Двигатель внутреннего сгорания

Полезная модель относится к двигателю внутреннего сгорания с по крайней мере одной головкой блока цилиндров и по крайней мере двумя цилиндрами, где выпускные линии каждой группы цилиндров объединены в общую выпускную линию, образуя выпускной коллектор, причем обе общие выпускные линии соединены с двухпоточной радиальной турбиной (1) турбонагнетателя таким образом, что каждая общая выпускная линия соединена с одним из двух каналов (5, 6) радиальной турбины (1), являющихся продолжением общих выпускных линий, а выпускные системы групп цилиндров отделены друг от друга стенкой (2а) корпуса по крайней мере до одного рабочего колеса (3). При этом в каждом секторе (7) рабочего колеса (3), образованном двумя соседними лопастями (3а), предусмотрена перегородка (10), разделяющая этот сектор (7) на два прохода (8, 9) таким образом, чтобы при вращении рабочего колеса (3) каждая перегородка (10), по крайней мере, временно и, по крайней мере, частично являлась продолжением стенки (2а) корпуса, отделяющей каналы (5, 6) друг от друга, а два прохода (8, 9) являлись продолжением каналов (5, 6). Конструкция позволяет минимизировать взаимодействие между выпускными системами и обеспечить максимально возможное разделение потоков для выпускных систем.

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к двигателю внутреннего сгорания с по крайней мере одной головкой блока цилиндров, по крайней мере двумя цилиндрами и системой турбонаддува.

Уровень техники

Двигатель внутреннего сгорания используют в качестве привода для автомобильных транспортных средств. В рамках настоящего описания термин «двигатель внутреннего сгорания» объединяет в себе бензиновые, дизельные, а также гибридные двигатели, работающие с использованием гибридного способа зажигания, и гибридные приводы, имеющие кроме двигателя внутреннего сгорания включаемую электроустановку, которая забирает мощность от двигателя или отдает ее при работе в качестве включаемого вспомогательного привода.

Двигатели внутреннего сгорания имеют блок цилиндров и головку блока цилиндров, которые соединены друг с другом образуя цилиндры. Как правило, головка блока цилиндров служит для установки клапанного механизма. Для управления заменой рабочей смеси в двигателе внутреннего сгорания необходимы управляющие элементы, как правило, представляющие собой клапаны, и исполнительные элементы для привода этих управляющих элементов. Исполнительный механизм клапана, который обеспечивает движение клапана, вместе с клапанами называют клапанным механизмом или клапанным приводом. В процессе замены рабочей смеси выхлопные газы выходят из по крайней мере двух цилиндров через выпускные отверстия, а камеры сгорания наполняются свежим зарядом или наддувочным воздухом, поступающим через впускные отверстия.

Из уровня техники известны выпускные линии, соединенные с выпускными отверстиями, которые, по крайней мере частично, встроены в головку блока цилиндров и объединены либо в одну общую выпускную линию, либо в две или несколько общих выпускных линии по группам. Соединение выпускных линий в общую выпускную линию известно как выпускной коллектор.

Способ объединения выпускных линий цилиндров, т.е. конкретная конструкция выпускной системы, в основном, зависит от того, какому рабочему режиму двигателя внутреннего сгорания отдается приоритет, т.е. от того, для каких режимов работы необходимо оптимизировать эксплуатационные характеристики двигателя внутреннего сгорания.

В двигателях внутреннего сгорания с наддувом, в которых в выпускной системе предусмотрена по крайней мере одна турбина турбонагнетателя, и которые должны иметь удовлетворительные эксплуатационные характеристики при низком числе оборотов или при низких нагрузках, т.е. при небольшом количестве выхлопных газов, желательным является импульсный наддув.

При этом для наддува и улучшения эксплуатационных характеристик двигателя внутреннего сгорания необходимо использовать динамическое волновое движение в выпускной системе, в частности, при замене рабочей смеси.

