Система наддування двигуна внутрішнього згоряння з каскадним обмінником тиску

Система наддування двигуна внутрішнього згоряння з каскадним обмінником тиску, що містить впускний тракт двигуна, каскадний обмінник тиску з патрубком для відведення стисненого пові 3 повітронапірної магістралі безпосередньо за холодильником наддувного повітря підключено байпасний канал з дроселем, встановленим перед розширювальною камерою, сполученою з атмосферою, а ділянка повітронапірної магістралі між холодильником наддувного повітря і впускним трактом двигуна постачена теплообмінним елементом, розміщеним у розширювальній камері байпасного каналу. Підключення байпасного каналу до повітронапірної магістралі безпосередньо за холодильником наддувного повітря дозволяє використовувати потенційну енергію надлишку повітря, яке нагнітається каскадним обмінником тиску, для додаткового охолодження наддувного повітря без залучення механічної енергії на його здійснення. Розміщення дроселя перед розширювальною камерою, сполученою з атмосферою, забезпечує можливість охолодження повітряного теплоносія до температури нижче за температуру навколишнього середовища. Постачання ділянки повітронапірної магістралі між холодильником надувного повітря і впускним трактом двигуна теплообмінним елементом, розміщеним у розширювальній камері байпасного каналу, забезпечить використання холодного повітряного теплоносія для більше глибокого охолодження і підвищення щільності наддувного повітря, що нагнітається у циліндри двигуна. Завдяки зниженню температури і підвищенню щільності наддувного повітря з одного боку досягається зниження максимальної температури згоряння і теплонапруженості деталей циліндро-поршневої групи, з іншого боку - реалізується можливість збільшення кількості палива, яке ефективно спалюється в циліндрах двигуна. Таким чином, перераховані відмітні ознаки у своїй сукупності забезпечують досягнення ефекту, що заявляється - підвищення потужності і ККД двигуна і зниження теплонапруженості його деталей. Сутність корисної моделі пояснюється схематичного зображення системи наддування двигуна внутрішнього згоряння з каскадним обмінником тиску, що містить каскадний обмінник тиску (КОТ) 1, що включає ротор 2 з вічками 3, патрубок для підведення стискаючого середовища 4, підключений до випускного колектора 5 двигуна 6, патрубок відведення стисненого повітря 7, сполучений за допомогою повітронапірної магістралі 8, постаченої холодильником наддувного повітря 9 і теплообмінним елементом 10 із впускним трактом 11 двигуна 6. Патрубки для підведення свіжого повітря 12 і відведення стискаючого середовища 13 сполучені з атмосферою. До ділянки повітронапірної магістралі 8 між холодильником наддувного повітря 9 і теплообмінним елементом 10 підключений байпасний канал 14 з послідовно встановленими дроселем 15 і розширювальною камерою 16 другого ступеня охолодження наддувного пові 41485 4 тря, що охоплює теплообмінний елемент 10 і сполученою з атмосферою патрубком 17. Система наддування двигуна внутрішнього згоряння з каскадним обмінником тиску працює наступним чином. Атмосферне повітря надходить у вічки 3 ротору 2 через патрубок 12 для підведення свіжого повітря, де в результаті робочого процесу КОТ 1 здійснюється його стискання відпрацьованими газами двигуна 6, які підводяться до ротора 2 через випускний колектор 5 і патрубок 4 для підведення стискаючого середовища. Відпрацьовані гази, які віддали значну частину потенційної енергії через патрубок 13 для відведення стискаючого середовища направляються в атмосферу, а стиснене у КОТ 1 повітря по патрубку 7 для відведення стисненого повітря направляється у повітронапірну магістраль 8 і проточну частину холодильника наддувного повітря 9, де віддає частину своєї теплової енергії навколишньому середовищу. З огляду високої ефективності обмінних процесів у роторі 2 каскадний обмінник тиску 1 здійснює нагнітання повітря у кількості, що перевищує витрату наддувного повітря у поршневій частині двигуна 6. Надлишкова частина стисненого в КОТ 1 повітря після попереднього охолодження в холодильнику наддувного повітря 9 (перша ступінь) через байпасний канал 14 і дросель 15 направляється у розширювальну камеру 16, де, розширюючись, знижує свою температуру до значень, нижчих за температуру навколишнього середовища, і далі, прохолоджуючи теплообмінний елемент 10, відводиться через патрубок 17 до атмосфери. Основна (інша) частина стисненого в КОТ 1 повітря, після попереднього охолодження в холодильнику наддувного повітря 9, нагнітається в проточну частину теплообмінного елемента 10, у якому піддається глибокому охолодженню, що забезпечує додаткове зниження температури і підвищення щільності наддувного повітря, що нагнітається із проточної частини теплообмінного елемента 10 у впускний тракт 11 двигуна 6. Таким чином, теплообмінний елемент 10, розміщений у розширювальній камері 16, по суті виконує функцію холодильника другого ступеня охолодження наддувного повітря. Завдяки збільшенню масового повітряного заряду у циліндрах двигуна 6 реалізується можливість ефективного згоряння більшої кількості поданого у двигун 6 палива, і, отже, підвищення потужності комбінованого двигуна 6. При цьому додаткове зниження температури наддувного повітря сприяє зниженню максимальної температури робочого циклу двигуна 6 і забезпечує зниження тепло-напруженості деталей кривошипношатунного механізму двигуна 6. Відмітні ознаки пристрою у своїй сукупності забезпечують реалізацію заявленого ефекту - підвищення потужності і зниження теплонапруженості комбінованого двигуна. 5 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 41485 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601