SU926338A1

SU926338A1 - I.c. engine

Info

Publication number: SU926338A1
Application number: SU802999467A
Authority: SU
Inventors: Сергей Сергеевич Соколов; Аэлита Афанасьевна Лазурко
Original assignee: Центральный научно-исследовательский дизельный институт
Priority date: 1980-09-09
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1982-05-07

Description

(5) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(5) INTERNAL COMBUSTION ENGINE

II

Изобретение относитс к машиностроению ,, а именно к двигателестроению , в частности к двигател м внутреннего сгорани с газотурбинным наддувом.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to mechanical engineering, namely, engine-building, in particular, to gas-turbine supercharged internal combustion engines.

Известны двигатели внутреннего сгорани с газотурбинным наддувом, содержащие магистраль подвода отработавших газов; снабженную выходным диффузором; переходной цилиндрической трубой и входньм сужающимс каналом, к выходному участку которого подключен байпзсный трубопровод, св занный с воздухонапорной магистралью турбокомпрессора, при этом площадь сечени байпасного трубопровода в месте соединени с выходным участком превышает площадь сечени последнего в 1,3-3,0 раза, а отношение максимального сечени диффузора к минимальному составл ет величину 1,5-3,5.Known internal combustion engines with gas turbine supercharged, containing the main supply of exhaust gases; equipped with an outlet diffuser; a cylindrical transitional tube and a narrowing inlet channel, to the output section of which a bypass pipeline is connected, connected to the air-supply line of the turbo-compressor, while the cross-sectional area of the bypass pipeline exceeds the cross-sectional area of the latter 1.3-3.0 times, and the ratio of the maximum cross section of the diffuser to the minimum is 1.5-3.5.

Такое выполнение канала выходной части выпускного трубопровода поз- . This embodiment of the channel output part of the exhaust pipe

вол ет обеспечить эжекцию, котора .обусловливаетс понижением давлени отработавших газов при входе в патрубок , что позвол ет избежать заброса отработавших газов в байпасный трубопровод и через последний в цилиндры двигател внутреннего сгорани П..It is necessary to ensure ejection, which is conditioned by a decrease in the exhaust gas pressure at the inlet to the branch pipe, thus avoiding the discharge of exhaust gases into the bypass pipeline and through the latter into the cylinders of the internal combustion engine P.

Однако объединение выходов цилиндров одним общим выпускным трубопроводом сообщает между собой цилиндры, в которых процессы выпуска перекрываютс по фазе. Это создает услови заброса отработавших газов из цилиндров , в которых давление отработавших газов близко к максимальному значению, в цилиндры,в которых вэтот момент давление отработавших газов близко к минимальному значению. Последнее приводит к ухудшению очистки цилиндров и в конечном итоге снижает мощность двигател .However, combining the cylinder outlets with one common exhaust pipe communicates the cylinders in between, in which the exhaust processes overlap in phase. This creates conditions for the discharge of exhaust gases from cylinders, in which the exhaust gas pressure is close to the maximum value, to cylinders, in which at that moment the exhaust gas pressure is close to the minimum value. The latter leads to a deterioration in the cleaning of cylinders and ultimately reduces the power of the engine.