При замене рабочей смеси для отвода выхлопных газов из цилиндра двигателя внутреннего сгорания в основном используют два различных механизма. Когда в начале замены рабочей смеси выпускной клапан открывается рядом с нижней мертвой точкой, из-за высокого давления в цилиндре в конце такта сгорания и связанного с этим большого перепада давлений между камерой сгорания и выпускной линией, выхлопные газы с большой скоростью направляются через выпускное отверстие в выпускную систему. Такой поток под давлением сопровождается возникновением пика давления, который также известен как ударный импульс, предваряющий выпуск, и который распространяется вдоль выхлопной трубы со скоростью звука, при этом под действием трения по мере прохождения по трубе давление постепенно снижается.

На следующем этапе замены рабочей смеси давление в цилиндре и выхлопной трубе выравнивается таким образом, что отвод выхлопных газ происходит не под действием давления, а за счет возвратно-поступательного движения поршня.

При низком числе оборотов для импульсного наддува предпочтительно использовать импульс перед выпуском, при этом непродолжительные импульсы высокого давления лучше всего подходят для использования энергии в турбине. Таким образом, турбокомпрессор может создавать высокую степень сжатия, т.е. высокое давление наддува, на стороне впуска даже при небольшом количестве выхлопных газов, в частности, при низком числе оборотов.

Импульсный наддув является особенно целесообразным при ускорении рабочего колеса турбины, т.е. при повышении числа оборотов турбины, которое при холостом режиме работы двигателя внутреннего сгорания или небольшой нагрузке может значительно снизиться и которое приходится часто повторно повышать с минимальной задержкой при помощи подачи выхлопных газов. Инерция рабочего колеса и трение опоры вала, как правило, замедляют ускорение рабочего колеса до более высокого числа оборотов, что мешает мгновенному повышению давления наддува.

Для улучшения эксплуатационных характеристик за счет использования динамического волнового движения в выпускной системе для импульсного наддува необходимо поддерживать возникновение пиков давления или импульсов перед тактом выпуска в выпускной системе. В частности, подобный подход целесообразен в том случае, если в импульсы давления выпускных линиях усиливаются или, по крайней мере, не уменьшаются или не нейтрализуются.

В связи с этим целесообразно группировать цилиндры или выпускные линии таким образом, чтобы поддерживать высокое давление в выпускной системе, в частности, предваряющие выпуск импульсы в отдельных цилиндрах, и по возможности предотвращать их взаимное влияние друг на друга.

В качестве ближайшего аналога полезной модели может быть выбрана конструкция, описанная в публикации патентной заявки US 2010175374 (A1) от 15.07.2010.

В настоящем полезной модели также раскрыт двигатель внутреннего сгорания, в котором цилиндры сгруппированы. В соответствии с полезной моделью по крайней мере два цилиндра образуют две группы с по крайней мере одним цилиндром в каждой. При этом выпускные линии цилиндров каждой группы объединяются в общую выпускную линию, образуя выпускной коллектор. Данные цилиндры сгруппированы друг с другом таким образом, чтобы динамическое волновое движение в выпускных линиях цилиндров одной группы оказывало минимальное отрицательное воздействие на другую группу.

Таким образом, в головке блока цилиндров с четырьмя расположенными в ряд цилиндрами целесообразно объединить в одну группу два цилиндра, если интервал зажигания для них равен 360° (угол поворота коленчатого вала). Например, если зажигание в цилиндрах происходит в порядке 1-2-4-3 или 1-3-4-2, предпочтительным будет объединение в одну группу внешних цилиндров, а в другую -внутренних цилиндров.

