СИСТЕМА ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ ТАНКОВОГО ДИЗЕЛЯ С ЭЖЕКЦИОННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА

Предложение относится к области двигателестроения, а именно к системе питания двигателя воздухом. И может быть использовано в системе эжекционного охлаждения наддувочного воздуха поршневых двигателей.
Известен способ и устройство управления газообменом в дизеле с газотурбинным наддувом. Патент RU №2301899 C1, F02B 37/12 Опубликован 27.06.2007, содержащий дизель с впускным и выпускным коллекторами, промежуточный охладитель наддувочного воздуха, турбокомпрессор, двухкаскадный воздухоочиститель, патрубки, устройство управления газообменом, струйный эжектор, воздуховод.
Недостатками этой конструкции являются: низкая эффективность системы охлаждения наддувочного воздуха в следствие малого коэффициента эжекции струйного эжектора; ее значительные массогабаритные показатели; отсутствие возможности регулирования температуры рециркулируемого газа.
Техническим результатом заявляемой системы является повышение эффективности системы охлаждения наддувочного воздуха; уменьшение ее массогабаритных показателей; а также обеспечение возможности регулирования температуры рециркулируемого газа.
Технический результат достигается тем, что в системе воздухоснабжения танкового дизеля с эжекционным охлаждением наддувочного воздуха, содержащей дизель, соединенный: впускным коллектором через промежуточный охладитель наддувочного воздуха с компрессором турбокомпрессора, устройство управления газообмена и воздухоочиститель, струйный эжектор заменен на более эффективный и менее габаритный вихревой эжектор, конструкции М.Г. Дубинского (Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике / Меркулов А.П. - М.: Машиностроение, 1969. - 184 с.). Также установкой в рециркуляционном трубопроводе вихревой трубы с распределительным клапаном, электрически связанным с электронным блоком управления и датчиками температуры надувочного воздуха и рециркулируемого газа.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема системы воздухоснабжения танкового дизеля с эжекционным охлаждением наддувочного воздуха.
Заявленная система воздухоснабжения танкового дизеля с эжекционным охлаждением наддувочного воздуха содержит дизель 1 соединенный впускным коллектором 2 через промежуточный охладитель 3 наддувочного воздуха с компрессором 4 турбокомпрессора и воздухоочиститель 5. Компрессор 4 соединен общим валом 6 с турбиной 7 турбокомпрессора. Выпускной коллектор 8, соединяющий турбину турбокомпрессора с дизелем 1, перед входом в турбину 7 разделен на два патрубка 9, 10. Патрубок 9 соединяет выпускной коллектор 8 с корпусом турбины 7. Патрубок 10 соединяет выпускной коллектор 8 с устройством управления газообменом 12, которое направляет движение газовых потоков, истекающих из патрубка 10 и патрубка 11 турбины 7. Устройство управления газообменом 12 содержит золотник с двумя поршнями 13 и 14, соединенными штоком 15. Золотник от свободного перемещения в корпусе удерживается пружиной 16. Устройство управления газообменом имеет фланцы 17-21 для соединения с подводящими трубопроводами и отводящими патрубками. Фланец 20 соединен с тангенциальным сопловым вводом 23 вихревого эжектора 22. Воздуховод 29, соединяющийся с соплом пассивного потока 24 вихревого эжектора 22 с матрицей промежуточного охладителя 3 наддувочного воздуха. Фланец 21 отводящего патрубка соединен с рециркуляционным трубопроводом 30. Трубопровод 30 соединен с тангенциальным соплом 32 вихревой трубы 31, в которой разделенные потоки рециркулируемого газа направляются по каналам 33 и 34 до распределительного клапана 35. Управление распределительным клапаном 35 осуществляется от блока управления 36, данные в блок управления 36 по электрическим проводам передаются от датчика температуры наддувочного воздуха 37 установленного на выходе из промежуточного охладителя 3 и датчика температуры рециркулируемого газа 38 установленного после распределительного клапана 35 в трубопроводе 30.
