1. Система для уменьшения повышения температуры всасываемого воздуха, идущего через воздухозаборную систему в камеру(ы) сгорания двигателя внутреннего сгорания, установленного в моторном отделении, содержащая теплозащитный экран, выполненный с возможностью обертывания или покрытия всасывающего воздухопровода, идущего от воздушного короба во впускной коллектор воздуха двигателя, для изолирования всасываемого воздуха от тепла, вырабатываемого внутри моторного отделения при работе двигателя, и средства крепления для крепления теплозащитного экрана к всасывающему воздухопроводу.

2. Система по п.1, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол воздушного короба.

3. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол турбины турбонагнетателя.

4. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол компрессора турбонагнетателя.

5. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол выхлопного патрубка.

6. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол промежуточного охладителя.

7. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как покрытие нижней стороны капота моторного отделения.

8. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран содержит по меньшей мере два слоя, включающие в себя имеющую металлическое покрытие или слоистую изоляционную ткань и нетканое изоляционное полотно.

9. Система по п.8, в которой нетканое изоляционное полотно имеет клеевое покрытие.

10. Система по п.3, в которой теплозащитный экран содержит по меньшей мере три слоя, включающих в себя внешний слой, имеющий металлическое или из слоистой изоляционной ткани покрытие, промежуточный слой из нетканого изоляционного полотна и внутренний слой металлической проволочной сетки для контакта с кожухом турбины или компрессора.

 

(57) Реферат / Формула:
Система для уменьшения повышения температуры всасываемого воздуха, идущего через воздухозаборную систему в камеру(ы) сгорания двигателя внутреннего сгорания, установленного в моторном отделении, содержащая теплозащитный экран, выполненный с возможностью обертывания или покрытия всасывающего воздухопровода, идущего от воздушного короба во впускной коллектор воздуха двигателя, для изолирования всасываемого воздуха от тепла, вырабатываемого внутри моторного отделения при работе двигателя, и средства крепления для крепления теплозащитного экрана к всасывающему воздухопроводу.

2. Система по п.1, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол воздушного короба.

3. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол турбины турбонагнетателя.

4. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол компрессора турбонагнетателя.

5. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол выхлопного патрубка.

6. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол промежуточного охладителя.

7. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как покрытие нижней стороны капота моторного отделения.

8. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран содержит по меньшей мере два слоя, включающие в себя имеющую металлическое покрытие или слоистую изоляционную ткань и нетканое изоляционное полотно.

9. Система по п.8, в которой нетканое изоляционное полотно имеет клеевое покрытие.

10. Система по п.3, в которой теплозащитный экран содержит по меньшей мере три слоя, включающих в себя внешний слой, имеющий металлическое или из слоистой изоляционной ткани покрытие, промежуточный слой из нетканого изоляционного полотна и внутренний слой металлической проволочной сетки для контакта с кожухом турбины или компрессора.

 