В случае группировки цилиндров для обеспечения импульсного наддува необходимо учитывать еще два аспекта, играющие большую роль при разделении выпускных систем групп цилиндров. Во-первых, в последнее время выпускные коллекторы стали чаще встраивать в головку блока цилиндров для использования жидкостного охлаждения в головке блока цилиндров и исключения необходимости изготовления выпускного коллектора из дорогостоящих теплоустойчивых материалов. Во-вторых, в предпочтительном варианте турбина выпускной системы должна быть расположена на минимальном расстоянии от выпуска двигателя внутреннего сгорания, т.е. от выпускного отверстия цилиндра. Подобный подход обусловлен множеством причин и имеет множество преимуществ, в частности, он позволяет уменьшить длину выпускных линий между цилиндрами и турбиной. Уменьшается не только путь, который выхлопные газы должны пройти до турбины, но и объем отдельных выпускных коллекторов и всей общей выпускной системы. Таким образом, можно использовать тепловую инерцию горячих выхлопных газов, которая зависит от давления выхлопных газов и температуры выхлопных газов, и обеспечить быстрый отклик турбины. Уменьшение длины линий и связанное с этим уменьшение объема выхлопных газов выше по потоку от рабочего колеса улучшает отклик турбины.

В соответствии с приведенной концепцией значительное уменьшение расстояния между выпускными отверстиями цилиндров и рабочим колесом турбины может иметь свои недостатки. Из-за того, что турбина расположена рядом с двигателем, выпускные системы групп цилиндров недостаточно удалены друг от друга. Расстояние между выпускными отверстиями цилиндров и рабочим колесом, разделяющее выпускные системы в описанном выше двигателе внутреннего сгорания, в отдельных случаях может оказаться слишком маленьким.

Раскрытие полезной модели

Техническим результатом полезной модели является поддержание стабильности импульсного наддува и минимизация взаимодействия между выпускными системами за счет максимально возможного разделения потоков для выпускных систем.

В двигателе внутреннего сгорания в соответствии с полезной моделью выпускные системы групп цилиндров отделены друг от друга не только на участке выше по потоку от рабочего колеса, но и при прохождении рабочего колеса или лопастей рабочего колеса. Для этого сектора, образуемые лопастями рабочего колеса, разделяют перегородкой на два канала, что исключает взаимное влияние выпускных систем групп цилиндров в рабочем колесе турбины при прохождении через него.

В соответствии с полезной моделью конструкция рабочего колеса, предусматривающая установку перегородок в секторы рабочего колеса, приводит к увеличению расстояния между выпускными отверстиями цилиндров и местом объединения выпускных систем групп цилиндров в одну общую выпускную систему.

Это обеспечивает сохранение импульсов давления в выпускных системах, по крайней мере, вплоть до места соединения и, тем самым, поддерживает импульсный наддув, что предпочтительным образом компенсирует недостатки, возникающие при расположении турбины рядом с двигателем и/или при встраивании выпускного коллектора в головку блока цилиндров.

Так как продолжающие стенку корпуса перегородки прилегают к стенке корпуса, конструкция рабочего колеса в соответствии с полезной моделью, помимо прочего, оказывает соответствующее влияние: предотвращение противотока выхлопных газов из одного прохода в другой.

Турбина, используемая в двигателе внутреннего сгорания в соответствии с полезной моделью, представляет собой радиальную турбину, т.е. обдув лопастей рабочего колеса производится практически по окружности. В рамках полезной модели «по окружности» в основном означает, что составляющая скорости в направлении по окружности больше составляющей скорости в направлении по оси. При этом выхлопные газы часто подаются и направляются к рабочему колесу по окружности при помощи спирального корпуса, при этом обдув из рабочего колеса часто осуществляется по оси.

В концепции, соответствующей полезной модели, может оказаться достаточной установка рабочего колеса однопоточной турбины, в секторах которого установлены дополнительные перегородки. Прочие конструктивные изменения в принципе не требуются.

В соответствии с полезной моделью двухпоточная турбина представляет собой двухпоточную турбину турбонагнетателя. Турбонагнетатель включает в себя турбину, расположенную в выпускной системе, и компрессор, расположенный в системе впуска.

