SU1758261A1 - Двигатель внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение прадназ-. начено дл  использовани  а двигател х внутреннего сгорани  с отключаемыми цилиндрами и обеспечивает повышение эффективности работы двигател  за счет увеличени  количества воздуха, подаваемого в неотключаемые цилиндры. Сущность изобретени : двигатель содержит неотключаемые 1-3 и отключаемые 4-6 цилиндры, объединенные перепускным коллектором 11с установленными между ним и цилиндрами 1-6 теплообменниками 14 и 15, один из которых включен в гор чий 16, а другой - в холодный 18 контуры охлаждени  двигател , причем теплообменники 14 и 15 могут быть выполнены в виде аксиально расположенных труб с перегородками. 2 з.п.ф-лы. 4 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к двигател м внутреннего сгорани  с отключаемыми цилиндрами.

Известен двигатель внутреннего сгорани , содержащий перепускные каналы, со- общающие попарно впускные патрубки объединенных цилиндров, в перепускных каналах установлены теплообменники. Во впускных патрубках в месте их соединени  б бездушным ресивером расположены об- ратные клапаны. В известном двигателе не может быть повышена эффективности работы путем перепуска многократно сжатого воздуха между отключенными и работающими цилиндрами, так как отсутствует пе- репускной коллектор, соедин ющий все цилиндры, а использование дл  перепуска сжатого воздуха впускного тракта затруднит либо полностью сделает невозможным заполнение цилиндров свежим зар дом.

Известен двигатель внутреннего сгорани , цилиндры которого сообщены попарно перепускным ресивером через перепускные клапаны.

В известном двигателе перепускным ресивером объединены не все цилиндры двигател  и отсутствуют теплообменники дл  изменени  температуры перепускаемого воздуха, поэтому эффективность работы двигател  не может быть повышена за счет многократного сжати  воздуха в отключенных цилиндрах, а также снижени  работы сжати  в отключенных цилиндрах в отсутствие промежуточного охлаждени  и подогрева воздуха, подаваемого в работающие цилиндры дл  повышени  его энергосодержани .

Известен двигатель внутреннего сгорани , содержащий отключаемые и неотключаемые цилиндры, каждый из которых снабжен впускным и выпускным коллекторами , и систему охлаждени .

В известном двигателе не может быть повышена эффективность работы путем перепуска многократно сжатого воздуха между отключенными и работающими цилиндрами, так как в двигателе отсутствует перепускной коллектор, объедин ющий все цилиндры, а использование дл  перепуска сжатого воздуха впускного тракта не обеспечивает последовательного многократного сжати . Кроме того, двигатель не имеет теплообменников дл  изменени  температуры сжатого воздуха.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние эффективности работы путем увеличени  количества воздуха, подаваемого в неотключаемые цилиндры.

Поставленна  цель достигаетс  тем. что известный двигатель, содержащий отключаемые цилиндры, каждый из которых снабжен впускным и выпускным коллекторами, и систему охлаждени , дополнительно снабжен перепускными патрубками с установленными в них управл емыми перепускными клапанами, перепускные патрубки всех цилиндров соединены с перепускным коллектором, при этом перепускные патрубки отключаемых цилиндров снабжены теплообменником дл  охлаждени  наход щегос  в них воздуха, а перепускные патрубки неотключаемых цилиндров снабжены теплообменником дл  подогрева воздуха, поступающего в неотключаемые цилиндры.

Кроме того, теплообменники выполнены в виде двух аксиально расположенных труб с зазором между ними, а образованна  между трубами полость разделена перегородками на части по числу групп цилиндров, при этом внутренн   труба подключена к перепускным патрубкам и кажда  часть полости между трубами подключена к соответствующему контуру системы охлаждени  двигател , причем теплообменник перепускных патрубков неотключаемой группы ци- линдров может быть подключен к выпускному коллектору.

На фиг, 1 изображена схема 4-тактного р дного шестицилиндрового дизел  с вод ным охлаждением; на фиг. 2 и 3 - эскизы выполнени  теплообменников; на фиг. 4 - схема работы двигател .

Цилиндры двигател  1-3 (фиг. 1) объединены в группу неотключаемых цилиндров, цилиндры 4-6 - в группу отключаемых. Все цилиндры сообщены с воздушным коллектором 7 через впускные клапаны 8, с выпускным коллектором 9 через выпускные клапаны 10, а также с перепускным коллектором 11 через перепускные патрубки 12 с встроенными в них неотлючаемых цилиндров 1-4 и отключаемых цилиндров 4-6 размещены соответственно теплообменники 14 и 15.