---

008414
Область техники
Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, в частности, к дизельным и также к бензиновым двигателям, и к способу и устройству для снижения расхода топлива в двигателе.
Уровень техники
Двигатели внутреннего сгорания, такие как дизельные двигатели и бензиновые двигатели, широко используются для обеспечения мощности для транспортных средств, включая грузовики и легковые автомобили. Всасываемый воздух и топливо образуют заряд топливной смеси, сжигаемой в двигателе для получения механической энергии, придающей вращательное движение коленчатому валу для движения транспортного средства и обеспечения мощности для других систем транспортного средства.
Всасываемый воздух подается в двигатель внутреннего сгорания воздухозаборной системой, имеющей секции всасывающего воздухопровода или канал и различные компоненты в зависимости от типа двигателя. В случае дизельного двигателя воздухозаборная система содержит воздушный короб, обычно расположенный в моторном отделении и в который входит воздух извне транспортного средства. Всасывающий воздухопровод подает всасываемый воздух из короба во впускной коллектор воздуха, который сообщается с впускными отверстиями воздуха камер сгорания двигателя.
Первая секция воздухопровода обычно соединена с компрессором турбокомпрессора, который повышает давление и, поэтому, плотность всасываемого воздуха, подаваемого одной или несколькими секциями всасывающего воздухопровода или канала во впускной коллектор воздуха. В дизельном двигателе всасываемый воздух отбирается из коллектора непосредственно в камеру или камеры сгорания двигателя во время рабочего хода, и сжимается и смешивается с топливом во время хода сжатия. После сгорания воздушно-топливной смеси продукты сгорания или выхлопные газы выходят из камеры или камер сгорания в выхлопной патрубок и затем в выхлопную трубу, которая обычно имеет глушитель и каталитический преобразователь. Помимо этого, для охлаждения всасываемого воздуха между компрессором и впускным коллектором воздуха установлен предварительный охладитель.
Для бензинового двигателя различные компоненты расположены вдоль всасывающего воздухопровода или канала. Всасываемый воздух и топливо смешиваются в карбюраторе перед поступлением в ка-меру(ы) сгорания или непосредственно впрыскиваются в камеру(ы). Турбонагнетатель является дополнительным оборудованием, и вместо него может использоваться нагнетатель, и промежуточные охладители обычно не используются.
Двигатель внутреннего сгорания для легкового автомобиля или грузовика обычно расположен в передней части транспортного средства в моторном отделении, накрытом металлическим капотом. Работающий двигатель внутреннего сгорания, имеющий блок цилиндров из литого чугуна или алюминия, отдает большое количество тепла, которое передается или излучается по всему моторному отделению. Температура в моторном отделении может превышать 300°F. Генерируемое внутри моторного отделения тепло передается и/или излучается по всасывающему воздухопроводу или каналу, что в свою очередь значительно повышает температуру всасываемого воздуха, поступающего в двигатель, до значений, которые могут превышать 200°F.
Если двигатель имеет турбонагнетатель, то высокая температура и выхлопные газы (температура 200°F) из двигателя цилиндров поступают в турбину, которая приводит в действие компрессор для повышения плотности всасываемого воздуха. Турбина турбонагнетателя работает при очень высоких температурах (свыше 800°F), и турбонагнетатель создает дополнительное интенсивное лучистое тепло в моторном отделении. При этом канал выхлопных газов, который вводит и выводит газы в турбину и из нее, увеличивает поверхность теплопередачи между каналом выхлопных газов и увеличивает время, в течение которого газы остаются в двигательном отделении.
С целью уменьшения тепла, образующегося внутри двигательного отделения, применяются изолирующие оболочки для выхлопных коллекторов, которые выпускаются компаниями Design Engineering, Inc., Thermo-Tec. Эти обычные высокотемпературные волоконные изолирующие оболочки обертываются вокруг трубок коллектора и крепятся зажимами. Они повышают температуру выхлопных газов и повышают рабочие показатели двигателя. За счет повышения температуры выхлопных газов они также снижают количество тепла, излучаемого в двигательном отделении.
