Система наддування двигуна внутрішнього згоряння з глибоким охолодженням надувального повітря

Система наддування двигуна внутрішнього згоряння з глибоким охолодженням надувального повітря, що містить каскадний обмінник тиску з патрубком для відведення стисненого повітря, підключеним до впускного тракту двигуна за допо 3 48949 повітряного заряду у циліндрах двигуна супроводжується збільшенням витрат на стиснення повітряного заряду у циліндрах двигуна, зростають теплове навантаження на охолоджувач надувального повітря і витрати на привод вентилятора останнього, чим спричиняється зниження ККД двигуна. Робота каскадного обмінника тиску у складі поршневого двигуна характеризується непродуктивними витратами енергії відпрацьованих газів на стиснення надлишкової частини повітря, яка нагнітається каскадним обмінником, що скидається у відомій системі наддування з КОТ у атм осферу, тому е фективність використання роботи відпрацьованих газів з поршневої частини двигуна недостатньо висока, що, у свою чергу, впливає на загальний ККД комбінованого двигуна. Крім того зниження щільності повітряного заряду в умовах жаркого клімату є причиною значного падіння потужності двигуна. В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалення системи наддування двигуна внутрішнього згоряння шляхом того, що систему забезпечено детандер-компресором, що приведе до підвищення ККД, потужності і зниження теплонавантаження деталей двигуна за рахунок збільшення глибини охолодження надувального повітря. Це досягається тим, що систему наддування двигуна вн утрішнього згоряння з глибоким охолодженням надувального повітря, яка містить каскадний обмінник тиску з патрубком для відведення стисненого повітря, підключеним до впускного тракту двигуна за допомогою повітронапірної магістралі з розміщеним у ній охолоджувачем надувального повітря, згідно корисної моделі, систему постачено детандер-компресором, виконаним у вигляді каскадного обмінника тиску, канал для відведення стискаючого середовища і сполучений з атмосферою канал для підведення середовища, що стискається, які підключені до низькотемпературного охолоджувача, розміщеного у повітронапірній магістралі на ділянці між впускним трактом двигуна і охолоджувачем надувального повітря, а канал для підведення стискаючого середовища постачений циркуляційним вентилятором і теплообмінником-охолоджувачем сполучено з каналом для відведення стисненого середовища і патрубком для відведення стисненого повітря. Розміщення у системі наддування детандеркомпресора, виконаного у вигляді каскадного обмінника тиску, дозволяє реалізувати високоефективний робочий цикл повітряної холодильної машини для додаткового охолодження надувального повітря, що дозволить зменшити теплове навантаження на охолоджувач надувального повітря і витрати механічної енергії на привод вентилятора. Сполучення каналу для підведення стискаючого середовища, постаченого циркуляційним вентилятором, за допомогою теплообмінникаохолоджувача з каналом для відведення стисненого середовища і патрубком для відведення стисненого повітря дозволить корисно використовувати потенційну енергію надлишкового повітря, що нагнітається основним каскадним обмінником тиску, для реалізації робочого циклу повітряної холо 4 дильної машини, що робить хладоагент із температурою нижче навколишнього середовища без відволікання механічної енергії на стиснення повітря в циклі холодильної машини. Завдяки підключенню каналу для відведення стискаючого середовища і сполученого з атмосферою каналу для підведення середовища, що стискається, до низькотемпературного охолодж увача, розміщеного у повітронапірній магістралі на ділянці між впускним трактом двигуна і охолодж увачем надувального повітря, у сполученні із застосуванням детандер-компресора, досягається глибоке охолодження надувального повітря і підвищення його щільності. Зниження температури і підвищення щільності повітряного заряду в циліндрах двигуна сприяє підвищенню економічності двигуна за рахунок збільшення коефіцієнта надлишку повітря і зниженню витрат на стиснення заряду в циліндрі двигуна, а також забезпечує зниження теплонавантаженості циліндропоршневої групи і можливість форсування двигуна. Сукупність відзначених ознак забезпечують підвищення ККД, потужності та моторесурса двигуна. Сутність корисної моделі пояснюється схем атичним зображенням (Фіг.) системи наддування двигуна вн утрішнього згоряння з глибоким охолодженням надувального повітря, що містить каскадний обмінник тиску (КОТ) 1, який має ротор 2 з вічками 3, патрубок 4 для підведення свіжого повітря, постачений продувним вентилятором 5, і патрубок 6 для відведення стискаючого середовища, патрубок 7 для підведення стискаючого середовища, підключений до випускного колектора 8 двигуна 9 і патрубок 10 для відведення стисненого повітря, сполучений із впускним трактом 11 за допомогою повітронапірної магістралі 12 з послідовно розміщеними в ній охолоджувачем надувального повітря 13, низькотемпературним охолоджувачем 14 і продувним вентилятором 15. Низькотемпературний