Теплообменник 14 включен в первый (гор чий) контур 16 системы охлаждени  совместно с полост ми охлаждени  дизел  17. Теплообменник 15 включен во второй (холодный) контур 18 совместно с охладителем 19 наддувочного воздуха, кроме того, в оба контура системы охлаждени  вход т радиаторы, насосы и т.д. (не показано).

Теплообменники (фиг. 2) состо т из двух аксиально расположенных труб 20 и 21 (остальные обозначени  здесь и далее те же, что и на фиг. 1), внутренн   из которых сообщена с перепускными патрубками 12. Полость между трубами разделена поперечной перегородкой 22 на две полости 23 и 24 Кажда  из полостей подключена к соответствующему контуру системы охлаждени . Стрелками указано движение теплоносителей

Теплообменник 14 группы неотключаемых цилиндров 1-3 (фиг. 3) включен в магистраль 9 выпуска посредством патрубка 25 с целью увеличени  энергосодержани  сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры 1-3, а также с целью утилизации энергии выпускных газов.

Двигатель (фиг. 1) работает следующим образом

При работе всех цилиндров перепускные клапаны 13 посто нно закрыты. Впускные 8 и выпускные 10 клапаны обеспечивают процессы наполнени  и выпуска . Топливо подаетс  в каждый цилиндр.

При команде на отключение группы цилиндров 4-6 прекращают подачу топлива и закрывают в этих цилиндрах выпускные клапаны 10. Одновременно включают перепускные клапаны 13 всех цилиндров, а впускные клапаны 8 отключаемых цилиндров 4-6 открывают на тактах впуска и рабочего хода дл  наполнени  этих цилиндров свежим зар дом из воздушного коллектора 7. Заполнение каждого работающего цилиндра (фиг. 4) осуществл ют два отключенных. Например, в отключенном цилиндре 4 на такте рабочий ход происходит заполнение цилиндра свежим зар дом и на такте выпуск - сжатие его В конце процесса сжати  сжатый воздух из цилиндра 4 направл етс  в цилиндр 6, также отключенный потоплипоподаче, в котором закончилс  процесс наполнени  на также Впуск (закрылись впускные клапаны) и началс  процесс сжати  воздушного зар да.

Таким образом, в цилиндре 6 сжимаетс  двойной воздушный зар д, и в конце процесса сжати  в этом цилиндре воздух перепускаетс  в работающий цилиндр 2, в котором закончилс  процесс наполнени  и начинаетс  процесс сжати , т.е, работающий цилиндр 2 оказываетс  заполненным тройным воздушным зар дом

Аналогично производ т перепуск сжатого воздуха в других цилиндрах, а именно: из цилиндра 5 в цилиндр 4 и после добавочного сжати  в работающий цилиндр 1, из цилиндра 6 - в цилиндр 5 и затем в цилиндр 3.

Сжатый воздух после сжати  его в первом отключенном цилиндре направл ют в теплообменник 15, где его охлаждают перед сжатием в следующем отключенном цилиндре , затем после сжати  воздуха в этом цилиндре его направл ют в теплообменник 14, где его подогревают перед впуском в работающий цилиндр.

Промежуточное охлаждение сжатого воздуха снижает затраты энергии на повторное сжатие. Предварительный подогрев воздуха перед впуском в работающие цилиндры повышает его энергосодержание, утилизиру  при этом энергию теплоносител  системы охлаждени  двигател  или выпускных газов.

Таким образом, каждый работающий

0 цилиндр оказываетс  заполненным тройным воздушным зар дом, который, в свою очередь, может быть использован дл  повышени  мощности при увеличенной цикловой подаче топлива, либо дл  улучшени 

5 экономичности за счет увеличени  коэффициента избытка воздуха, либо за счет повышени  эффективности работы двигател  от совместного действи  этих двух факторов.

0При включении цилиндров 4-6 в работу

перепускные клапаны 13 всех цилиндров закрывают, включаютс  выпускные клапаны 10 отключенных цилиндров 4-6, впускные клапаны 8 этих цилиндров начинают

5 работать только на тактах Впуск, затем включают топливоподачу в эти цилиндры.

Повышение плотности воздушного зар да цилиндра (увеличение его количества) за счет предварительного охлаждени  в хо0 лодильнике наддувочного воздуха (ХНВ) - решение, широко примен емое в современных двигател х. При использовании ХНВ возможно приблизить температуру охлаждаемого воздуха к температуре теплоноси5 тел , например воды, за счет увеличени  полезной площади теплообменника.