Стоимость эксплуатации транспортных средств высокая из-за высокой стоимости топлива двигателя внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания также имеют низкий КПД топлива. Стоимость топлива для работы двигателя внутреннего сгорания легковых автомобилей и грузовиков является одной из главных проблем мировой промышленности. Проблема КПД двигателя внутреннего сгорания существует давно.
Задача настоящего изобретения заключается в повышении КПД дизельных или бензиновых двигателей внутреннего сгорания для легковых автомобилей и грузовиков, и также для водного транспорта и других средств передвижения, и для других видов коммерческого и промышленного применения, например, для электрогенераторов и промышленных насосов.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа и системы повышения КПД двигателя внутреннего сгорания при относительно низкой себестоимости, которыми можно оснастить или которые можно адаптировать как часть первоначального оборудования.
- 1 -
008414
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа и системы повышения КПД двигателя внутреннего сгорания независимо от типа или конструкции двигателя, конструкции или компоновки системы всасывания воздуха и, в частности, всасывающего воздухопровода и компонентов, расположенных вдоль всасывающего воздухопровода, включая такое оборудование, как турбонагнетатель, нагнетатель или промежуточный охладитель.
Согласно одной особенности настоящего изобретения обеспечиваются способ и система для снижения или сведения к минимуму повышения температуры всасываемого воздуха, проходящего по возду-хозаборной системе, за счет оболочки или покрытия всасывающего воздухопровода, идущего в каме-ру(ы) сгорания двигателя, с помощью теплозащитного экрана для ее защиты от тепла, излучаемого и передаваемого внутри моторного отделения.
Согласно еще одной особенности настоящего изобретения теплозащитный экран избирательно налагается на турбину или компрессор турбонагнетателя, чтобы тепло турбины не излучалось и не передавалось в моторное отделение; и, в случае компрессора, для экранирования сжимаемого всасываемого воздуха от интенсивного турбинного тепла и значительного тепла внутри двигательного отделения.
Согласно еще одной особенности настоящего изобретения выхлопной патрубок также имеет оболочку или покрытие теплозащитным экраном, уменьшающим тепло, излучаемое и передаваемое выхлопными газами в двигательное отделение и, тем самым, во всасываемый воздух, доставляемый возду-хозаборной системой до его поступления в камеру(ы) сгорания двигателя.
Всасывающий воздухопровод имеет оболочку теплозащитного экрана, имеющего внешний тепло-излучающий или теплоотражающий слой и внутренний теплоизолирующий слой. Теплоизлучающий или теплоотражающий слой излучает тепло от всасывающего воздухопровода и тем самым - от всасываемого воздуха, идущего по нему. Теплоизолирующий слой обеспечивает температурный градиент между высокотемпературным внешним теплоизлучающим слоем и воздухопроводом, вокруг которого обернут теплозащитный экран, в результате чего температура внутренней поверхности теплоизолирующего слоя имеет существенно более низкую температуру, чем температура внешнего излучательного слоя. Например, температура порядка 500°F может присутствовать на внешнем излучательном слое, и температура всасываемого воздуха порядка 100°F может присутствовать на внутренней поверхности теплоизолирующего слоя.
В случае дизельного двигателя всасывающий короб может иметь оболочку теплозащитного экрана отдельно от секций всасывающего воздухопровода и может включать в себя совокупность совмещенных или налагающихся друг на друга участков теплозащитного экрана, соответствующих размеру и конфигурации разных частей всасывающего воздушного короба. Внутренняя поверхность участков теплозащитного экрана предпочтительно имеет клеевое покрытие для облегчения прикрепления к соответствующей части всасывающего воздушного короба. Аналогично, теплозащитный экран для всасывающего воздухопровода имеет клеевое покрытие на внутренней поверхности для облегчения прикрепления к внешней поверхности всасывающего воздухопровода. Этот теплозащитный экран одновременно и легкий, и гибкий, что позволяет ему соответствовать контуру поверхностей, оболочкой которых он является. Помимо этого, металлическая и, в частности, алюминиевая фольга, клейкая лента могут использоваться на теплозащитный экран, чтобы закрывать швы между участками или даже закрывать некоторые или все открытые участки теплозащитного экрана.