Преимущество турбонагнетателя, например, по сравнению с механическим компрессором, заключается в том, что для передачи мощности между компрессором и двигателем внутреннего сгорания не требуется механическое соединение. Механический компрессор получает всю необходимую для работы энергию от двигателя внутреннего сгорания, из-за чего происходит снижение подаваемой мощности, что отрицательно сказывается на КПД, и турбонагнетатель использует энергию горячих выхлопных газов.

Предпочтительно предусмотреть систему охлаждения наддувочного воздуха, которая будет охлаждать сжатый наддувочный воздух перед его поступлением в цилиндры. Это позволит дополнительно увеличить степень сжатия подаваемого наддувочного воздуха. Таким образом, система охлаждения также способствует уплотнению и лучшему наполнению камер сгорания, т.е. увеличению коэффициента наполнения. Целесообразным может быть наличие перепускной трубы в охладителе наддувочного воздуха, позволяющей при необходимости (например, после холодного пуска) обойти охладитель наддувочного воздуха.

Наддув является подходящим средством для повышения мощности двигателя внутреннего сгорания без изменения рабочего объема или для уменьшения рабочего объема без потери мощности. В любом случае наддув позволяет обеспечить увеличение удельной объемной мощности и снизить удельную массу. Это позволяет сместить диапазон нагрузок в сторону более высоких нагрузок, при которых специфический расход топлива меньше, при сохранении предельных условий работы транспортного на прежнем уровне.

За счет параллельной или последовательной установки нескольких компрессоров, турбонагнетателей и/или механических компрессоров в выпускной системе можно увеличить крутящий момент двигателя внутреннего сгорания с наддувом.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых в качестве двухпоточной турбины используют сдвоенную турбина.

В этой связи целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых в качестве двухпоточной турбины выступает сдвоенная турбина, проходы в которой направлены вокруг по крайней мере одного рабочего колеса, расположенного рядом с рабочим колесом другого прохода, по дугообразной траектории в форме спирали с одинаковым радиусом.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых два канала каждого сектора рабочего колеса расположены на разном радиальном расстоянии от оси вращения по крайней мере одного рабочего колеса. Оба сектора рабочего колеса окружают вал рабочего колеса как корпуса с различными диаметрами, т.е. расположены на различном расстоянии от оси вращения. Таким образом, формируется образуется внутренний сектор рабочего колеса, расположенный ближе к валу, и внешний сектор рабочего колеса.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых стенка корпуса представляет собой неподвижную стенку, жестко соединенную с корпусом турбины. Такое исполнение стенки корпуса обеспечивает достаточный отвод тепла, переданного стенке корпуса от горячих выхлопных газов, в корпус и через него.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых каждая перегородка образует единое целое с двумя лопастями соответствующего сектора рабочего колеса таким образом, что рабочее колесо представляет собой монолитный элемент конструкции.

В данном варианте рабочее колесо изготовлено из одной детали как монолитный элемент конструкции таким образом, чтобы между перегородкой и лопастью образовывалось сплошное соединение с адгезионной связью. Это позволяет уменьшить количество деталей, благодаря чему снижаются расходы на производство и монтаж. Кроме того, монолитное рабочее колесо весит меньше, чем модульное рабочее колесо, поскольку для создания соединения не нужны крепежные элементы.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых по крайней мере одно рабочее колесо является модульным, при этом каждая перегородка соединена или может быть соединена с лопастями соответствующего сектора рабочего колеса.

