Комбинированный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет повысить эффективность комбинированных двигателей внутреннего сгорания, использующих в качестве топлива конвертированное топливо, путем повышения экономичности, снижения токсичности и расширения номенклатуры применяемых топлив. При работе реактора топливо вначале подается в межрубашечную полость, а затем в форсунку . Распыленное топливо дополнительно перемешивается в завихрителе основным потоком горячего воздуха, подаваемого нагнетателем . Получаемый в результате конверсии углеводородного топлива синтез-газ поступает к турбине низкого давления, в которой, расширяясь, охлаждается и направляется в ресивер-накопитель, и которого поступает в смеситель, где смешивается с воздухом. Полученная смесь воздуха и синтез-газа сжимается в турбокомпрессоре и через впускной трубопровод поступает в камеру сгорания двигателя 1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ь4 (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! ь

1 фь ,Ю

С0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4779415/06 (22) 09.01.90 (46) 30.06.92, Бюл, М 24 (71) Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им, Н.Э. Баумана (72) А.И. Гайворонский, А.П. Ляпин, Ю.Л.

Маслов и А.М, Савенков (53) 621.43,057(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1183701,, кл,,F 02 D 9/04, 1985, (54) КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить эффективность комбинированных двигателей внутреннего сгорания, использующих в качестве топлива конвертированное топливо, путем повышения экономичности. снижеИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к комбинированным двигателям, использующим в качестве топлива конвертированное топливо.

Цель изобретения — повышение эффективности путем повышения экономичности, снижения токсичности и расширения номенклатуры применяемых топлив.

На фиг. 1 изображена схема двигателя; на фиг, 2 — принципиальная схема блока управления.

Комбинированный двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр 2, снабженный рубашкой 3 охлаждения, впускным и выпускным трубопроводами 4 и 5, магистраль 6 подачи топлива в цилиндр 2, турбокомпоессор 7. подключенный к трубопроводам 4 и 5, тер„„Ы2„„1744287 А1 (я)л F 02 В 43/10 F 02 0 9/04 ния токсичности и расширения номенклатуры применяемых топлив, При работе реактора топливо вначале подается в межрубашечную полость. а затем в форсунку. Распыленное топливо дополнительно перемешивается в завихрителе основным потоком горячего воздуха, подаваемого нагнетателем. Получаемый в результате конверсии углеводородного топлива синтез-газ поступает ктурбине низкого давления, в которой, расширяясь, охлаждается и направляется в ресивер-накопитель, и которого поступает в смеситель, где смешивается с воздухом. Полученная смесь воздуха и синтез-газа сжимается в турбокомпрессоре и через впускной трубопровод поступает в камеру сгорания двигателя 1. 1 з,п. ф-лы, 2 ил. мохимический реактор 8, снабженный входным и выходным каналами 9 и 10, насосом 11 подачи конвертируемого топлива и форсункой 12.для его распыливания. Смеситель 13 размещен во впускном трубопроводе 4 и связан с выходным каналом 10 реактора 8.

Двигатель содержит систему 14 согласования режимов работы двигателя 1 и термохимического реактора 8, систему 15 подачи воды в термохимический реактор 8 и нагнетатель 16 с приводом 17. Система 15 подачи воды подключена к рубашке 3 охлаждения и выполнена в виде распылителя 18, размещенного в реакторе 8, водяного насоса 19 и подогревателя 20, тепловоспринимающие поверхности;которого размещены на выпускном трубопроводе 5. Нагнетатель 16 выполнен в виде лопаточного компрессора. вход которого соединен с входным кана1744287 лом 9, и газовой турбины 21, а реактор 8 выполнен с полостью 22 подогрева конвертируемого топлива. Кроме того. система 14 согласования режимов работы двигателя 1 и реактора 8 может содержать дроссельную 5 заслонку 23 с приводом 24, ресивер 25, пусковой электродвигатель 26, датчики 27 и 28 соответственно подачи топлива и частоты вращения и блок 29 управления.