Аналогично, теплоизлучающие компоненты моторного отделения, особенно выхлопной патрубок, турбина и компрессор турбонагнетателя обернуты или покрыты многослойными изолирующими или излучающими теплозащитными экранами. Эти теплозащитные экраны содержат внешнюю теплоотра-жающую или излучающую алюминизированную ткань, и один или предпочтительно два слоя теплоизолирующего материала, в частности нетканое полотно изоляционного материала и тканое полотно изоляционного материала, и внутренний слой проволочной сетки для снижения износа верхнего слоя (хрупкого) теплоизоляционного материала, который подвергается воздействию механических колебаний от двигателя и других деталей транспортного средства. Этот теплозащитный экран будет толще теплозащитного экрана, используемого для экранирования всасывающего воздухопровода, но будет достаточно сгибаемым для общего соответствия конфигурации выхлопного патрубка, турбины и компрессора, соответственно. Этот теплозащитный экран можно закрепить проволокой, крепежными лентами или зажимами из соответствующего термостойкого материала, на практике - из металла. Турбина и компрессор предпочтительно не полностью обернуты теплозащитным экраном, чтобы оставить открытыми подшипники во избежание их перегрева и схватывания. Чтобы избежать перегрева, та сторона корпуса компрессора, которая удалена от турбины, предпочтительно не обернута этим тепловым экраном.
Нижняя сторона капота транспортного средства также предпочтительно изолируется тем же тепло-экранирующим материалом, используемым для всасывающего воздухопровода, и также имеет клеевое покрытие внутренней поверхности, которую можно непосредственно наложить на внутреннюю поверхность капота. Экранирование капота защитит моторное отделение от солнца, что особо целесообразно в жарком климате. Экранирование капота также исключит излучение тепла через капот, чтобы оно направлялось вниз из моторного отделения в окружающий воздух, идущий под транспортным средством.
Трубопроводы для подачи топлива можно изолировать для их защиты от воздействия высоких тем
- 2 -
008414
ператур в моторном отделении и тем самым исключить появление паровой пробки в топливе.
Испытание дизельных двигателей с оболочкой теплозащитных экранов согласно настоящему изобретению показало снижение расхода топлива на 15-20%.
Перечень фигур чертежей
Фиг. 1 - схематическое изображение перспективы дизельного двигателя внутреннего сгорания, оборудованного турбонагнетателем и промежуточным охладителем;
фиг. 2 - теплоизолирующий экран для нижней стороны капота транспортного средства;
фиг. 3 - вид в перспективе, с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий теплозащитное экранирование всасывающего воздушного короба, показанного на фиг. 1;
фиг. 4 - вид в перспективе, с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий теплозащитное экранирование турбины и компрессора турбонагнетателя, показанного на фиг. 1.
фиг. 5А и 5В - вид в перспективе, с пространственным разделением, иллюстрирующий теплозащитное экранирование турбины и компрессора турбонагнетателя, показанного на фиг. 1;
фиг. 6 - вид в перспективе, с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий теплозащитное экранирование для выхлопного патрубка;
фиг. 7 - вид в перспективе, с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий термопанели для оболочки трубопровода подачи топлива;
фиг. 8 - поперечное сечение многослойного теплозащитного экрана для выхлопного патрубка, турбины и компрессора турбонагнетателя;
фиг. 9 - поперечное сечение многослойного теплозащитного экрана для всасывающего воздухопровода или для нижней стороны капота транспортного средства.
Подробное описание примеров в осуществлении изобретения