охолоджувач 14 підключений до каналу 16 для відведення стискаючого середовища і підведення 17 середовища, що стиск ається, детандер-компресора 18, постаченого ротором 19 з вічками 20, каналом 21 для підведення стискаючого середовища з циркуляційним вентилятором 22, сполученим за допомогою теплообмінника-охолоджувача 23 з патрубком 10 для відведення стисненого повітря і каналом 24 для відведення стисненого середовища. Канал 17 для підведення середовища, що стискається, постачено циркуляційним вентилятором 25 і сполучено з атмосферою трубопроводом 26. Система наддування двигуна внутрішнього згоряння з глибоким охолодженням надувального повітря функціонує наступним чином. Відпрацьовані гази із двигуна 9 через випускний колектор 8 і патрубок 7 для підведення стискаючого середовища поступають до вічок 3 ротора 2, де в результаті робочого процесу КОТ 1 здійснюється стиснення повітря, яке підводиться до вічок 3 через патрубок 4 для підведення свіжого повітря під дією продувного вентилятора 5. Відпрацьовані гази, що розширилися, витісняються з вічок 3 свіжим повітрям в атмосферу через патрубок 6 для відведення стискаючого середовища, а 5 стиснене у роторі 2 повітря направляється у патрубок 10 для відведення стисненого повітря, на виході з якого розділяється на два потоки. Згідно високої ефективності каскадного обміну тиском, витрата стисненого у KOT 1 повітря значно перевищує витрату відпрацьованих газів і, отже, перевищує витрату надувального повітря, яка використовується поршневою частиною двигуна 9. Надлишкова частина повітря КОТ 1, що нагнітається з патрубка 10 для відведення стисненого повітря приділяється у теплообмінник охолоджувач 23, куди одночасно через канал 24 для відведення стисненого середовища підводиться стиснене у детандер-компресорі 18 повітря. Після охолодження у теплообмінникуохолоджувачі 23 у результаті теплообміну з навколишнім середовищем повітря утягується у проточну частину вентилятора 22, де його тиск підвищується до рівня, достатнього для подолання гідравлічного опору контур у високого тиску детандер-копресора 18, що містить канал 24 для відведення стисненого середовища, теплообмінник охолоджувач 23 і проточний сегмент ротора 19 між каналами 21 і 24. Далі стиснене охолоджене повітря через канал 21 для підведення стискаючого середовища надходить у вічки 20 ротора 19 детандер-компресора 18, де, розширюючись, охолоджується до температури, значно нижчої температури навколишнього середовища, і робить роботу стиснення повітря, що надходить у вічки 20 з низькотемпературного охолоджувача 14 через канал 17 для підведення повітря, що стиск ається, під дією циркуляційного вентилятора 25. Стиснене у вічках 20 повітря направляється у к анал 24 для відведення стисненого середовища, звідки надходить у теплообмінник-охолоджувач 23, а охолоджене до температури, значно нижчої температури навколишнього середовища, повітря через канал 16 для відведення стискаючого середовища направляється у низькотемпературний охолодж увач 14, у якому використовується як низькотемпературний хладоагент, відводячи тепло від основ 48949 6 ного потоку надувального повітря. Оскільки витрата стискаючого повітря в детандер-компресорі 18 перевершує витрату повітря, що стискується, зайва частина повітря після низьк отемпературного охолоджувача 14 викидається у атмосферу через трубопровід 26. Витрата стисненого у детандер-компресорі 18 повітря становить 40-60% загальної витрати повітря у теплообміннику-охолоджувачі 23. Дефіцит стисненого повітря у детандер-компресорі 18 заповнює відведенням у теплообмінник охолоджувач 23 надлишкової частини надувального повітря, що нагнітається КОТ 1. Інша (основна) частина стисненого у КОТ 1 повітря направляється у повітронапірну магістраль 12, де спочатку попередньо охолоджується в охолоджувачі надувального повітря 13 і потім, протікаючи через низькотемпературний охолоджувач 14, піддається глибокому охолодженню до температури, нижчої за температуру навколишнього середовища. Далі, після незначного підвищення тиску у проточній частині продувного вентилятора 15 до рівня, достатнього для забезпечення продувки циліндрів поршневої частини двигуна 9, стиснене повітря надходить у впускний тракт 11, здійснюючи наддування двигуна 9. Таким чином, глибоке охолодження і підвищення щільності надувального повітря досягається, в основному, за рахунок теплової енергії відпрацьованих газів з незначними витратами механічної енергії, що ви трачається на привод вентиляторів 5, 15, 22 і 25. Завдяки збільшенню масового повітряного заряду у циліндрах двигуна, реалізується можливість ефективного згоряння більшої кількості палива, і, отже, підвищення потужності і ККД комбінованого двигуна. При цьому додаткове глибоке охолодження надувального повітря сприяє зниженню максимальної температури робочого циклу двигуна, що забезпечує зниження теплонавантаженості циліндро-поршневої групи, а значить збільшення моторесурса двигуна. 7 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 48949 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601