Особенностью двигател  с отключаемыми цилиндрами, оборудованного перепускным коллектором,  вл етс  перепуск между

0 цилиндрами воздуха, предварительно сжатого в отключаемых цилиндрах, т.е. имеющего температуру значительно выше, чем поступающего в цилиндры свежего зар да из воздушного коллектора.

5 Так, температура наддувочного воздуха перед ХНВ в зависимости от исполнени  двигател  (наддувный, безнаддувный и т.д.) может колебатьс  от значени  температуры окружающей среды до 100-150°С. Темпера0 тура же перепускаемого между цилиндрами воздуха находитс  на уровне 400-500°С.

При одном и том же охлаждающем теплоносителе (например, вода двигател  холодного контура) принципиально

5 невозможно охладить поступающий в работающие цилиндры воздух только в ХНВ до той же температуры, что и в случае установки добавочкэго теплообменника на тракте перепуска воздуха между отключаемыми цилиндрами.

Например, наддувочный воздух после компрессора дизел  имел температуру 150°С При температуре охлаждающей воды 60 65°С предельное значение температуры , до которой возможно охладить воздух при чюбой большой полезной площади ХНВ, находитс  на уровне 70°С (двигатели 6ЧН21/21. 16ЧН26/26ити.) После сжати  в отключаемых цилиндрах температура воздуха повышаетс  до значений 400-500°С и сколь бы не увеличивать ХНВ, без дополнительного теплообменника снизить значение температуры поступающего в работающие цилиндры воздуха невозможно. Установка добавочного теплообменника на тракте перепуска воздуха между отключенными цилиндрами позвол ет понизить температуру воздуха при том же теплоносителе до значений 80-100°С.

Если предложить возможность охлаждени  наддувочного воздуха в ХНВ до любых заданных значений (при специальном хладоагенте), то и в этом случае принципиально невозможно достичь значений температуры воздуха только в ХНВ близких к тем, которые имели бы место при предлагаемом размещении добавочного теплообменника, так как последующее сжатие в отключаемых цилиндрах неизбежно увеличит температуру воздуха.

Коэффициент теплопередачи между воздухом и теплоносителем (из-за разницы температуры воздуха) значительно дл  предлагаемого варианта, что позвол ет при одних и тех же выходных параметрах воздуха снизить весогабаритные показатели теплообменников.

Таким образом, в предлагаемом вари- -анте обеспечиваетс  снижение работы сжати  при одновременном увеличении воздушного зар да цилиндра до значений, не достигаемых в известных решени х, за счет размещени  добавочного теплообменника между отключаемыми цилиндрами и перепускным коллектором.

11рр)длагаема  конструкци  двигател  внутреннего сгорани  позвол ет повысить эффективность работы деигэтел-, а именно его мощность, экономичность и надежность за счет повышени  воздушного зар да работающих цилиндров и снижени  работы сжати  в отключаемых цилиндрах.

10

Claims (3)

1.Двигатель внутреннего сгорани , содержащий отключаемые и неотключаемые цилиндры, каждый из которых снабжен впускным и выпускным Оллекторами, и систему охлаждени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности работы путем увеличени  количества воздуха, подаваемого в неотключаемые цилиндры, двигатель снабжен перепускными патрубками с установленными в них управл емыми перепускными клапанами, перепускные патрубки всех цилиндров соединены с перепускным коллектором, при этом перепускные патрубки отключаемых цилиндров

снабжены теплообменником дл  охлаждени  наход щегос  в них воздуха, а перепускные патрубки неотключземух цилиндров снабжены теплообменником дл  подогрева воздуха поступающего о неотключаемые

цилиндры,

2.Двигатель по п. 1,отличающийс  тем, что теплообменники выполнены в виде двух аксиально расположенных труб с зазором между ними, а образованна  между трубами полость разделена перегородками на части по числу групп цилиндров, при этом внутренн   труба подключена к перепускным патрубкам и кажда  часть полости между трубами подключена к соответствующему контуру системы охлаждени  двигател ,

3.Двигатель по п. 1,отличающийс  тем, «то теплообменник перепускных патрубков неотключаемой группы цилиндров

подключен к выпускному коллектору.

23

I

L гд

22

t

21

у

/Г- ;. .. ;. -. . :...... ... .-. v

f. k V . , . . « « « . -. .. . ... . .-, ..«

. rllS r - lIZIIldu±±±k EIZ± 3uJ 1 % Л

Ч J MBUUIU11-1JI.««- l..l-lau..-1u.ll...ll--

М(ШШм

1 )( )( з

TL/ -Г Х.Т

.U T TbdTE

f5

/4

Фиг. I

Воздух

I