Фиг. 1 показывает обычный дизельный двигатель 100, в частности, дизельный двигатель Detroit Diesel Series 60, который содержит блок цилиндров 101, установленный в моторном отделении (не показано) вместе с различными относящимися к нему компонентами. Моторное отделение закрыто сверху металлическим капотом, который на фиг. 1 не показан. В работе двигатель генерирует значительное количество тепла, излучаемого и передаваемого по всему двигательному отделению, где температуры могут превышать 300°F для работающего в условиях интенсивной эксплуатации двигателя грузовика, такого как упомянутый дизельный двигатель.
Воздухозаборная система 102 включает в себя всасывающий воздухопровод 105, имеющий секции всасывающего воздухопровода и различные компоненты. В поясняемом осуществлении первым компонентом является воздушный короб 120, имеющий впускное отверстие 121 воздуха, в которое входит окружающий воздух снаружи моторного отделения через воздухозаборник (не показан). Выпускной конец воздушного короба 120 соединен с первой секцией 110 всасывающего воздухопровода 105, который доставляет воздух из воздушного короба во впускное отверстие компрессора 130b или турбонагнетателя 130. Вторая секция 111 всасывающего воздухопровода соединена от выпуска компрессора с впуском промежуточного охладителя 170. Третья секция 112 всасывающего воздухопровода 105 соединена от выпуска промежуточного охладителя 170 с воздушным коллектором 180 двигателя.
Если вместо турбонагнетателя используется нагнетатель, он аналогично соединен между первой и второй секциями всасывающего воздухопровода 105. Аналогично, если двигатель не имеет промежуточного охладителя, то первая секция всасывающего воздухопровода 105 может соединяться непосредственно с карбюратором, воздушным коллектором или инжектором.
Всасываемый воздух сжимается компрессором 130b турбонагнетателя 130, в результате чего повышается плотность всасываемого воздуха. Компрессор приводится в действие турбиной 130а. Сжатый воздух втягивается в воздушный коллектор 180, сообщающийся со впускными отверстиями каждого цилиндра или камерой(ами) сгорания двигателя 100. Топливо подается в двигатель по трубопроводу 140 подачи топлива.
Согласно одной из особенностей настоящего изобретения, вся воздухозаборная система 102, включая всасывающий воздухопровод 105, воздушный короб 120 и, если таковой имеется, промежуточный охладитель 170, обернуты или покрыты теплозащитным экраном 250 для экранирования всасываемого воздуха от высоких температур и тепла, проводимого и/или излучаемого в двигательном отделении. Тот же вид теплозащитного экрана используется, по существу, для всей воздухозаборной системы, включая всасывающий воздухопровод 105, воздушный короб 120 и промежуточный охладитель 170. Этот теплозащитный экран 250 имеет многослойную структуру, включая внешнюю теплоотражающую ткань 250а, такую как алюминизированная или другая соответствующая имеющая металлическое покрытие или слоистая ткань, например алюминизированная ткань Gentex(r), и нетканое изоляционное полотно 250b, такое как полотно ManniGlas(r), которые выпускает компания Lydall, Inc. Нижняя сторона изолирующей ткани 250b покрыта клеем 250с для связывания теплозащитного экрана 250 с секциями всасывающего воздухопровода, воздушным коробом 120 и промежуточным охладителем 170, если таковой имеется. Для облегчения обертывания секций всасывающего воздухопровода их можно удалить из отделения и вновь установить после обертывания, выполняемого в мастерской.
- 3 -
008414
Фиг. 4 схематически показывает секцию 210 теплозащитного экрана указанной выше конструкции, которую можно использовать для оболочки первой секции 110 всасывающего воздухопровода (или канала) 105, содержащей пару наклонных изгибов и прямую промежуточную часть. Как указано стрелками, секция 210 теплозащитного экрана установлена вдоль образующей первой секции 110 всасывающего воздухопровода и затем обернута вокруг секции в противоположных направлениях. Либо секции тепло -защитного экрана меньшего размера можно нарезать для каждого сгиба и для прямой промежуточной части, либо секцию можно заранее сформировать с определенным размером и просто потом закрепить вокруг всей секции 110. Алюминиевую клейкую ленту можно использовать, чтобы закрыть швы между секциями теплозащитного экрана или чтобы закрыть теплозащитный экран частично или даже полностью.
