СИСТЕМА ПИТАНИЯ ВОЗДУХОМ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОМБИНИРОВАННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА

Предложение относится к области двигателестроения, а именно к системам питания поршневых двигателей воздухом и может быть использовано для повышения эффективности работы поршневых двигателей.
Известна система воздухоснабжения танкового дизеля с эжекционным охлаждением наддувочного воздуха (Патент SU 187543 U1, F02B 29/04, F02M 31/20, F02M 26/22, F02B 37/00 Опубликован 12.03.2019).
Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности поддержания температуры наддувочного воздуха в оптимальных пределах для обеспечения эффективного протекания рабочего процесса поршневого двигателя. Эжекционное охлаждение решает только одну сторону проблемы - снижение высокой температуры наддувочного воздуха. Вторая проблема, связанная с колебаниями температуры воздуха после компрессора наддува обусловленная постоянными изменениями режима работы двигателя остается не решенной.
Указанная проблема может быть частично решена за счет введения второй ступени охлаждения наддувочного воздуха. Такое решение реализовано в двигателе внутреннего сгорания, который является наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному (Патент SU 1539353 A1, F02B 29/04, Опубликован 30.01.1990), содержащий двигатель, турбокомпрессор, жидкостно-воздушный теплообменник, дополнительный теплообменник, магистраль подачи наддувочного воздуха во впускной ресивер двигателя, систему циркуляции охлаждающей жидкости через двигатель, систему топливоподачи с топливным баком и насосом высокого давления.
Вместе с тем недостатками этой конструкции являются:
недостаточная глубина охлаждения наддувочного воздуха вследствие использования в качестве первой ступени охлаждения жидкостно-воздушного теплообменника, хладагентом которого является охлаждающая жидкость двигателя. Вследствие этого глубина охлаждения наддувочного воздуха будет ограничиваться температурой охлаждающей жидкости двигателя;
невозможность применения данной конструкции на двигателях воздушного охлаждения;
повышенная тепловая нагрузка на систему охлаждения вследствие отвода в нее теплоты наддувочного воздуха, что может стать причиной увеличения массогабаритных показателей силовой установки (увеличения поверхностей теплообмена).
Техническим результатом заявляемой системы является:
повышение глубины охлаждения наддувочного воздуха;
реализация возможности использования системы на двигателях воздушного охлаждения;
уменьшение массогабаритных показателей системы охлаждения двигателя.
Технический результат достигается за счет соединения турбины турбокомпрессора через заслонку с вихревым эжектором, который сообщен с каналом перепуска холодного теплоносителя воздухо-воздушного теплообменника.
Предложение поясняется чертежом, где изображена схема системы питания воздухом дизеля с комбинированным охлаждением наддувочного воздуха.
Заявленная система питания воздухом поршневого двигателя с комбинированным охлаждением наддувочного воздуха содержит: турбокомпрессор 1, нагнетательная часть которого через воздухозаборный патрубок 2 соединена с воздухо-воздушным теплообменником 3, установленным таким образом, что по каналу 4 осуществляется перепуск горячего теплоносителя (наддувочный воздух) от турбокомпрессора 1 к магистрали подачи наддувочного воздуха 5, а по каналу 6 - холодного теплоносителя (атмосферный воздух) из атмосферы к вихревому эжектору 7, который через регулировочную заслонку 8 соединен с турбиной турбокомпрессора 1. Магистраль подачи наддувочного воздуха 5 пролегает через полость 9 дополнительного теплообменника 10, где выполняет роль горячего теплоносителя (наддувочный воздух) и соединена с впускным ресивером 11 двигателя 12, при этом роль холодного теплоносителя в дополнительном теплообменнике 10 выполняет штатное топливо, располагающееся в баке 13 и подаваемое насосом 14 в топливный насос высокого давления 15 и через полость 16 дополнительного теплообменника 10 на слив в бак 13.
Предлагаемая система питания воздухом поршневого двигателя с комбинированным охлаждением наддувочного воздуха работает следующим образом.
После сжатия в турбокомпрессоре 1 воздух поступает через воздухонапорный патрубок 2 в полость 4 воздухо-воздушного теплообменника 3, где охлаждается воздухом, поступающим из окружающей среды. Разряжение, создаваемое за счет работы вихревого эжектора 7 в канале 13, позволяет обеспечивать прокачку охлаждающего потока воздуха, поступающего из окружающей среды через воздухо-воздушный теплообменник 3. Потребная глубина охлаждения наддувочного воздуха в первой ступени охлаждения обеспечивается за счет изменения количества прокачиваемого через воздухо-воздушный теплообменник 3 воздуха. Это достигается изменением расхода отработавших газов через вихревой эжектор 7 регулировочной заслонкой 8.
Пройдя первую ступень охлаждения, в которой сжатый воздух может охладиться до температуры, гораздо ниже начальной, воздух поступает по магистрали подачи наддувочного воздуха 5 в полость 9 охлаждения дополнительного теплообменника 10. В полость 16 теплоноситель поступает из линии слива излишков топлива топливного насоса высокого давления 15, температура которого, как правило, соответствует температуре окружающей среды. Затем из полости 16 дополнительного теплообменника 10 топливо поступает в топливный бак 13, где охлаждается. Охлажденный таким образом воздух после дополнительного теплообменника 10 поступает во впускной ресивер 11 двигателя 12.
По сравнению с прототипом предлагаемая система питания воздухом поршневого двигателя с комбинированным охлаждением наддувочного воздуха позволяет обеспечить:
повышение глубины охлаждения наддувочного воздуха;
возможность использования системы на двигателях воздушного охлаждения;
уменьшение массогабаритных показателей системы охлаждения двигателя.