Такая конструкция рабочего колеса позволяет модернизировать уже имеющееся рабочее колесо однопоточной турбины, т.е. получить рабочее колесо, соответствующее настоящему полезной модели, используя уже установленное рабочее колесо. С другой стороны, лопасть рабочего колеса и перегородка могут быть изготовлены из различных материалов. Кроме того, модульная конструкция позволяет легко изменять устройство рабочего колеса, например, использовать одно рабочее колесо для турбины с более чем двумя потоками. Таким образом, концепция полезной модели может быть использована и в четырехпоточных турбинах, в которых в каждом секторе, образуемом двумя соседними лопастями рабочего колеса, предусмотрено три перегородки, которые делят соответствующий сектор рабочего колеса на четыре канала, являющиеся продолжением четырех проходов. Сказанное выше относится в принципе к любым многопоточным турбинам, т.е. к турбинам с n проходов (n2), в том числе и при монолитной конструкции рабочего колеса.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых выпускные системы групп цилиндров, по крайней мере, частично отделены друг от друга ниже по потоку от по крайней мере одного рабочего колеса. Это позволяет дополнительно увеличить расстояние между выпускными отверстиями цилиндров и местом соединения выпускных систем групп цилиндров.

При этом целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых каналы, расположенные рядом с вращающимся валом, выходят в первую общую трубу, а каналы, расположенные дальше по окружности от оси вращения, выходят во вторую общую трубу.

В связи с этим целесообразными также являются такие варианты воплощения двигателя внутреннего сгорания, в которых предусмотрена по крайней мере одна сегментированная система нейтрализации выхлопных газов, содержащая два отделенных друг от друга сегмента в виде каналов, при этом каналы, расположенные рядом с вращающимся валом, соединены с первым сегментом, а каналы, расположенные дальше по окружности от оси вращения, соединены со вторым сегментом.

Отделенные друг от друга сегменты в виде каналов (предпочтительно газонепроницаемые) системы нейтрализации выхлопных газов обеспечивают отделение потоков выхлопных газов от групп цилиндров двигателя внутреннего сгорания даже во время нейтрализации выхлопных газов.

При этом выхлопные газы из цилиндров попадают через выпускной коллектор, рабочее колесо, канал рабочего колеса или при необходимости через общую трубу в отдельные сегменты в виде каналов таким образом, чтобы потоки выхлопных газов из разных групп цилиндров были отделены друг от друга выше по потоку даже при нейтрализации выхлопных газов. Таким образом, импульсы давления или импульс перед тактом выпуска из цилиндра на выходе из системы нейтрализации выхлопных газов не могут распространяться в направлении другого цилиндра и оказывать отрицательное воздействие на смену рабочей смеси данного цилиндра или же ослаблять импульсы давления в выпускной системе другой группы цилиндров.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых в выпускной системе предусмотрена по крайней мере одна система нейтрализации выхлопных газов, например, окислительный нейтрализатор, трехкомпонентный катализатор, катализатор накопления, катализатор селективного восстановления и/или сажевый фильтр.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых стенка корпуса, разделяющая два соседних потока, имеет со стороны рабочего колеса свободный конец в форме язычка, который расположен на минимальном расстоянии от рабочего колеса.

Целью данного варианта является сведение взаимодействия между выпускными системами к минимуму, т.е. создание максимально возможного разделения потоков или выпускных систем. При такой конструкции между стенкой корпуса и рабочим колесом должен оставаться определенный зазор, чтобы рабочее колесо могло свободно вращаться, не задевая стенку корпуса. В данном случае такой зазор должен быть минимальным.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых обе выпускные системы двух групп цилиндров могут быть соединены друг с другом при открытии по крайней мере одного продувочного канала.