Разумеется, любая другая секция(ии) всасывающего воздухопровода, подобно секции 112 всасывающего воздухопровода 105, обертывается тем же материалом 250 теплозащитного экрана, и таким же образом - согласно приведенному выше описанию.
Тот же материал 250 теплозащитного экрана можно также использовать для теплозащитного экранирования воздушного короба 120. Теплозащитный экран для воздушного короба 120 обозначен ссылочным обозначением 220 и включает в себя совокупность отдельных участков: участок 221 основного корпуса, пара концевых участков 222, 223 и участок манжеты 224. Сами концевые участки могут содержать два отдельных элемента: цилиндрическое кольцо и круглую торцевую стенку. Эти участки можно либо предварительно нарезать, либо вырезать для определенного случая на месте. Каждый из этих участков формируется из плоской секции материала 250 теплозащитного экрана соответствующего размера и конфигурации. Они отдельно прикрепляются клеевым покрытием к корпусу воздушного короба 120 -показано стрелками на фиг. 3. Для улучшения склеиваемости теплозащитного экрана с корпусом воздушного короба 120 воздушный корпус промывается, например, тормозной жидкостью, чтобы удалить масло, замасленность и/или въевшуюся грязь. Либо эту секцию можно заранее сформировать с определенным размером и просто закрепить вокруг всей секции 110.
Если двигатель имеет промежуточный охладитель, такой как промежуточный охладитель 170, то он тоже экранируется тем же материалом 250 теплозащитного экрана. Швы между частями материала теплозащитного экрана можно закрыть металлической, на практике - алюминиевой, клейкой лентой фольги, и даже некоторые или все открытые места материала теплозащитного экрана.
Выхлопной патрубок 190, турбина 130а и компрессор 130b экранируются материалом 200 теплозащитного экрана - фиг. 8. Материал 200 теплозащитного экрана является теплоизоляционным покрытием, состоящим по меньшей мере из трех и предпочтительно четырех слоев материала. Самый внешний слой 200а является теплоотражающей тканью, такой как алюминизированная или имеющая другое соответствующее металлическое покрытие, или слоистая ткань, например, алюминизированная теплозащитная ткань Gentex(r). Второй слой 200b является термостойким стекловолоконным изоляционным полотном ManniGlas(r), которое выпускает компания Lydall, Inc., и которая выдерживает температуру до 1200°F. Третий слой 200с является изоляционным текстилем, например, Stevens Cloth(tm), являющимся высокотемпературной стекловолоконной теплоизоляционной тканью. Четвертый слой 200d содержит проволочную сетку, контактирующую с выхлопным патрубком 190 и защищающую хрупкий стекловолоконный теплоизоляционный материал от истирания и механических колебаний выхлопного патрубка. В этом случае самый внешний слой 200а имеющей металлическое покрытие или слоистой теплоотражающей ткани не используется для отражения тепла от выхлопного патрубка 190, а для того, чтобы удерживать лучистое тепло, генерируемое очень горячими выхлопными газами, идущими в выхлопном патрубке 190. Металлическая или слоистая отражающая ткань также защищает нижние теплоизоляционные слои от огня при возгорании высокотемпературной жидкости, газа или мелких частиц, циркулирующих в двигательном отделении.
Материал 200 теплозащитного экрана используется для покрытия или оболочки выхлопного патрубка 190. Выполнение целесообразной оболочки теплозащитного экрана показано на фиг. 6. Изоляционная оболочка 150 выхлопного патрубка является по существу прямоугольным участком материала 200 теплозащитного экрана, размер которого соответствует покрытию внешней поверхности выхлопного патрубка. Изоляционная оболочка 290 имеет центральный вырез по одному из краев для выхлопной трубы, выходящей из патрубка 150. Изоляционная оболочка 290 имеет, как показано, термостойкие проволочные или из нержавеющей стали стяжки 290t на каждом из четырех углов. Стяжки могут крепиться рукавами или отверстиями в материале теплозащитного экрана. Изоляционная оболочка 290 выхлопного патрубка устанавливается, как показано стрелками, и проходит по верху, сторонам и по продольной внешней стенке нагревателя, и при этом, по существу, полностью закрывает выхлопной патрубок, чтобы ограничить тепло выхлопных газов патрубком и уменьшить излучение или передачу этого тепла по двигательному отделению. После установки оболочки 290 на месте ее закрепляют скручиванием или завязыванием узлами стяжек 290t или каким-либо другим крепежным средством. Либо изоляционную оболочку выхлопного патрубка можно изготовить заранее по форме и размеру выхлопного патрубка.
