Комбинированный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет улучшить эффективные показатели комбинированного двигателя внутреннего сгорания. Компрессор 3 наддува двигателя и турбина 4 подключены к цилиндрам 1. К выхлопному патрубку 14 турбины 4 подключен газовпускной канал 11 трансформатора 7 давления. Канал 12 выпуска газов пониженного давления сообщен с атмосферой, а канал 13 выпуска газов повышенного давления подключен к потребителю их энергии, например к силовой турбине 16. В процессе работы двигателя каждая ячейка 9 ротора 8 периодически сообщается с каналом 11 и вдоль нее распространяется волна давления, сжимающая находящийся в ней газ. Через канал 13 этот газ поступает к потребителю мощности. В момент сообщения с каналом 13 вдоль ячейки начинает распространяться волна разрежения и в момент достижения ею противоположного торца ячейки последняя сообщается с каналом 12. В этом канале происходит истечение газов с атмосферным давлением. После перекрытия канала 13 в ячейке возникает волна разрежения. Таким образом, в момент подключения к выхлопному патрубку 14 турбины давление в каждой ячейке ниже атмосферного .а {трансформация давления в ячейках позволяет использовать энергию газов для получения дополнительной работы. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.; «-и к. fe 00 ел СА) fin.t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4675378/06 (22) 05.04.89 (46) 07;03.92. Бюл. М 9 (71) Токмакское производственное объеди, нение дизелестроения им.C.M.Êèðîâà (72) А.И.Крайнюк, В.П.Левчук, А.ПКурдюков и Е.А;Малков (53) 621.43.052 (088.8) (56) Патент Швейцарии М 492119, кл. F 02

В 27/00, опублик.1966.

Патент США М 3145908, кл. 417 -64; опублик.1964.

: Патент СССР М 900820, кл. F 02 В 37/00, 1977. (54) КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет улучшить эффективные показатели комбинированного двигателя внутреннего сгорания. Компрессор 3 наддува двигателя и турбина 4 подключены к цилиндрам 1, К выхлопному патрубку

14 турбины 4 подключен газовпускной канал 11 трансформатора 7 давления. Канал

12 выпуска газов пониженного давления со...5U,, 1717853 А1 (si)s F 02 В 33/42, 37/00, 41/10, F 04 F 11/02 общен с атмосферой, а канал,13 выпуска газов повышенного давления подключен к потребителю их энергии, например к силовой турбине 16. В процессе работы двигате ля каждая ячейка 9 ротора 8 периодически сообщается с каналом 11 и вдоль нее распространяется волна давления, сжимающая находящийся в ней газ. Через канал 13 этот газ поступает к потребителю мощности. В момент сообщения с каналом 13 вдоль ячейки начинает распространяться волна разрежения и в момент достижения ею противоположного торца ячейки последняя сообщается с каналом 12. В этом канале происходит истечение газов с атмосферным давлением. После перекрытия канала 13 в ячейке возникает волна разрежения. Таким образом. в момент подключения к выхлопному патрубку 14 турбины давление в каждой ячейке ниже атмосферного, а трансформация давления в ячейках позволяет использовать энергию газов для получения дополнительной работы. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. в

1717853

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а конкретнее к комбинированным двигателям внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом.

Цель изобретения — улучшение эффективных показателей двигателя.

На фиг,1 представлена схема двигателя в случае выполнения потребителя энергии газов в виде силовой турбины; на фиг,2— потребитель энергии газов с турбиной привода компрессора.

Комбинированный двигатель содержит поршневую часть с цилиндрами 1 турбокомпрессор 2 с размещенными на его валу компрессором 3 наддува и газовой турбиной 4, из которых компрессор подключен к впускному трубопроводу 5, а турбина подключена своим газоприемным патрубком к магистрали 6 выпуска отработавших газов из цилиндров, а также трансформатор 7 давления, выполненный в виде ротора 8 с напорообменными ячейками 9 и статора 10 с каналами 11 — 13. Газовпускной канал 11 трансформатора давления подключен к выхлопному патрубку 14 турбины 4 первый выпускной канал

12 предназначен для выпуска газов пониженного давления и сообщен с атмосферой, второй выпускной канал 13 предназначен для выпуска газов повышенного давления и подключен к потребителю энергии газов.

На фиг,1 показан вариант с подключением этого канала к впускному патрубку 15 силовой турбины 16, которая связана с коленчатым валом; на фиг.2 — вариант потребителя энергии газов повышенного давления заодно с турбиной 4 привода компрессора 3 наддува, В этом канал 13 сообщен с газовпускным патрубком 17 турбины

4.

Двигатель работает. следующим образом.