Термохимический реактор 8 состоит из 10 двух основных частей: форсуночной головки

30 и реакционной камеры 31. На выходе форсуночной головки 30 установлена свеча

32 и для улучшения смесеобразования в этой же головке размещен завихритель ЗЗ. 15

Электронный блок управления 29 (фиг.

2) состоит из аналого-цифрового преобразователя 34, задатчика 35 программы, микропроцессора 36 и цифроаналогового преобразователя 37, 20

Двигатель работает следующим образом.

Запуск оеактора 8 осуществляется подачей топлива насосом 11 и воздуха нагнетателем 16, приводимых в действие 25 пусковым электродвигателем 26. который после достижения определенной частоты вращения насоса 11 и нагнетателя 16 от;<лючается. Воспламенение обеспечивается свечой 32. При работе топливо вначале по- 30 дается в межрубашечную полость 22 реактора 8. где подогревается и затем поступает в форсунку 12, в которой происходит распыл топлива воздухом повышенных давления и температуры., который отбирается из маги- 35 страли подачи воздуха в реактор 8 нагнетателем 16, Для улучшения смесеобразования оаспыленное топливо дополнительно перемешивается B завихрителе ЗЗ основным 40 потоком горячего воздуха, подаваемого нагнетателем 16, Предварительный подогрев топлива и его распыллвание в фарсунке 2 воздухом позволяют использовать для конверсли 45 практически любое моторное топливо, При этом воздушный распыл и закручивание смеси в завихрителе 33 обеспечивают эффективное сг",есеобразование и хорошее перемешивание тапливовоздушной смеси в реакционной камере 31.

Пуск реактора осуществляе гся lip Yi коэффициенте избытка воздуха а = 0,6 — 0,7, что предотвращает сажеобразование в условиях холодных компонентов и позволяет 55 быстро разогреть реактор 8.

При достижении необходимой рабочей темпераутры синтез-газа на выходе из реа,:.— тора 8, расход топлива выводится на пост» янный режлм работы с коэффициентам избытка воздуха o: = 0,348, который обеспечивает достаточно высокий выход водорода при сравнительно низком процессе смесеобразования.

Получаемый в этом случае в реакционной камере 31 в результате термической конверсии углеводородного топлива синтез-газ поступает к турбине 21 низкого давления, в которой, расширяясь, охлаждается и направляется в ресивер-накопитель 25 и через регулируемую дроссельную заслонку

23 с управляемым электрическим приводом

24 поступает в смеситель 13, где смешивается с воздухом, поступающим в двигатель

1. Полученная смесь воздуха с синтез-газом сжимается в турбокомпрессаре 7 и через впускной трубопровод 4 поступает в камеру сгорания двигателя 1.

Работа реактора 8 при нскаталитическои конверсил характеризуется высокой температурой процесса и высокой теплоняпря.-.еннсстью, .то вызывает необходимость введения охла>кдения реактора 8.

Топливо, поступающее в межрубашечную полость 22, нагреваясь. снижает теплонапряженность реактора 8, Реактор 8 может работать как в режиме термической конверсии, TGK и в ре>клме паровоздушной конверсии углеводороднагс топлива, В этом случае в реакционную камеру 31 через фарсунку 18 впрыскивается во дяной пар, ITQ позволяет I:I-lèçèT, значение а ат 0,348 до 0.263, значительна повысит выход водорода и практически исключит процессы са>кеобразования, При этом горя чая вода подае ся насосом 19 из системы . охлаждения двигателя . и превращается с пар за счет ГpBRGTal выпуcкных газов двига теля 1 в подогревателе 20, При ука3анны> условиях в зоне реакцил в реакцлонной ка мере 31 водяной пар и углекислота заметнс реагируют с углеродом. образуя водород(дс

50 — 60%) и окись углерода.