Фиг. 5А и 5В показывают установку материала 200 теплоизоляционного покрытия на кожухе тур
- 4 -
008414
бины 130а и кожухе компрессора 130b турбокомпрессора 130. Изоляционная оболочка 230а кожуха турбины представляет собой участок материала 200 теплоизоляционного покрытия, который соответствующим образом заранее вырезан или вырезан для отдельного случая во время установки сообразно конфигурации кожуха. Эта оболочка по существу является удлиненной и обертывается вокруг по существу тороидной центральной части кожуха турбины. Проволочные стяжки 230t описываемого выше типа стягиваются после установки на месте оболочки, чтобы соответствовать форме и чтобы, по существу, закрывать основную часть кожуха турбины, оставляя открытыми участки подшипников, которые перегреются, если их обернуть изоляционным материалом покрытия. Стяжки затем скрепляют вместе скручиванием или узлами, чтобы оболочка держалась на месте. Очевидно, что можно использовать и другие средства прикрепления оболочки, включая зажимы, крепежные детали и даже термостойкую клейкую ленту из металлической фольги. Эта оболочка может быть изготовлена заранее в нужном размере и с нужной формой для определенного кожуха.
Изоляционная оболочка 230b компрессора также является соответствующим образом нарезанным участком или индивидуально нарезанным участком материала 200 теплоизоляционного покрытия, который по существу соответствует конфигурации кожуха компрессора. Эта оболочка также является по существу удлиненной и проходит полностью вокруг вихрекамеры компрессора. Проволочные стяжки 230t после установки оболочки на месте затягиваются, и тогда оболочка по существу соответствует форме основной части кожуха компрессора и эффективно закрывает ее, оставляя открытыми подшипниковые части по указанным выше причинам. На практике вся сторона кожуха компрессора, которая обращена от турбины, будет оставлена открытой, чтобы предотвращать перегрев компрессора. Затем оболочка 230b прикрепляется на месте стяжками или другими целесообразными крепежными средствами. Либо можно использовать заранее изготовленную оболочку с нужным размером и формой определенного кожуха.
Согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения, нижняя сторона капота 160 также теплоизолируется тем же теплоизоляционным и теплоотражаюцим материалом, используемым для оболочки всасывающего воздухопровода или воздушного короба. Этот материал 250 теплозащитного экрана содержит внешнюю отражающую воздух ткань 250а, такую как алюминизированная имеющая покрытие или слоистая ткань и нетканое изоляционное полотно 250b, например ткань ManniGlas(r), которую выпускает компания Lydall, Inc., и термостойкое клеевое покрытие 250с для клеевого связывания теплозащитного экрана с нижней стороной капота. Поэтому тепло, генерируемое внутри двигательного отделения, отражается от капота и направляется вниз в окружающий воздух, проходящий под двигательным отделением. Тепловой экран также изолирует двигательное отделение от нагревания капота солнцем, особенно в условиях жаркого климата.
Испытания дизельного двигателя Detroit Diesel Series 60 с излагаемым выше теплозащитным экранированием показали 15-20% снижение расхода топлива в лабораторных условиях. Дорожные испытания грузовиков в течение нескольких недель в их обычных рабочих условиях показали 10-15% повышение КПД по топливу.
Испытания также показали, что главным фактором является снижение температуры всасываемого воздуха, входящего в компрессор турбонагнетателя, за счет теплозащитного экранирования воздухоза-борной системы, и в частности, воздушного короба и воздухопровода между воздушным коробом и компрессором и также турбонагнетателем, то есть и турбиной, и компрессором.
Испытание № 1.
Грузовик с дизельным двигателем Detroit Diesel Series 60 был оснащен теплозащитным экраном согласно вышеизложенному описанию, и был испытан на полигоне Detroit Diesel в Майами, Флорида. Результаты этого испытания сравнивались с результатами того же двигателя без теплозащитного экранирования. Испытания показывают, что пробег в милях на галлон топлива увеличился с 4,325 до 5,175, или на 19,65% с теплозащитным экранированием согласно настоящему изобретению.