Описанный выше импульсный наддув имеет свои недостатки. Так, из-за импульсов давления в выпускной системе, как правило, ухудшается смена рабочей смеси. Цилиндры одной группы могут оказывать друг на друга отрицательное воздействие при смене рабочей смеси. Ударные волны, выходящие из цилиндра, проходят не только по крайней мере по одной выхлопной трубе этого цилиндра, но и по выпускным трубам других цилиндров этой группы вплоть до выпускных отверстий, предусмотренных на концах соответствующих выпускных линий. Таким образом, во время замены рабочей смеси выхлопные газы, вытесняемые или отводимые в выпускную линию, могут снова попасть в цилиндр из-за ударной волны из другого цилиндра. В частности, нежелательной является ситуация, когда в конце смены рабочей смеси у выпускного отверстия цилиндра создается повышенное давление или по выхлопной трубе в направлении выпускного отверстия распространяется ударная волна из другого цилиндра, что мешает отводу выхлопных газов из данного цилиндра. На данной стадии смены рабочей смеси выхлопные газы выталкиваются под действием возвратно-поступательного движения поршня. В отдельных случаях выхлопные газы, образовавшиеся в одном цилиндре, могут попасть в другой цилиндр до того, как закроется его выпускное отверстие. Ухудшенная смена рабочей смеси может привести к другим нежелательным последствиям, в частности, при растущих нагрузках и увеличивающемся числе оборотов. Выхлопные газы в цилиндре, т.е. содержание остаточных газов в цилиндре, влияет на способность двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением предотвращать детонацию, при этом вместе с увеличением содержания выхлопных газов возрастает опасность возгорания с детонацией.

Кроме того, необходимо учитывать, что наиболее эффективное использование турбины подразумевает отсутствие прерывистых или переменных частичных нагрузок. Для оптимальной работы турбины, расположенной выше по потоку от выпускной системы, при высоком числе оборотов необходимо обеспечивать постоянное давление выхлопных газов в турбине, поэтому для реализации турбонагнетателя с постоянным давлением предпочтительным является обеспечение слабого изменения давления выше турбонагнетателя по потоку.

За счет соответствующего объема выхлопных газов выше по потоку от турбонагнетателя можно выровнять пульсации давления в выпускных линиях. Поэтому в турбонагнетателе с постоянным давлением предпочтительным является объединение выпускных линий всех цилиндров для получения максимального объема выхлопных газов выше по потоку от турбины и минимальные колебания давления.

С этой точки зрения целесообразно предусмотреть возможность соединения обеих выпускных систем двух групп цилиндров посредством открытия продувочного канала.

При этом могут быть использованы различные принципы, например, объединение или разъединение обоих выпускных коллекторов двух групп цилиндров. В этом случае устройство выпускной системы будет соответствовать текущей задаче: обеспечивать наддув двигателя внутреннего сгорания посредством разделения выпускных коллекторов (режим импульсного наддува) или соединения выпускных коллекторов (режим наддува с постоянным давлением). Недостаток описанной выше концепции заключается в том, что соединение выпускных коллекторов происходит рядом с выпускными отверстиями цилиндров, что приводит к возникновению проблем с содержанием остаточных газов и, соответственно, с детонацией.

В соответствии с другой концепцией потоки многопоточной турбины могут быть объединены или разъединены. В данном случае потоки соединяются друг с другом или разделяются таким образом, чтобы обеспечить наддув и работа двигателя внутреннего сгорания в режиме импульсного наддува или наддува с постоянным давлением.

Целесообразными являются такие варианты двигателя внутреннего сгорания, в которых при образовании двух выпускных коллекторов выпускные линии цилиндров каждой группы цилиндров внутри головки блока цилиндров объединяются в общие выпускные линии.

В таком случае двухпоточная турбина выпускной системы может быть расположена очень близко к выпуску двигателя внутреннего сгорания, т.е. к выпускным отверстиям цилиндров. Преимущества данного подхода были описаны выше. Это позволяет оптимально использовать отвод выхлопных газов и обеспечить быстрый отклик турбины.

Кроме того, встраивание выпускных коллекторов в головку блока цилиндров повышает компактность конструкции головки блока цилиндров и, следовательно, двигателя внутреннего сгорания, соответствующего настоящему полезной модели, а также позволяет обеспечить небольшие размеры всей двигательной установки. Кроме того, это позволяет использовать жидкостное охлаждение в головке блока цилиндров, что позволит исключить необходимость изготовления выпускных коллекторов из дорогостоящих теплоустойчивых материалов.

