SU1548493A2

SU1548493A2 - Ic-engine

Info

Publication number: SU1548493A2
Application number: SU874346333A
Authority: SU
Inventors: Михаил Семенович Приходько; Альфред Эдуардович Симсон; Виктор Васильевич Староверов; Владимир Павлович Андропов; Борис Константинович Балюк; Валентин Борисович Самофалов
Original assignee: Волгоградский Политехнический Институт
Priority date: 1987-12-22
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1990-03-07

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению и предназначено дл повышени использовани энергии отработавших газов двигателей. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с крышкой 2, выпускной трубопровод, подключенный к воздухонапорному патрубку 3 турбокомпрессора 4 через охладитель 5 наддувочного воздуха, выпускной трубопровод, подключенный к газовпускному патрубку 6 турбокомпрессора 4, утилизациионную турбину 7, снабженную патрубком 8 выпуска отработавших газов и сообщенную при помощи газовой магистрали с выхлопным патрубком 10 турбокомпрессора 4, и нагнетатель 9 воздуха, установленный на одном валу с утилизационной турбиной 7. Напорный трубопровод нагнетател 9 выполнен разветвленным, одна его ветвь 11 подключена к охлаждаемым элементам двигател , втора ветвь 12 подключена к охладителю 5 наддувочного воздуха и подсоединена своим выходным срезом к патрубку 8 с образованием дополнительного активного сопла эжектора, пассивное сопло которого выполнено в виде части патрубка 8. На входе в охладитель 5 установлен второй дополнительный эжектор, активное сопло 14 которого выполнено в виде участка этой ветви, а пассивное сопло 15 св зано с окружающей средой. Камера 16 смешени выполнена перфорированной и сообщена через перфорацию с атмосферой. Треть ветвь 18 напорного трубопровода подключена к воздуховпускному патрубку 19 турбокомпрессора, воздухонапорный патрубок 3 последнего дополнительно подключен к второй ветви 12. Охладитель 5 выполнен в виде кожуха, снабженного конфузорной, цилиндрической и диффузорной част ми, и размещенных внутри кожуха теплообменных поверхностей из трубок, изогнутых по форме кожуха. При работе двигател часть воздуха по первой ветви подаетс к охлаждаемым элементам двигател , часть воздуха по второй ветви подаетс в охладитель наддувочного воздуха, и часть воздуха на частичных режимах может перепускатьс к воздуховпускному патрубку турбокомпрессора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to mechanical engineering and is intended to increase the use of energy from the exhaust gases of engines. The engine contains at least one cylinder 1 with a lid 2, an exhaust pipe connected to the air pressure port 3 of the turbocharger 4 via a charge air cooler 5, an exhaust pipe connected to the gas inlet pipe 6 of the turbo compressor 4, a utilization turbine 7 fitted with an exhaust pipe 8 and exhaust gas reported using a gas line with the exhaust pipe 10 of the turbocharger 4, and the air blower 9, mounted on the same shaft with the scraper turbine 7. The pressure pipe blows Atel 9 is branched, one branch 11 is connected to engine cooled elements, the second branch 12 is connected to charge air cooler 5 and connected to outlet pipe 8 with its output cut to form an additional active ejector nozzle, the passive nozzle of which is made as part of connector 8. On The second additional ejector is installed at the entrance to the cooler 5, the active nozzle 14 of which is designed as a section of this branch, and the passive nozzle 15 is connected with the environment. The mixing chamber 16 is perforated and communicated through the perforation with the atmosphere. The third branch 18 of the pressure pipe is connected to the air inlet pipe 19 of the turbocharger, the air-pressure pipe 3 of the latter is additionally connected to the second branch 12. Cooler 5 is made in the form of a casing equipped with confusing, cylindrical and diffuser parts and placed inside the casing of heat exchanging surfaces of pipes bent along casing shape. When the engine is running, part of the air through the first branch is supplied to the cooled elements of the engine, part of the air through the second branch is supplied to the charge air cooler, and part of the air in partial modes can be bypassed to the air inlet of the turbocharger. 2 hp f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к двигателестрое- нию, в частности к системам утилиза- 50 ции теплоты отработавших газов, и вл етс усовершенствованием изобретени по авт.св. № 1483069.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, in particular to systems for utilization of heat of exhaust gases, and is an improvement of the invention in accordance with the author. No. 1483069.

Цель изобретени - увеличение эффективности утилизации энергии от- 35 работавших газов.The purpose of the invention is to increase the energy utilization efficiency of the exhaust gases.