Предлагаемая система воздухоснабжения танкового дизеля с эжекционным охлаждением наддувочного воздуха работает следующим образом: после пуска дизеля 1 на режимах холостого хода и малых нагрузок воздушный поток из атмосферы поступает в воздухоочиститель 5, под действием разряжения, создаваемого компрессором 4, где очищается от загрязнений. В компрессоре 4 воздушный поток сжимается, при этом его давление и температура возрастают, и направляется в промежуточный охладитель 3 наддувочного воздуха, где происходит теплообмен между наддувочным воздухом и холодным теплоносителем, циркулирующим через промежуточный охладитель 3 наддувочного воздуха. Прокачку холодного теплоносителя к промежуточному охладителю 3 наддувочного воздуха осуществляется за счет эжекционного эффекта, создаваемого истечением части отработавших газов через сопло ввода 23 вихревого эжектора 22. После теплообмена в промежуточном охладителе 3 воздушный поток направляется во впускной коллектор 2 и далее в цилиндры дизеля. При этом поток отработавших газов, вышедший из цилиндров дизеля 1, поступает в выпускной коллектор 8 и разделяется, осуществляя байпасное регулирование турбины, на две неравные части, большая из которых поступает в канал 9 и далее в корпус турбины 7 турбокомпрессора, а меньшая - в патрубок 10. На режимах холостого хода и малых нагрузок давлением наддувочного воздуха мало, шток 15 с поршнями 13 и 14 находится в нижнем положении, при котором часть потока отработавших газов поступает в отводящий фланец 21 соединенный с рециркуляционным трубопроводом 30, и далее через вихревую трубу 31 во впускной коллектор 2, эта часть потока отработавших газов поступает в цилиндр дизеля 1, осуществляя процесс рециркуляции рабочего тела.
Регулирование температуры рециркулируемого рабочего тела производится за счет способности вихревой трубы 31 обеспечивать разделение входящего в нее потока газа на подогретый и охлажденный. В зависимости от отклонения температуры рециркулируемого газа от оптимального, производится регулирование в пользу подогретого либо охлажденного потока газов в распределительном клапане 35. Управление распределительным клапаном 35 производится по данным полученным с датчиков температуры свежего заряда воздуха 37 установленного на выходе из промежуточного охладителя 3 наддувочного воздуха и датчика температуры рециркулируемого газа 38 установленного после распределительного клапана 35 и обработанным в электронном блоке управления 36.
С ростом нагрузки (режимы средних и номинальных нагрузок) дизеля 1 давление наддувочного воздуха во впускном коллекторе 2 возрастает. Растет давление в полости 39, соединенной с впускным коллектором 2. Под действием этого давления, шток 15 с поршнями 13 и 14 перемещается вверх, перекрывая рециркуляционный трубопровод 30 и соединяя подводящий патрубок 10, через устройство управления газообменом 12 с соплом ввода 23 вихревого эжектора 22. Подводящий патрубок 11 соединенный с фланцем 18 устройства управления газообменом 12 соединяется через фланец 19 с выпускным патрубком 28, а циркуляция холодного теплоносителя осуществляется за счет эжекционного эффекта, создаваемого истечением части потока отработавших газов из подводящего патрубка 10, осуществляя одновременно и байпасное регулирование турбины, через сопло пассивного потока 24, смесительную камеру 25 вихревого эжектора 22, канал 26 в выпускное устройство 27.
Изменение направления движения меньшей части потока отработавших газов, осуществляется в зависимости от отношения давления воздуха после компрессора к давлению отработавших газов перед турбиной. При значении этого отношения меньше единицы осуществляется рециркуляция меньшей части потока, а при значении этого отношения равным и больше единицы - эжектирование окружающего воздуха через охладитель.
При дальнейшем увеличении нагрузки (режим перегрузок) дизеля увеличение давления наддувочного воздуха перемещает шток 15 с поршнями 13 и 14 таким образом, что поршень 14 перекрывает подводящий патрубок 10, прекращая, таким образом, процесс байпасного регулирования турбины, а поршень 13 перекрывает выпускной патрубок 28, направляя таким образом, согласно изобретению, полный поток отработавших газов после турбины через фланец 20 в сопло ввода 23, смесительную камеру 25 вихревого эжектора 22, канал 26 в выпускное устройство 27. При этом интенсифицируется охлаждение наддувочного воздуха за счет увеличения расхода холодного теплоносителя через промежуточный охладитель 3 наддувочного воздуха.
По сравнению с прототипом предлагаемая система воздухоснабжения танкового дизеля с эжекционным охлаждением наддувочного воздуха позволяет повысить эффективность системы эжекционного охлаждения наддувочного воздуха, уменьшить ее массогабаритные показатели, а также обеспечить рациональную температуру рециркулируемых газов.