Сокращение длины линий и, следовательно, уменьшение объема выхлопных газов выше по потоку от рабочего колеса турбины поддерживает импульсный наддув при низком числе оборотов.

Двигатель внутреннего сгорания, соответствующий полезной модели, может также включать в себя дополнительный механический компрессор.

Выпускные системы двух групп цилиндров могут объединяться друг с другом, когда число оборотов превышает первое заранее установленное значение в течение заранее установленного периода времени t₁.

Введение дополнительного условия объединения обеих выпускных систем предотвращает слишком частое переключение между режимами импульсного наддува и наддува с постоянным давлением, в частности, переход в режим наддува с постоянным давлением в том случае, когда число оборотов превышает первое заранее установленное значение лишь кратковременно и затем снова падает или колеблется около первого заранее установленного значения числа оборотов, не позволяя произойти переходу в режим наддува с постоянным давлением.

Выпускные системы двух групп цилиндров могут объединяться друг с другом, когда нагрузка становится ниже заранее установленного значения или когда количество выхлопных газов превышает первое заранее установленное значение.

Краткое описание чертежей

Сущность полезной модели описана далее на примере двух вариантов осуществления и со ссылкой фигуру, где схематично представлен общий вид двухпоточной радиальной турбины первого варианта двигателя внутреннего сгорания с фрагментарным и частичным разрезом.

Осуществление полезной модели

На фигуре представлено схематическое изображение двухпоточной радиальной турбины 1 первого варианта двигателя внутреннего сгорания с фрагментарным и частичным разрезом.

Представленная двухпоточная радиальная турбина 1 является примером сдвоенной турбины 11, т.е. турбины 1 с двумя каналами 5, 6. Турбина 1 имеет корпус 2, в котором расположено рабочее колесо 3 на вращающемся валу 4.

Сдвоенная турбина 11 отличается тем, что оба канала 5, 6 расположены друг рядом с другом вокруг рабочего колеса 3 и направлены по дугообразной траектории в форме спирали с одинаковым радиусом. При этом оба канала 5, 6 расположены в корпусе 2 на одинаковом расстоянии по окружности от вала 4 турбины 1 и отделены друг от друга стенкой 2а корпуса вплоть до рабочего колеса 3. Со стороны рабочего колеса стенка 2а корпуса имеет свободный конец, расположенный на минимальном расстоянии от рабочего колеса 3.

В рабочем колесе 3 есть дискообразная обратная сторона 3b, образующая конец вала 4 рабочего колеса 3. Обдув лопастей 3а рабочего колеса 3 производится практически по окружности, т.е. снаружи внутрь. Лопасти 3а, расположенные на обратной стороне 3b и примыкающие к валу 4, направляют выхлопные газы из цилиндров через рабочее колесо 3, при этом выхлопные газы изменяют направление движения и выходят из рабочего колеса 3 вдоль оси, т.е. обдув из рабочего колеса 3 производится по оси.

В каждом секторе 7 рабочего колеса 3, образуемом двумя соседними лопастями 3а, предусмотрена перегородка 10, которая делит соответствующий сектор 7 на два канала 8, 9. При вращении рабочего колеса 3 перегородка 10, по крайней мере, временно и, по крайней мере, частично образует продолжение стенки 2а корпуса, разделяющей каналы 5, 6. Таким образом два прохода 8, 9 образуют продолжения двух каналов 5, 6, а потоки 12, 13 выхлопных газов из групп цилиндров остаются разделенными даже на участке внутри рабочего колеса 3.

Использование перегородок 10 в секторе 7 увеличивает расстояние между выпускными отверстиями цилиндров и местом соединения выпускных систем групп цилиндров.