Известны также двигатели внутреннего сгорани , содержащие турбокомпрессор , снабженный воздухонапорным и газоприемным патрубками, подключенные к последнему выходными сечени ми под углом по меньшей мере одну пару выпускных трубопроводов дви гател и трубу перепуска сжатого воздуха из воздухонапорного патрубк в газоприемный ,2.- . Однако, поскольку оси выходных сечений каналов выпускных трубопроводов перпен/: икул рны оси газоприемного патрубка, то направление потока выпускных газов, поступающих в патрубок из выпускных трубопроводов в направление потока перепускаемого воздуха, поступающего в патрубок иа трубы перепуска перпендикул рно оси канала патрубка,что приводит к гтрвороту на 90°ук93анных потоков выпуска емых газов и перепускаемого воздуха пр поступлении их на вход турбины турбоко прессора.Это создает значительное гид равлическое сопротивление потокам на входе в турбину и соответственно приводит к значительной потере нйпор потоков отработавших газов и перепускаемого воздуха, а следовательно, к понижению мощности турбины турбокомпрессора и всего двигател в цело Кроме того, такое присоединение выпускных трубопроводов к газоприемному патрубку не позвол ет создать эжекцию в выходных сечени х каналов выпускных трубопроводов, что приводит к забросу отработавших газов через трубу перепуска в цилиндры, что приводит к уменьшению эффективности и мощности двигател .Целью изобретени вл етс повышение эффективности и мощности двигател внутреннего сгорани за счет уменьшени гидравлического сопротивлени на входе в турбину. Поставленна цель достигаетс тем что труба перепуска подключена к газоприемному патрубку соосно, угол между касательной к оси каждого выпускного трубопровода в его выходном сечении и осью газоприёмного патрубка выполнен в пределах 1-22,5, а в их стыке отношение площади выходного сечени каждого выпускного трубопровода к площади поперечного сечени газоприемного патрубка турбокомпрессора выполнено равным 0,20 ,75. На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель внутреннего сгорани в вос мицилиндровом исполнении, общий вид; на фиг. 2 - газоприемный патрубок с присоединенными к нему двум выпускными трубопроводами и трубы перепуска; на фиг. 3 - другой вариант газоприемного патрубка. Двигатель внутреннего сгорани содержит турбокомпрессор 1, воздухонапорный патрубок 2, газоприемный патрубок 3, два выпускных трубопровода ( и 5 и трубу 6 перепуска сжатого воздуха из воздухонапорного патрубка 2 в газоприемный, Двигатель содержит также блоки 7 и 8 цилиндров, два выпускных коллектора 9 и 10 и два впускных коллектора 11 и 12. Турбокомпрессор 1 состоит из компрессора 13 и турбины 1, к которой через диффузорный участок 1,5 подсоединен газоприемный патрубок 3. Воздухонапорный патрубок 2 через дополнительный трубопровод 16 подсое динен к трубе 6 перепуска и к впускным коллекторам 11 и 12. В предлагаемом двигателе труба 6 перепуска подключена к газоприемному патрубку 3 соосно, а углы 17 и 18 между касательными 19 и 20 к ос м 21 и 22 выпускных трубопроводов k и 5 в ихзыходных сечени х 23 и 24, с осью 25 газоприемного патрубка 3 выполнены в пределах 1-22,5 . В стыках 26 и 27 отношение площадей выходных сечений 23 и 2 выпускных трубопроводов 4 и 5 к соответствующим им площад м поперечных сечений 28 и 29 газоприемного патрубка 3 турбокомпрессора 1 выполнено равным 0,2-0,75. Двигатель работает следующим образом . Отработавшие газы из блоков 7 и 8 цилиндров поступают в выпускные коллекторы 9 и 10, а затем через выпускные трубопроводы 4 и 5 и через газоприемный патрубок 3 в турбину 14, котора раскручивает компрессор 13Сжатый воздух поступает в воздухонапорный патрубок 2, а из него через дополнительный трубопровод 1б во впускные коллекторы 11 и 12 и в трубу перепуска 6. Подсоединение выпускных трубопроводов 4 и 5 к газоприемному патрубку 3, под указанными углами 17 и 18 обеспечивает направление потока отработавших газов в патрубке 3 практически вдоль его оси, что позвол ет отработавшим газам без дополнительного поворота поступать на вход турбины It. Это приводит к уменьшению коэффициента гидравлического сопротивлени потокам отработавших газов. Указанный угол ограничен величиной 22,5°, поскольку при увеличении величины угла свыше 22,5 резко повышаютс гидравлические сопротивлени Also known are internal combustion engines comprising a turbocharger fitted with an air-inlet and gas inlet nozzle, connected to the last outlet sections at an angle of at least one pair of exhaust pipes of the engine and an air-to-air inlet pipe 2.-. However, since the axes of the outlet sections of the exhaust pipelines are perpendicular /: and the axis of the gas inlet nozzle, the direction of the flow of exhaust gases entering the nozzle from the exhaust pipes in the direction of the flow of bypass air entering the nozzle and the bypass pipe perpendicular to the axis of the nozzle channel, to the gate at 90 ° of the streams of released gases and the overflow air, received by them at the inlet of the turbocoo turbine turbine. This creates significant hydraulic resistance to the streams at the entrance to the turbine and, accordingly, leads to a significant loss of the exhaust gas flow rate and exhaust air flow, and, consequently, to a decrease in the power of the turbine of the turbocompressor and the engine as a whole. Moreover, this connection of the exhaust pipes to the gas inlet does not allow the ejection in the output sections exhaust pipe channels, which leads to the exhaust gas flow through the bypass pipe to the cylinders, which leads to a decrease in the efficiency and power of the engine. The purpose of the invention It is to increase the combustion efficiency and engine power by reducing the flow resistance at the inlet to the turbine. The goal is achieved by the fact that the bypass pipe is connected to the gas inlet pipe coaxially, the angle between the tangent to the axis of each exhaust pipe in its outlet cross section and the axis of the gas inlet pipe is 1-22.5, and at their junction the ratio of the area of the outlet section of each exhaust pipe to the cross-sectional area of the gas inlet pipe of the turbocharger is 0.20, 75. FIG. 1 shows the proposed internal combustion engine in an eight cylinder design, general view; in fig. 2 - gas inlet with two exhaust pipes and bypass pipes attached to it; in fig. 3 - another version of the gas inlet. The internal combustion engine contains a turbocharger 1, an air-inlet pipe 2, a gas inlet pipe 3, two exhaust pipes (and 5 and a pipe 6 bypassing compressed air from the air-pressure pipe 2 into the gas receiving pipe, the engine also contains blocks 7 and 8 cylinders, two exhaust manifolds 9 and 10 and two intake manifolds 11 and 12. The turbocharger 1 consists of a compressor 13 and a turbine 1, to which a gas inlet nozzle 3 is connected through a diffuser section 1.5. An air-pressure nozzle 2 is connected through an additional pipe 16 the bypass pipe 6 and to the intake manifolds 11 and 12. In the proposed engine, the bypass pipe 6 is connected to the gas inlet port 3 coaxially, and the angles 17 and 18 between the tangents 19 and 20 to the washers 21 and 22 of the exhaust pipes k and 5 in their outlet sections 23 and 24, with the axis 25 of the gas inlet pipe 3 is made in the range of 1-22.5. At the joints 26 and 27, the ratio of the areas of the output sections 23 and 2 of the exhaust pipes 4 and 5 to the corresponding areas of the cross sections 28 and 29 of the gas inlet pipe 3 of the turbocharger 1 performed equal to 0.2-0.75. The engine works as follows. The exhaust gases from blocks 7 and 8 of the cylinders flow into the exhaust manifolds 9 and 10, and then through the exhaust pipes 4 and 5 and through the gas inlet 3 to the turbine 14, which unwinds the compressor 13 Compressed air enters the air-pressure pipe 2, and from it through an additional pipeline 1b to the intake manifolds 11 and 12 and to the bypass pipe 6. Connecting the exhaust piping 4 and 5 to the gas inlet pipe 3, at the indicated angles 17 and 18, ensures the direction of the flow of exhaust gases in pipe 3 almost along its axis, h allows for the exhaust gas without additional turn supplied to the turbine entrance It. This leads to a decrease in the hydraulic resistance coefficient to the exhaust gas flow. The specified angle is limited to 22.5 °, since when the magnitude of the angle increases above 22.5, the hydraulic resistance increases sharply.

