель жидкости, что снижает кавитагщонно-абразивньй износ деталей цилиндропоршневой группы. Кроме того, применение указанной системы позвол ет значительно упростить конструкцию воздухоочистител , ограничива сь установкой простейшего циклона на входе в компрессор дл удалени крупных частиц примесей из воздуха, так как все остальные примеси эффективно удал ютс в -системе, что облегчает техническое обслуживание воздухоочистител и делает ненужным расход масла на его периодическое заполнение. in n n I I /The invention relates to mechanical engineering, namely engine building, and in particular, to devices for humidifying the charge air of an internal combustion engine. . The devices for humidifying the charge air of an internal combustion engine are known, comprising a humidifier connected via an air supply duct to the air intake port of the turbocharger, and through an air exhaust duct to an intake manifold of the engine, and a feeding tank connected to the humidifier through the inlet liquids l. A disadvantage of the known devices is the increase in engine wear due to the fact that in this system, the fluid, together with the impurities present in it, is injected into the intake manifold of the engine. As is known, air enters the cylinders at very high speeds, reaching 150 m / s, and hits the cylinder wall located opposite the inlet. In this case, the droplets of non-evaporated liquid present in it, together with impurities, lead to cavitation-abrasive corrosion at the impact point. In addition, the liquid adhering to the wall of the cylinder dilutes the lubricant and, evaporating, leaves scum particles after itself, which noticeably worsens the conditions of friction. All this leads to accelerated wear of parts of the cylinder-piston group and premature destruction of the engine. In addition, the known system does not provide humidification of the charge air at low temperatures, since it does not allow the use of the antifreeze required for operation in winter conditions. The purpose of the invention is to improve the reliability of the engine by improving air purification from impurities and salts. The purpose of the invention is to ensure that in a device for humidifying the charge air of an internal combustion engine, containing an air humidifier, connected through the air inlet duct to the turbocharger air inlet port and through the air intake duct to the engine intake manifold, and the feed tank connected to the humidifier through from the fluid supply port, the humidifier is designed as a container in which several liquid trays are installed in rows of height, provided with at least one air duct for supplying air under the liquid layer, an opening for supplying liquid from the supply tank is located above the upper tray, an opening for the air supply channel is located below the bottom of the lower tray, and the outlet is above the upper one tray. In addition, each tray is made in the form of upper and lower horizontal shelves, equipped with conical cells, the conical cells of the upper and lower shelves are placed one inside the other coaxially and with a gap forming channels for the passage of air and liquid, and the air duct openings are located in the tops of the conical cells of the upper shelf and in the wall of the lower shelf between the conical cells. Figure 1 is a diagram of the device, in figure 2 - charge air humidifier, in fig.Z - unit 1 in figure 2, in figure 4 lower shelf, top view, in fig.Z section A-A in figure .4, figure 6 - top shelf, top view, figure 7 section bb in figure 6. The device contains a humidifier 1 charge air, feed tank 2, the intake manifold 3 of the internal combustion engine 4 and the turbocharger 5. The humidifier is connected through the air inlet channel 6 to the air inlet nozzle 7 of the turbocharger 5, and through the air outlet channel 8 to the intake manifold 3 of engine 4 The feed tank 2 is connected to the humidifier 1 through the opening 9 for supplying liquid by means of a pump 10. The humidifier 1 is made in the form of a tank in which trays .11 with liquid are placed in several rows in height, equipped with each at least one air duct 12 for supplying air under the liquid layer. An opening 9 for supplying liquid from the feed tank 2 is placed over the upper tray 11, the openings of the air supply channel 6 are located below the bottom of the lower tray 11, and the retrac- tion is located above the upper tray 11. At the top of the humidifier 1 there is an antifoam 13 installed in the form of a grid, and Cups 14 are installed in each lane 11, forming one of the walls of the duct 12. At the upper end of the compressor 15, a cyclone air cleaner 16dl is removed to remove large particles of impurities from the air. Air intake duct 8 is connected to intake manifold 3 of the engine. 4 through the air cooler 17 and the cyclone (or other) droplet separator 18. The device is equipped to remove the outflow of liquid from the humidifier 1 and a drop of the catcher 18. an overflow float valve 19 connected to the bottom of the humidifier 1 and the drop catcher 1-8. The turbine 20 is connected through the exhaust manifold 21 of the engine 4. Each tray 11 can be elongated in the form of upper and lower horizontal shelves 22 and 23, equipped with conical cells 24, the base 25 of which is attached to the shelves 22 and 23, and the horizontal section is horizontal. 26 is located under the base, 25. The conical cells 24 of the upper and lower shelves 22 and 23 are placed to the bottom inside another coaxially and with a gap forming the channels 27 for the passage of air and liquid, and the openings 28 and 29 of the air duct 12 are located in the tops 26 of the conical cells 24 vertically shelves 22 and in the wall 30 of the lower flange 23 between the conical cells. The device operates as follows. When the engine 4 is operating, the exhaust gases flow through the exhaust manifold 21 to the turbine 20 of the turbocharger 5, which causes the compressor 15 to rotate. Atmospheric air enters the cyclone air cleaner 16, in which the air is cleaned from large particles of impurities. The charge air from the compressor 15 enters the air-pressure inlet 7 and the air supply duct 6 to the humidifier 1, and from it through the air exhaust duct 8 to the cooler 17, the droplet separator 18 and ad engine 4 intake manifold 4. The charge air blown by the compressor 15 enters the opening of the channel 6 of the humidifier 1, located below the bottom of the lower tray 11, and through the opening of the air duct 12 and the cavity of the cups 14 is supplied to the liquid layer. The air bubbles formed during this process pass through the layer of liquid and are saturated with its vapor. As a result, in the upper part 1 a vapor-air mixture is formed. When air bubbles pass through a layer of liquid, impurities contained in the liquid remain in it. When the antifreeze is poured into the evaporator 1, air bubbles will be filled only with water vapor, since the ethylene glycol contained in the antifreeze has a boiling point that is much higher than the boiling point of water. Mechanical impurities contained in the charge air, when it passes through a layer of liquid I, will be retained by the liquid and remain in it. Calling and hanging air puffs with water vapor is intensified by the heat of the charge air that is cooled. In the case of using an engine with high boost pressure and, accordingly, with a high charge air temperature, only a fraction of the charge air can be supplied to the humidifier 1 for humidification, which is then mixed. with the remaining non-humidified air. This avoids the increased flow of water and over-wetting of the air flow, since the required amount of water is 5-10% of the mass of the fuel. - - - - - Steam-air mixture, the passage through the holes of the antifoam 13, enters the cooler 17, the installation of which for intermediate cooling is only suitable for engines with a medium and high degree of supercharging. LL with a low degree of pressurization, the installation of chiller 17 is not mandatory. From the outlet of the cooler 17, the vapor-air mixture enters the cyclone (or other) droplet separator 18, where the vapors of the vapor-air flow are observed. In this case, water droplets captured by the air flow in humidifier 1 or formed in cooler 17 flow down the walls of the drop catcher 18 to its bottom and then through the overflow float valve 19 into the tank 2. From the outlet of the capsule 18, the steam-air mixture, purified from water droplets, enters engine intake manifold 3. 4.5 To maintain a constant fluid level in the rows of trays 11, serve pump 10, which supplies fluid to the hole 9 located above the top tray 11 of the humidifier 1. The capacity of the pump 10 must be greater than treble out at evaporation. The excess liquid will overflow through the internal cavities of the cups 14 and the necks of the air duct 12 to the lower levels and collect at the bottom of the evaporator 1, since the liquid level in a separate compartment is determined by the height of the trays 11 and cannot exceed it. As a result, in the evaporator 1, according to the countercurrent principle, air and liquid are circulated, and the vapor-air is clean. the mixture is fed to the inlet of the drop-separator 18, and the liquid with impurities from the air and formed by evaporation of scale particles from the bottom of the humidifier 1 through the overflow primer valve 19 is supplied to the tank 2. Various chemicals can be added to the used liquid to combat scale. descaling agents or water should be subjected to electromagnetic treatment. This leads to the fact that scale does not precipitate in the form of a solid film on the parts of the moistening device, but circulates through it in the form of sludge particles in the liquid used and together with other solid particles trapped in the device. at the bottom of tank 2, from where all impurities need to be periodically drained through a tap located there. 3 In humidifier 1, in which rows of trays 11 are made in the form of upper and lower shelves 22 and 23, equipped with conical cells 24, air passes through openings 28 and 29 of the air duct 12 and through channels 27 between the walls of conical cells 24. For example, when passing through the lower row of trays 11, air enters first into the opening 29 of the wall 30 of the lower shelf 23, then into the base 25 of the conical cell 24 and into the channel 27, passes between the tops 26 of the lower and upper shelves 23 and 22 and through the opening 28 of the upper shelf 22 With this arrangement, improved cleaning is provided. the heat in the evaporator reduces the danger of the liquid droplets being carried away as compared to the evaporator shown in FIG. Thus, in the proposed system, due to the elimination of direct water injection into the engine intake manifold, impurities contained in both water and air as well as liquid droplets are prevented from entering the engine, which reduces cavitational abrasive wear of cylinder-piston parts. In addition, the use of this system significantly simplifies the design of the air cleaner, limited to installing the simplest cyclone at the entrance to the compressor to remove large particles of impurities from the air, since all other impurities are effectively removed in the α system, which facilitates maintenance of the air cleaner and makes it unnecessary oil consumption for its periodic filling. in n n I I /

