Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: в области машиностроения. Цель изобретения - повышение эффективности. Сущность изобретения: способ работы двигателя внутреннего сгорания осуществляется путем впуска в цилиндр топливовоздушной смеси, пара, поджига заряда, перепуска по меньшей мере части газов в расширительный цилиндр, выпуска газов из цилиндров по раздельным каналам и дорасширения газов вне цилиндров, конденсации пара, содержащегося в газах основного цилиндра, отсоса неконденсируемых газов, при этом неконденсируемые газы дожигают в двигателе. Двигатель внутреннего сгорания содержит расширительный цилиндр, к которому подключены основной цилиндр, клапаны газораспределения в цилиндрах, форсунку подачи пара и свечу зажигания в основном цилиндре, эжектор на выпускном канале расширительного цилиндра, активное сопло которого соединено с дополнительной камерой сжигания, пассивное сопло - с первой ступенью расширения газовой турбины, а результирующее сопло - со второй ее ступенью расширения. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере одну цилиндропоршневую группу, содержащую расширительный цилиндр, к которому подключено по меньшей мере два основных с органами подачи пара и эжектирующими органами на выпускном канале основного цилиндра.

Продукты сгорания, расширяющиеся в основном цилиндре известного двигателя после их разбавления паром сгорают не полностью, что снижает эффективность двигателя.

Цель изобретения - повышение эффективности двигателя.

Цель достигается путем отсоса неконденсируемых газов основного цилиндра и их последующего дожига, отвода отработавших газов основного цилиндра в условиях недостаточного количества вырабатываемого пара в атмосферу, минуя эжектор, подачи продуктов сгорания в ступень промежуточного подвода тепла газовой турбины с одновременным эжектированием газов первой ступени.

На чертеже изображен предлагаемый двигатель.

Двигатель содержит по меньшей мере одну цилиндропоршневую группу, состоящую из расширительного цилиндра 1 с поршнем 2, к которому подключено по меньшей мере два основных цилиндра 3 с поршнем 4, перепускным клапаном 5, впускной 6 и выпускные 7 и 8 клапаны, свечу зажигания (не показана), многоступенчатые турбину 9 с средствами промежуточного подогрева 10, компрессор 11 промежуточного охлаждения, карбюратор 12, испаритель 13, паровую форсунку 14, насос 15, раздвоенный выпускной канал основного цилиндра с заслонкой 16 между каналами 17 и 18, турбину 19, конденсатор 20, эжектор с активным 21 и пассивным 21¹ соплами. Выход эжектора по газу подключается либо к подающему каналу компрессора 11, либо к камере сгорания 22 с средствами подачи воздуха, подключенной к испарителю 13, либо через дополнительный компрессор 23, камеру сгорания 24 - к активному соплу 25 эжектора, пассивное сопло 26 которого подключено к потоку отработавших газов первой ступени турбины. Воздух, подаваемый к камере сгорания 24, может быть предварительно дожат в компрессоре 27.

Пути рабочих тел в двигателе показаны буквенными выражениями - атмосферный воздух - а, подача топлива - т, подача воды - в, отработавшие газы основного цилиндра - т¹, о¹, смесь - с, отработавшие газы расширительного цилиндра - о, пар - п.

Орган 16 может быть подключен к средствам изменения нагрузки двигателя (например дроссельной заслонки карбюратора 12), к средствам регистрации давления или температуры в испарителе 13 (эти моменты на чертеже не показаны). Органы 5, 6, 7, 8 и 14 подключены к валу двигателя. Валы цилиндров 1 и 2 могут быть раздельными с соединенными меж собой шестернями. Элементы 23 и 27 могут работать от валов двигателя или от турбины 19.

Воздух сжимают в компрессоре 11, образуют смесь в карбюраторе 12 и впускают через клапан 6 в цилиндр 3. Смесь воспламеняют в последнем свечой, впрыскивают пар форсункой 14 (или клапаном), открывают клапан 5, продукты сгорания перепускают в цилиндр 1 и расширяют. При этом пар вытесняет продукты сгорания в цилиндр 1 таким образом, что к моменту закрытия клапана 5 в цилиндре 3 остается пар, а в цилиндре 1 - продукты сгорания. После дорасширения газы выпускаются из цилиндров через клапан 8, турбину 9, испаритель 13 и через клапан 7 в зависимости от поворота дроссельной заслонки карбюратора, регистраторов температуры и давления пара испарителя либо через элементы 19, 20, 21¹, либо через испаритель 13 в атмосферу, что регулируется заслонкой 16, которая при малых нагрузках двигателя и недостаточном количестве вырабатываемого испарителем 13 пара вскрывает обводной канал 18, а при заданном давлении пара перекрывает канал 18 и обеспечивает выпуск только через канал 17.

Неконденсируемые газы после эжектора подают для дожига либо в цилиндр 3 вводом их в подающий канал компрессора 11, либо подают после дожатия компрессором 23 в камеру сгорания 24 с средствами подачи воздуха от компрессора 27 и топлива, либо в камеру сгорания 22, где их дожигают.

Продукты сгорания камеры 24 подают в активное сопло 25 эжектора и отсасывают ими отработавшие газы первой ступени турбины 9. Подачу компонентов в средствах 10 производят параллельными потоками, одинаково направленными.

Изобретение позволяет полнее использовать тепло топлива, сжигаемое в цилиндре двигателя.

Формула изобретения

1. Способ работы двигателя внутреннего сгорания путем впуска топливовоздушной смеси в основной цилиндр, ее сжатия, воспламенения в основном цилиндре, перепуска части продуктов сгорания через перепускные канал с клапаном в расширительный цилиндр, расширения продуктов сгорания в обоих цилиндрах и выпуска через раздельные выпускные каналы отработавших газов, которые дополнительно расширяют, а отработавшие газы основного цилиндра охлаждают до конденсации пара, содержащегося в них, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, неконденсируемые отработавшие газы основного цилиндра смешивают с воздухом с последующим дожиганием.

2. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров с размещенными в нем основным и расширительным цилиндрами, соединенными между собой при помощи перепускных канала с клапаном, поршни, установленные в цилиндрах, головку блока с расположенными в ней впускным и первым выпускным каналами, сообщенными с основным цилиндром, и вторым выпускным каналом, сообщенным с расширительным цилиндром, с соответствующими клапанами, паровую форсунку, испаритель и средство регулирования двигателя, причем расширительный цилиндр снабжен газовой турбиной со средствами подогрева отработавших газов, а на первом выпускном канале установлен паровой эжектор, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, он снабжен дополнительной турбиной и камерой сжигания, выход парового эжектрора подсоединен к последней, первый выпускной канал выполнен раздвоенным на два патрубка, один из которых подсоединен к второму выпускному каналу, а другой - к дополнительной турбине, и в месте раздвоения первого выпускного канала установлена заслонка, связанная со средством регулирования двигателя.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной камерой сжигания, газовая турбина выполнена двухступенчатой, средства подогрева газовой турбины выполнены в виде эжектора, активное сопло которого соединено с дополнительной камерой сжигания, пассивное сопло соединено с первой ступенью расширения газовой турбины, а результирующее сопло - с второй ее ступенью расширения.

РИСУНКИ

Рисунок 1