Отработавшие газы из цилиндров 1 по магистрали 6 поступают в турбину 4, мощНость которой расходуется на привод компрессора 3, нагнетающего воздух на наддув цилиндров 1, Из турбины 4 отработавшие газы через выпускной патрубок14 подводится к газовпускному каналу 11. В процессе вращения ротора 8 каждая из ячеек 9 периодически подключается к окнам каналов 11 — 13, При этом в момент, предшествующий подключению к окну канала 11, ячейка 9 заполнена выпускными газами под промежуточным давлением. При совмещении с окном канала 11 вдоль ячейки 9 распространяется волна давления, сжймающая находящиеся, s ней газы. К моменту достижения этой волной противоположного {правого) торца ячейки 9, последняя подключается к окну

55 ния газов перед силовой турбиной или уменьшением проходного сечения окно канала 13 промежуточное давление в ячейке снижается, что способствует снижению противодавления выпуску газоо из турбины 4 турбокомпрессора.

50 канала 13 и сжатый газ нагнетается к сопловому аппарату силовой турбины 15. Пр0ходное сечение соплового аппарата сйловой турбины 15 выполняется меньшим по отношению к проходному сечению окна канала 13, „ вследствие чего давление газов в канале 13 превышает давление газов в канале 11, Поэтому в сечении окна канала 13 формируется отраженная волна давления, которая распространяется в обратном направлении

К моменту достижения отраженной волной левого торца ротора ячейка 9 выходит из сопряжения с окном канала 11.

После разобщения с окнами каналов 11 и 13 в ячейке 9 устанавливается остаточное давление, превышающее атмосферное. Остаточное давление зависит от уровня давления в канале 13 и отношения проходных сечений окон каналов 11 и 13, т,е, повышается с увеличением значений последних.

В процес" е дальнейшего вращения ротора 8 эта же ячейка 9 подключается к окну выпускного канала 12. Образующаяся при этом волна разрежения распространяется к правому концу ячейки, За фронтом прямой волны разрежения устанавливается примерно атмосферное давление (при условии нЕзначительной величины гидравлического сопротивления выпускноге тракта низкого давления). При отражении этой волны разрежения от правой торцовой стенки корпуса 10 формируется обратная волна разрежения, распространяющаяся к левому концу ячейки, За фронтом обратной волны разрежения устанавливается давление ниже атмосферного. При атеем скорость потока за фронтом этой волны практически отсутствует. К моменту достижения обратной волны разрежения левого конца ячейка 9 выходит из сопряжения с окном канала 12. Ввиду отсутствия скорости потока за фронтом обратной волны разрежения волна уплотнения после отключения ячейки

9 не возникает. Поэтому в ячейке устанавливается промежуточное давление ниже атмосферного.

В общем случае величина обратной волны разрежения, а следовательно, и промежуточное давление зависит от величины прямой волны разрежения, которая, в сйою очередь, зависит от остаточного давления в ячейке в период отключения ее от окон каналов 11 и 13.

Таким образом, с увеличением давле1717853

Составитель М.Файн

Техред M.Моргентал

Корректор С.Шевкун

Редактор Н.Рогулин

Заказ 864 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Таким образом, выполнение преобразователя энергии отработавших газов в виде трансформатора давления позволяет повысить КПД комбинированного двигателя как за счет вторичного использования 5 энергии отработавших газов в силовой турбине или для повышения мощности газовой турбины турбокомпрессора, так и эа счет повышениа теплоперепада, срабатывающего в рабочем колесе газовой турбины привода компрес- 10 сора наддува иэ-за снижения противодавления выхлопу. .Формула изобретения

1. Комбинированный двигатель внутреннего сгорания, содержащий турбину 15 привода компрессора наддува, подключен ную впускным патрубком к магистрали выпуска отработавших газов из цилиндров, и волновой преобразователь энергии, под- ° ключенный газовпускным каналом к вы- 20 хлопному патрубку турбины привода компрессора, отличающийся тем, что, с целью улучшения эффективных показателей, волновой преобразователь энергии выполнен в виде трансформатора давления отработавших газов с двумя выпускными каналами: первым — для выпуска газов пониженного давления и вторым — для выпуска, газов повышенного давления, а двигатеЛь снабжен потребителем энергии газов повышенного давления, причем первый выпускной канал трансформатора давления сообщен с атмосферой, а второй подключен к потребителю энергии газов.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что потребитель энергии газов повышенного давления кинематически связан с коленчатым валом и выполнен в виде силовой турбиньь

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что потребитель энергии газов повышенного давления выполнен заодно с турбиной привода компрессора наддува в виде газовой турбины.