. x/ 2. x / 2

ъъ

ф{/г.1f {/ g.1

nopoBoadyutHcf смесь InopoBoadyutHcf blend I

/J/ J

Фиг.гFigg

--30--thirty

Фие.ЗFi.Z

22

гзgz

ZZ

фиг. 5FIG. five

2424

Z4tZ4t

Claims

1. DEVICE FOR HUMIDIFICATION OF CHARGING AIR OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, containing an air humidifier connected through an air supply channel to the turbocompressor air inlet pipe and through an air exhaust channel to the intake manifold, engine, and the feed tank “through the fluid inlet for connecting to the fluid inlet” characterized in that, in order to enhance. reliability by improving air purification From impurities and salts, the humidifier is made in the form of a container in which <several rows in height are trays of liquid, equipped with at least one air duct for supplying air under the liquid layer, an opening for supplying liquid from the nutrient tank is placed above the upper tray, the hole of the air supply channel is located below the bottom of the lower tray, and the outlet above the upper tray.

2. The device according to item T, with the exception that each tray is made in the form of upper and lower horizontal shelves equipped with cone cells, the cone cells of the upper and lower shelves being placed one inside the other coaxially and with a gap forming channels for the passage of air and liquid, and the openings of the air duct are located at the tops of the conical cells of the upper shelf and in the wall of the lower shelf between the conical cells.

SU p .. 1132043