Испытание № 2.
Два электрогенератора, приводимые в действие двумя дизельными двигателями, были испытаны с и без теплоизоляции согласно настоящему изобретению. Первый дизельный двигатель, без изоляции, работал 12,1 ч и израсходовал 6,8 галлонов дизельного топлива, т.е. 5,5207 галлонов/час. Второй двигатель был изолирован и работал 43,2 ч, израсходовав всего 183,0 галлона дизельного топлива, т.е. 4,2381 галлонов/час. Оба генератора были "тихими силовыми" генераторами мощностью 175 кВт для 60-тонного кондиционера воздуха ^ane. Итоговая экономия топлива составила 23,27%.
Хотя настоящее изобретение описывается конкретно в отношении работающего в тяжелом режиме дизельного двигателя, оно также применимо и для меньших дизельных двигателей, и даже для бензиновых двигателей. КПД бензиновых двигателей для обычных автомобилей, легковых автомобилей, пикапов и небольших грузовиков с и без нагнетателя, и также для двигателей внутреннего сгорания, используемых для промышленного оборудования, такого как электрогенераторы и насосы с и без турбонагнетателя или нагнетателя, можно повысить путем выполнения теплозащитного экранирования согласно настоящему изобретению.
Испытание № 3.
Были замерены температуры в различных пунктах дизельного двигателя Detroit Diesel 60 Series с и
- 5 -
008414
без теплозащитного экранирования согласно настоящему изобретению. Результаты этого испытания приводятся в следующей таблице.
Пункт замера температуры
Температура й пункте без теплового экранирования
Температура в пункте с тепловым экранированием
Двигательное
Около 3C0°F
Около 120°F
отделение
Кожух турбины
Выше 80 ОТ
От 200 до 240°F
Кожух компрессора
Около 5C0°F
Около 200°F
Выхлопной патрубок
От около 600 до 800°F
Около 120°F
Промежуточный
От около ISO до
Около 230°F
охладитель
200°F
(внутри)
Пр омежуточный
Около 140-150°F
Около 100°F
охладитель
(снаружи)
Всасывающий
Температура
Температура
воздухопровод
окружающего воздуха
окружающе го
(внутри)
воздуха
Всасывающий воздухопровод (снаружи)
Около 24 0°F
Около 200°F
Воздушный короб
Около 240°F
Температура окружающего воздуха
Капот
От около 2 00 до 240°F
От около 130 до 140°F
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система для уменьшения повышения температуры всасываемого воздуха, идущего через возду-хозаборную систему в камеру(ы) сгорания двигателя внутреннего сгорания, установленного в моторном отделении, содержащая теплозащитный экран, выполненный с возможностью обертывания или покрытия всасывающего воздухопровода, идущего от воздушного короба во впускной коллектор воздуха двигателя, для изолирования всасываемого воздуха от тепла, вырабатываемого внутри моторного отделения при работе двигателя, и средства крепления для крепления теплозащитного экрана к всасывающему воздухопроводу.
2. Система по п.1, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол воздушного короба.
3. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол турбины турбонагнетателя.
4. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол компрессора турбонагнетателя.
5. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол выхлопного патрубка.
6. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как оболочка или чехол промежуточного охладителя.
7. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран выполнен как покрытие нижней стороны капота моторного отделения.
8. Система по п.1 или 2, в которой теплозащитный экран содержит по меньшей мере два слоя, включающие в себя имеющую металлическое покрытие или слоистую изоляционную ткань и нетканое изоляционное полотно.
9. Система по п.8, в которой нетканое изоляционное полотно имеет клеевое покрытие.
10. Система по п.3, в которой теплозащитный экран содержит по меньшей мере три слоя, включающих в себя внешний слой, имеющий металлическое или из слоистой изоляционной ткани покрытие, промежуточный слой из нетканого изоляционного полотна и внутренний слой металлической проволоч
- 6 -
008414
ной сетки для контакта с кожухом турбины или компрессора.
Фиг. 1
ZZ3
Фиг. 3
- 7 -
008414
Фиг. 7
- 8 -
008414
Фиг. 8
ISO
Фиг. 9
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
- 9 -