На чертеже изображена принципиальна схема двигател внутреннего сгорани .The drawing shows a schematic diagram of an internal combustion engine.

Двигатель содержит по меньшей ме- 40 ре один цилиндр 1 с крышкой 2, впускной трубопровод, подключенный к воз- духо апорному патрубку 3 турбокомпрессора 4 через охладитель 5 наддувочного воздуха, выпускной трубопровод, 45 подключенный к газовпускному патрубку 6 турбокомпрессора 4, утилизационную силовую турбину 7, снабженную патрубком 8 выпуска отработавших газов и нагнетатель 9 воздуха, установленный «JQ на одном валу с утилизационной турбиной 7 и подключенный при помощи напорного трубопровода к элементам двигател . Силова турбина 7 сообщена при помощи газовой магистрали с выхлоп- ,„ ным патрубком 10 турбокомпрессора 4. Напорный трубопровод нагнетател 9 выполнен разветвленным, одна его , ветвь 11 подключена к охлаждаемымThe engine contains at least one cylinder 1 with a cover 2, an intake pipe connected to the air inlet pipe 3 of the turbocharger 4 through the charge air cooler 5, an exhaust pipe 45 connected to the gas inlet pipe 6 of the turbo compressor 4, utilization power turbine 7 , equipped with an exhaust gas outlet 8 and an air blower 9, mounted “JQ on the same shaft with the utilization turbine 7 and connected via a pressure pipe to the engine elements. The power turbine 7 is communicated by means of a gas line with the exhaust-, ny branch pipe 10 of the turbocharger 4. The discharge line of the supercharger 9 is made branched, one of which, branch 11 is connected to the cooled

элементам двигател , втора ветвь 12 подключена к охладителю 5 наддувочного воздуха и подсоединена своим выходным срезом к патрубку 8 выпуска отработавших газов с образованием дополнительного активного сопла эжектора, пассивное сопло которого выполнено в виде части патрубка 8 выпуска отработавших газов. Между нагнетателем 9 и охладителем 5 последовательно установлен орган 13 регулировани проходного сечени ветви и второй дополнительный эжектор, активное сопло 14 которого выполнено в виде участка этой ветви, а пассивное 15 св зано с окружающей средой. Камера 16 смешени второго дополнительного эжектора выполнена перфорированной и сообщена через перфорацию с атмосферой,Между охладителем 5 и патрубком 8 выпус- ка отработавших газов утилизационной турбины 7 установлен диффузор 17, Треть ветвь 18 напорного трубопровода подключена к воздуховпускному патрубку 19 турбокомпрессора 4 и снабжена органом 20 регулировани ее проходного сечени в Воздухонапор- ный патрубок 3 турбокомпрессора 4 дополнительно подключен к второй ветви 12 напорного трубопровода при помощи обводной трубы 21 и органа 22 регулировани ее сечени . Охладитель 5 над5the engine elements, the second branch 12 is connected to the charge air cooler 5 and connected to the exhaust gas outlet 8 with its output cut to form an additional active ejector nozzle, the passive nozzle of which is made as part of the exhaust gas outlet 8. Between the supercharger 9 and the cooler 5, a body 13 for regulating the flow area of the branch and a second additional ejector are installed in series, the active nozzle 14 of which is designed as a section of this branch and the passive 15 is connected with the environment. The mixing chamber 16 of the second additional ejector is made perforated and communicated through perforation with the atmosphere. A diffuser 17 is installed between the cooler 5 and the exhaust gases outlet 8 of the utilization turbine 7, and one third of the pressure pipe branch 18 is connected to the air inlet 19 of the turbocharger 4 and is provided with a control body 20 its bore section into the Air-pressure pipe 3 of the turbo-compressor 4 is additionally connected to the second branch 12 of the discharge pipe with the help of a by-pass pipe 21 and an organ 22 beating its cross section. Cooler 5 over 5

дувочного воздуха выполнен в виде кожуха, снабженного конфузорной,цилиндрической и диффузорной част ми, и размещенных внутри кожуха теплооб- менных поверхностей из трубок. Трубки размещены между трубными досками 23 и 24, имеющими форму усеченных конусов, и изогнуты по форме кожуха„ Кожух подключен к второй ветви 12 напорного трубопровода, а трубки - к воздухонапорному патрубку 3 турбокомпрессора 4.The blowing air is made in the form of a casing provided with confused, cylindrical, and diffuser parts, and heat-exchange surfaces of tubes placed inside the casing. The tubes are placed between tube plates 23 and 24, having the shape of truncated cones, and are bent by the shape of the casing. “The casing is connected to the second branch 12 of the discharge pipe, and the tubes to the air-pressure port 3 of the turbocharger 4.