Перечень ссылочных позиций

1. Двигатель внутреннего сгорания с по крайней мере одной головкой блока цилиндров и по крайней мере двумя цилиндрами, каждый из которых имеет по крайней мере одно выпускное отверстие для вывода выхлопных газов из цилиндра через выпускную систему, соединенное с выпускной линией, причем цилиндры образуют по крайней мере две группы, состоящие в каждом случае из по крайней мере одного цилиндра, где выпускные линии цилиндров каждой группы объединены в общую выпускную линию, образуя выпускной коллектор, причем обе общие выпускные линии соединены с двухпоточной радиальной турбиной (1) турбонагнетателя, которая содержит по крайней мере одно рабочее колесо (3), расположенное на вращающемся валу (4) в корпусе (2) турбины, с лопастями (3а), таким образом, что каждая общая выпускная линия соединена с одним из двух каналов (5, 6) радиальной турбины (1), являющихся продолжением общих выпускных линий, а выпускные системы групп цилиндров отделены друг от друга стенкой (2а) корпуса по крайней мере до одного рабочего колеса (3), отличающийся тем, что в каждом секторе (7) рабочего колеса (3), образованном двумя соседними лопастями (3а), предусмотрена перегородка (10), разделяющая этот сектор (7) на два прохода (8, 9) таким образом, чтобы при вращении рабочего колеса (3) каждая перегородка (10), по крайней мере временно и, по крайней мере частично являлась продолжением стенки (2а) корпуса, отделяющей каналы (5, 6) друг от друга, а два прохода (8, 9) являлись продолжением каналов (5, 6).

2. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором двухпоточной турбиной (1) является сдвоенная турбина (11).

3. Двигатель внутреннего сгорания по п. 2, в котором двухпоточная турбина (1) является сдвоенной турбиной (11), каждый канал (5, 6) которой направлен вокруг по крайней мере одного рабочего колеса (3), расположенного рядом с рабочим колесом (3) другого канала, по дугообразной траектории в форме спирали с одинаковым радиусом.

4. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором два прохода (8,9) каждого сектора (7) рабочего колеса (3) расположены на разном радиальном расстоянии от оси (4) вращения по крайней мере одного рабочего колеса (3).

5. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором стенка (2а) корпуса представляет собой неподвижную стенку, жестко соединенную с корпусом (2) турбины.

6. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором каждая перегородка (10) образует единое целое с двумя лопастями (3а) соответствующего сектора (7) рабочего колеса (3) таким образом, чтобы рабочее колесо (3) представляло собой монолитный элемент конструкции.

7. Двигатель внутреннего сгорания по одному из пп. 1-5, в котором по крайней мере одно рабочее колесо (3) является модульным, при этом каждая перегородка (10) соединена с лопастями (3а) соответствующего сектора (7) рабочего колеса (3).

8. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором выпускные системы групп цилиндров, по крайней мере частично, отделены друг от друга ниже по потоку от по крайней мере одного рабочего колеса (3).

9. Двигатель внутреннего сгорания по п. 8, в котором проход (8), расположенный рядом с вращающимся валом (4), выходят в первую общую линию, а проход (9), расположенный дальше по окружности от оси (4) вращения, выходит во вторую общую линию.

10. Двигатель внутреннего сгорания по п. 8 или 9, в котором предусмотрена по крайней мере одна сегментированная система нейтрализации выхлопных газов, включающая в себя два отделенных друг от друга сегмента в виде проходов, при этом проход (8), расположенный рядом с вращающимся валом (4), соединен с первым сегментом, а проход (9), расположенный дальше по окружности от оси (4) вращения, соединен со вторым сегментом.

11. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором стенка (2а) корпуса, разделяющая два соседних прохода (5, 6), имеет со стороны рабочего колеса (3) свободный конец в форме язычка, который расположен на минимальном расстоянии от рабочего колеса (3).

12. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором две выпускные системы двух групп цилиндров могут быть соединены друг с другом при открывании по крайней мере одного продувочного канала.

13. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, в котором выпускные линии цилиндров каждой группы внутри головки блока цилиндров объединены в общие выпускные линии, образуя два выпускных коллектора.