потоку отработавших газов при выходе их из выпускных трубопроводов и 5 в Патрубок 3. Так из данных проведенных экспериментов, увеличение указанного угла на 5свыше указанного предела приводит к увеличению коэффициента гидравлического сопротивлени в два раза. Кроме того, указанное соотношение площадей выходных сечений 23 и 24 выпускных трубопроводов Ц и 5 относительно поперечных сечений 28 и 29 патрубка 3 в совокупности с выбранными углами 17 и 18 между касательными 19 и 20 и осью 25 патрубка 3 позвол ет создать эжекцию в.выходном сечении 23 и 24 каждого выпускного трубопровода 4 и 5, что приводит к улучшению очистки цилиндров двигател внутреннего сгорани от отработавших газов и продувки цилиндров сжатым воз/ (ухом, поступающим от компрессораthe flow of exhaust gases at the exit from the exhaust pipelines and 5 to the Nozzle 3. Thus, from the experimental data, an increase in the specified angle by 5 times the specified limit results in a twofold increase in the hydraulic resistance coefficient. In addition, the ratio of the areas of the output sections 23 and 24 of the exhaust pipes C and 5 relative to the cross sections 28 and 29 of the nozzle 3 together with the selected angles 17 and 18 between the tangents 19 and 20 and the axis 25 of the nozzle 3 allows to create an ejection of the output section 23 and 24 of each exhaust pipe 4 and 5, which leads to improved cleaning of the cylinders of the internal combustion engine from exhaust gases and blowing cylinders with a compressed air / (ear coming from the compressor

13 во впускные коллекторы 11 и 12 двигател внутреннего сгорани .13 into the intake manifolds 11 and 12 of the internal combustion engine.

Уменьшение коэффициента гидравического сопротивлени и улучшение чистки цилиндров от отработавших газов дает возможность повысить наReducing the hydraulic resistance coefficient and improving the cleaning of the cylinder exhaust gases makes it possible to increase by

S-7% эффективный КПД и мощность двигател внутреннего сгорани ,S-7% effective efficiency and power of the internal combustion engine,

Claims

1. USSR author's certificate for application number 27b78о4 / 25-О,

CL 02 B 37/00, 21.05.79.

2. USSR patent number 698543)

cl. F 02 B 37/00, published 1979

fS