Система повітропостачання двигуна внутрішнього згоряння

Винахід відноситься до області двигунобудування і може бути використаний в системах повітропостачання двигунів вн утрішнього згоряння (ДВЗ). Відомі системи повітропостачання двигунів вн утрішнього згоряння, використовувані у двигунобудуванні, які поділяються на дві підгрупи: наддувні і безнаддувні [див. підручник Двигуни внутрішнього згоряння під ред. Орліна А.С., М.Г.Круглова, Д.Н.Вир убова ч.2 "Теорія ДВЗ" четверте видання М., 1983р.]. Безнаддувні системи повітропостачання використовуються лише в малопотужних карбюраторних ДВЗ. їхнє застосування не дозволяє досягти в існуючих конструкціях сучасних вимог по агрегатній потужності економічності й екологічним параметрам. Наддувні системи повітропостачання містять фільтр, впускний колектор, повітряну заслінку, і агрегат наддуву (газотурбінний, механічний, акустичний та інші...), блок охолодження наддувного повітря для ДВЗ великої потужності, та арматуру підживлення киснем для спеціалізованих дослідницьких двигунів, [наприклад досліди А.С.Москальова див. В.Б.Шавров "История конструкций самолетов в СССР" 1978р. М., "Ма шиностроение" с.529; підручник "ДВЗ" під ред. А.С.Орліна, М.Г.Кр углова, Д.Н.Вирубова че тверте видання ч.2 "Теорія ДВЗ" 1983р М., "Машиностроение" с.58.]-прототип. Дана система повітропостачання дозволяє збільшити масу окислювача (кисню повітря) у циліндрах двигуна (ДВЗ) і відповідно масу повітрянопального заряду що збільшує ефективну та індикаторну потужність й К.К.Д., проте застосування відомих наддувних систем повітропостачання ДВЗ обмежує ДВЗ по масі, об'єму і вартості. Крім того утр уднюється пуск високофорсованих по наддуванню ДВЗ. В даний час можливості форсування ДВЗ по наддуванню з поліпшенням массогабаритних, економічних і екологічних характеристик практично вичерпані, а арматури підживлення киснем використовуються обмежено і тільки для спеціалізованих дослідницьких двигунів. Таким чином, в основу винаходу поставлена задача розробки такої системи повітропостачання ДВС яка за рахунок нового виконання конструкції дозволила б уникнути зазначених вище недоліків. Поставлена задача досягається тим, що система повітропостачання ДВЗ, яка містить фільтр, впускний колектор, повітряну заслінку, та агрегат наддування, згідно винаходу споряджена блоком збагачення повітря киснем за рахунок комбінації термодифузійного ефекту та ефекту молекулярного обміну що реалізується у термодифузійних колонках із трубчастими газообмінними субмікронними мембранами, причому блок збагачення повітря киснем містить корпус, трубчасті канали відведення вихлопних газів (чи охолоджувальної рідини радіатора), тракт підведення незбагаченого повітря, тракт відведення збагаченого повітря, екрануючі пористі піноалюмінієві трубки, тр убчасті газообмінні субмікронні мембрани, патрубок підведення повітря, патрубок відведення повітря, збагаченого киснем, патрубок відведення повітря, збідненого по кисню. Суть винаходу пояснюється наступними графічними зображеннями. На Фіг. 1 показаний загальний вид системи повітропостачання ДВЗ. На Фіг. 2 зображений у схематичному виді блок збагачення повітря киснем. На Фіг.3 представлено в схематичному виді зображення елементарної термодифузійної колонки. На Фіг.1 показаний загальний вид системи повітропостачання ДВЗ, що містить впускний колектор 1, повітряну заслінку 2, фільтр 3, агрегат наддування 4, і блок збагачення повітря киснем 5. На Фіг.2 зображений у схематичному виді блок 5 збагачення повітря киснем у термодифузійних колонках із трубчастими газообмінними субмікронними мембранами, що містить корпус 6, тр убчасті канали 7 відведення вихлопних газів (чи охолоджувальної рідини радіатора), тракт 8 підведення незбагаченого повітря, тракт 9 відведення збагаченого повітря, екрануючі пористі піноалюмінієві трубки 10, трубчасті газообмінні субмікронні мембрани 11, патрубок підведення повітря 12, патрубка відведення повітря 13 збагаченого киснем, патрубок відведення повітря 14 збідненого по кисню. На Фіг.3 представлено в схематичному виді зображення елементарної термодифузійної колонки, що містить трубчастий канал 7 відведення вихлопних газів (чи охолоджувальної рідини радіатора), екрануючу пористу піноалюмінієву тр убку 10 і тр убчасту газообмінну субмікронну мембрану 11. Система повітропостачання ДВС працює таким чином: атмосферне повітря попадає послідовно у впускний колектор 1, потім через повітряну заслінку 2 у фільтр 3, агрегат наддування 4 і нарешті, у блок 5 збагачення повітря киснем у термодифузійних колонках із трубчастими газообмінніми субмікронними мембранами 11, через патрубок підведення повітря 12, тракт 8 підведення незбагаченого повітря. У блоці 5 збагачення повітря киснем у термодифузійних колонках із трубчастими газообмінними субмікронними мембранами 11, що обігрівається подаваємими в корпус 6 через трубчасті канали 7 відведення вихлопних газів (чи охолоджувальної рідини радіатора) вихлопними газами (чи охолоджувальною рідиною радіатора) за рахунок виникнення ефекту термодифузії відбувається поділ компонентів повітря на компоненти що утримують підвищені концентрації кисню й азоту в протилежних кінцях термодифузійної колонки через різницю фізичних властивостей (щільності та розмірів молекул) кисню й азоту, подальший поділ повітряної суміші на компоненти відбувається за рахунок властивостей газообмінної субмікронної мембрани 11, а саме відбувається молекулярний обмін у субмікроних порах субмікронної мембрани 11 діаметр котрих менше довжини вільного пробігу молекул газів-складових повітря щж стандартних умовах. Завдяки каскадній схемі розташування елементарних термодифузійних колонок відбувається збагачення повітря киснем до необхідної концентрації. Для захисту від перегріву трубчастої газообмінної субмікронної мембрани 11 служить піноалюмінієва трубка 10, збагачене по кисню повітря подасться по тракту 9 відведення збагаченого повітря в циліндри ДВЗ через патрубок 13 відведення повітря збагаченого киснем, збіднене по кисню повітря скидається в атмосферу через патрубок 14 відведення повітря збідненого по кисню. Збагачене по кисню повітря, що подається у циліндри ДВЗ, дозволяє збільшити масу повітрянопального заряду без суттєвого підвищення тиску на впуску і, відповідно, індикаторну потужність у прямій залежності від ступеня збагачення по кисню, зменшення вмісту азоту зменшує витрати на допалення окису азоту, що поліпшує екологічні показники двигуна. Винахід що заявляється дозволяє при збагаченні повітря повітрянопального заряду до вмісту кисню з 21% до70-80% форсувати існуючі двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ)на 350-400%, збільшити ефективний КПД на 10-12% за рахунок відбирання потужності двигуна не більш 0,72% ефективної потужності на збагачення живильного повітря киснем.