Двигатель работает следующим образом .The engine works as follows.

На номинальном режиме отработавшие газы двигател по выпускному трубопроводу через турбокомпрессор 4 поступают в силовую турбину 7,котора вращает нагнетатель 9 охлаждающего воздуха. Сжатый воздух от нагнетател 9 идет по второй ветви 12 через орган 13 регулировани ее сечени в активное сопло 14 второго дополнительного эжектора, через пассив ное сопло 15 и перфорированную камеру 16 смешени эжектируетс холодньй воздух из окружающей среды в охладитель 5 наддувочного воздуха. Поступающий холодный воздух омывает со значительными скорост ми охлаждаемые поверхности трубок. После охладител 5 воздух поступает в патрубок 8 выпуска отработавших газов утилизационной турбины 7 и эжектирует отработавшие газы, что повышает мощность утилизационной турбины 7 вследствие увеличени глубины расширени ,Сжатый в турбокомпрессоре 4 наддувочный воздух поступает в трубки охладител 5 наддувочного воздуха,проходит внутри теплообменных трубок противотоком к охлаждающему воздуху и поступает во впускной трубопровод двигател .In the nominal mode, the exhaust gases of the engine through the exhaust pipe through the turbocharger 4 enter the power turbine 7, which rotates the cooling air blower 9. Compressed air from the blower 9 goes through the second branch 12 through the body 13 regulating its cross section into the active nozzle 14 of the second additional ejector, through the passive nozzle 15 and the perforated mixing chamber 16, cold air is ejected from the environment into the charge air cooler 5. The incoming cold air washes the cooled surfaces of the tubes at considerable speeds. After the cooler 5, the air enters the exhaust exhaust nozzle 8 of the utilization turbine 7 and ejects the exhaust gases, which increases the capacity of the utilization turbine 7 due to an increase in the expansion depth. The charge air compressed in the turbocharger 4 enters the charge air cooler 5 tubes countercurrently to the heat exchange tubes cooling air and enters the intake manifold of the engine.

На режиме максимальной мощности и при увеличении давлени наддува часть сжатого воздуха от турбокомпрессора 4 дл снижени максимального давлени в цилиндрах двигател перепускаетс In the maximum power mode and with an increase in the charge pressure, a part of the compressed air from the turbocharger 4 is reduced by-pass to reduce the maximum pressure in the engine cylinders.

10ten

1515

2020

25 48493625 484936

сопло 14, и увеличить количество BOSJ- духа, подаваемого по первой ветви I1 на охлаждение цилиндра I и крышки 2. На частичных нагрузках часть сжатого в нагнетателе 9 воздуха подаетс по третьей ветви 18 через регулирующий орган 20 в воздуховпускной патрубок 19 турбокомпрессора 4, что дает возможность повышать давление наддува и соответственно мощность двигател , приближа его к двигателю посто нной мощности,the nozzle 14, and increase the number of BOSJ-spirit supplied through the first branch I1 to the cooling of cylinder I and cover 2. At partial loads, part of the air compressed in the compressor 9 is supplied through the third branch 18 through the regulator 20 to the air inlet 19 of the turbocharger 4, which gives the ability to increase the boost pressure and, accordingly, the engine power, bringing it closer to the engine of constant power,

В результате эффект шного охлаждени наддувочного воздуха и регулировани наддува на различных режимах применение турбонагнетател ,утилизирующего энергию отработавших газов после турбокомпрессора, позвол ет повысить экономичность двигател ,снизить тепловую напр женность элементов конструкции, уменьшить токсичность отработавших газов.As a result, the effect of cooling the charge air and regulating the boost in various modes using a turbocharger that utilizes exhaust gas energy after the turbocharger improves engine efficiency, reduces the thermal stress of structural elements, and reduces exhaust emissions.

Claims

Invention Formula

1, Internal combustion engine according to bus. (R 1483069, characterized in that, in order to increase the efficiency of exhaust gas energy utilization, the branched pressure pipe is made with the third branch and its section regulating authority, a third branch is connected to the air inlet the turbocharger and the air-inlet pipe of the latter are additionally connected to the second branch of the discharge pipe with the help of a bypass pipe and its section regulating body,

2. The engine according to claim 1, about O, and the fact that the charge-air cooler is made in the form of a casing equipped with confused, cylindrical and diffuser parts and heat-exchange surfaces of tubes placed inside the casing, the tubes being bent in the form of the casing, the casing connected to the second branch pressure