Работа реактора 8 прекращается путе отключения подачи топлива и воды насоса ми 11 и 19 с последу;ощей продувкой возду ;ом реакциан.-:ой камеры 31 от остаточны:

;-азов. В реакторе 8 не используются катали заторы, что значительно уменьшает габари

Tl l, упроща - . конструкцию и удешевляет ec( с оимость, Кром того, расширение синтез-газа ";o сле реактора 8 в турбине 2 1 позволяет уст ранить эхладлтель синтез-газа KQTopbll необходим в имеющлхся конст: .:циях, чт< .—;сгполнительно позволяет уме,ьшить габэ рись. реактора 8 и eceé,-...ановки в целоvl. 1744287

45

55

Система 14 согласования режимов работы двигателя 1 и термохимического реактора 8 работает следующим образом, Аналоговые сигналы от датчиков 27 и 28 соответственно подачи топлива в двигатель и частоты его вращения поступают в аналого-цифровой преобразователь 34, откуда далее в цифровом виде поступают в микропроцессор 36. В последнем происходят сравнение этих сигналов с сигналами, поступающими из задатчика 35 программы, и выработка управляющих сигналов в цифровой форме, которые подаются в цифроаналогов ы и п рео бр а зова тел ь 37. Далее управляющие сигналы в аналоговом виде поступают на исполнительный механизм электрического привода 24, управляемого дросселем 23, и электродвигателя 26 термохимического реактора 8. В зависимости от величины подачи топлива в двигатель 1 и частоты его вращения осуществляются регулирование положения управляемого дросселя 23 включение и выключение электродвигателя 26 реактора 8, Формула изобретения

Комбинированный двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр, снабж-:ííûé рубашкой охлаждения и впускным и выпускным трубопроводами, магистраль подачи топлива в цилиндр, турбокомпрессор, подключенный к трубопроводам, термохимический реактор, снабженный входным и выходным каналами, насосом подачи конвертируемого топлива и форсункой для его распыливания, смеситель, размещенный во впускном трубопроводе и связанный с выходным каналом реактора, и систему согласования режимов работы двигателя и термохимического реактора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем по5 вышения экономичности, снижения токсичности и расширения номенклатуры применяемых топлив., двигатель дополнительно содержит систему подачи воды в термохимический реактор и нагнетатель с

10 приводом, причем система подачи воды подключена к рубашке охлаждения и выполнена в виде распылителя, размещенного в реакторе водяного насоса, и подогревателя, тепловоспринимающие поверхности кото15 рого размещены на выпускном трубопроводе, нагреватель выполнен в виде лопаточного компрессора, выход которого соединен с входным каналом реактора, и газовой турбины, подключенной входным

20 патрубком к выходному каналу реактора, а выходным патрубком — к смесителю, реактор выполнен с полостью подогрева конвертируемого топлива, а насос подачи конвертируемого топлива и водяной насос

25 выполнены с приводом от газовой турбины.

2, Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что система согласования режимов работы двигателя и реактора выполнена в виде дроссельной заслонки с приводом, ре30 сивером, размещенным во впускном трубопроводе, пускового. электродвигател::;. кинемагически связанного с лопаточные компрессором, датчиков подачи топлива и частоты вращения вала и блока управления.

35 связанного с датчиками; с приводом дроссельной заслонки и с пусковым электродвигателем, 1744287

1744287

45

Составитель B.Øèëoâ

Техред M.Mîðãåíòàë

1(орректор С.Черни

Редактор И.Касарда

Производственно-;.здательский комбинат "Патент". г. ;кгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 2178 TVlp8>K Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Комбинированный двигатель внутреннего сгорания Комбинированный двигатель внутреннего сгорания Комбинированный двигатель внутреннего сгорания Комбинированный двигатель внутреннего сгорания Комбинированный двигатель внутреннего сгорания 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению , оно может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, работающих на газообразном и жидком топливах

Изобретение относится к машиностроению , а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, работающих на газообразном и жидком топливе

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет повысить эффективность

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет повысить экономичность путем более полного использования энергии отработавшего газа

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, использующим в качестве дополнительного топлива водород
Наверх