Пристрій для охолодження наддувного повітря

Винахід відноситься до пристроїв, які використовуються для охолодження наддувного повітря двигунів внутрішнього згоряння. Відомі пристрої для охолодження наддувного повітря [1, 2, 3], виконані як автономний агрегат і розташовані між нагнітачем і двигуном. Недоліком таких охолоджувачів є те, що вони займають значний об'єм, нагнітач і охолоджувач з'єднані протяжним трубопроводом з обмеженим прохідним перетином. Висока температура повітря після нагнітача і протяжний трубопровід з обмеженим прохідним перетином є причиною падіння тиску, а отже і зниження щільності повітря і маси повітряного заряду циліндра двигуна. Відомі пристрої для охолодження наддувного повітря [5], у яких водоповітряний теплообмінник розміщується у вигляді кільця навколо нагнітача. Недоліком такого охолоджувача є зростання діаметра вузла компресорохолоджувач. Найбільш близьким до передбачуваного винаходу є пристрій, у якому компактність і малі втрати тиску досягаються шляхом розміщення водоповітряного теплообмінника у вигляді кільця навколо каналу входу повітря до нагнітача [4]. Недоліки прототипу наступні. При експлуатації пристрою відбувається забруднення проточної частини повітряного тракту. Констр укція теплообмінника нерозбірна, тому очищення його становить досить велику складність. Значні втрати тиску повітря мають місце на виході з лопаткового дифузора, при перебудові потоку повітря в осьовий напрямок руху в теплообміннику. Звичайно лопаткові дифузори компресорів наддування ДВЗ мають кут установки лопаток на виході a 4л=a 3л+(12°...18°) [6], де a 3л - кут установки лопаток дифузора на вході, рівний найчастіше, 14°...20° [7]. Таким чином, на виході з лопаткового дифузора потік повітря має закручення, що збільшує траєкторію його руху до о холоджувача і супроводжується збільшеними втратами тиску. Задача винаходу - зменшення втрати тиску повітря у проточній частині пристрою від дифузора до охолоджувача, а також спрощення доступу до забруднених ділянок теплообмінника при його очищенні. При цьому досягається технічний результат, що полягає в тому, що в пристрій для охолодження наддувного повітря, що є складовою частиною компресора наддування поршневого двигуна, розташованого навколо каналу входу повітря, відповідно до винаходу введені такі нові ознаки: - охолоджувач повітря виконаний у вигляді кільцевих матриць, з'єднаних між собою каналами для проходу охолоджуючої рідини і змонтованих на кришці корпуса компресора; - матриці охолоджувача виготовлені з оребрених, концентрично розташованих труб зі сплаву алюмінію, що має високу теплопровідність, з'єднаних з колекторами для охолоджуючої рідини; - у складі компресора використаний радіально-осьовий лопатковий дифузор, що забезпечує осьовий вхід повітря до теплообмінника. Конструкція пропонованого пристрою для охолодження наддувного повітря показана на Фіг.1 (розріз по повітряному тракту) і на Фіг.2 (розріз по водяному тракту). Охолоджувач виконаний у виді кільцевих матриць 3, змонтованих на кришці корпуса компресора 4 навколо каналу входу повітря 5. Конструкцію матриці (вид у напрямку руху повітря) представлено на Фіг.3. На Фіг.4 зображений поперечний розріз матриці. Матриця являє собою пакет концентрично розташованих, оребрених трубок 11, з'єднаних зварюванням з колекторами 8 і 9 (Фіг.3) для охолоджуючої рідини. Пакет трубок зовні й усередині охоплений обичайками 12 і 13 (Фіг.4), що запобігають витоку охолоджуваного повітря повз ребра трубок по краях матриці. В охолоджувачі застосовані пресовані з алюмінієвого сплаву плоскі трубки, на зовнішній поверхні яких сформовано систему ребер. Трубки мають розвинену внутрішню поверхню для протоку води, утворену паралельними каналами. Порожнини для охолоджуючої рідини матриць з'єднані між собою так, що утворюється теплообмінник зі схемою руху теплоносіїв - перехресний потік із противотоком. Пристрій працює таким чином На виході з робочого колеса 6 (Фіг.1) компресора повітря надходить до радіально-осьового лопаткового дифузору 2. Радіальна частина лопаткового дифузора має конструктивні параметри, характерні для традиційних лопаткових дифузорів турбокомпресорів наддування двигунів, а осьову частину виконано з плавним переходом від радіальної, у напрямок близький до осьового. У теплообміннику повітря перетинає оребрені труби 11 (Фіг.3) у поперечному напрямку, р ухаючись уздовж ребер. Вода надходить у нижній водяний колектор 8 (Фіг.2) матриці. Через обидві сторони колектора по ряду паралельно розташованих трубок 11 вода надходить у верхній колектор 9 (Фіг.3), поглинає тепло, відведене від повітря системою ребер. По з'єднувальній трубці 7 (Фіг.2) вода надходить до наступної матриці і, рухаючись в напрямку від верхнього колектора до нижнього, поглинає тепло, відведене від повітря системою ребер наступної матриці. По сполучній трубці 10, внутрішня порожнина якої відділена від порожнини колектора 8, вода надходить на вихід з охолоджувача наддувного повітря. У сукупності відмітних ознак винаходу, перерахованих у заявленому пристрої, досягається зменшення втрат тиску повітря в проточній частині пристрою лопаткового дифузора до охолоджувача, а також спрощується доступ до забруднених ділянок теплообмінника при його очищенні в порівнянні з пристроєм, узятому як прототип. Джерела інформації 1. А.C. СРСР 386525 М. Кл. F02В37/00 2. А.C. СРСР 600382 М. Кл. F28D7/00, F01P3/20, F02В37/00 3. А.C. СРСР 718688 М. Кл. F02В37/00 4. Пат. США 3211362 НКИ 230-116 (прототип) 5. Пат. ФРН 1576705 М. Кл. F28F13/12 6. Турбокомпресори для наддування дизелів. Довідковий посібник. Л. Машинобудування. 1975.-200с. 7. К.П. Селезньов, Ю.С. Подобуєв, С.А. Анісімов. Теорія і розрахунок турбокомпресорів. Машинобудування Л. 1968.-408с.