Двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, цилиндр, впускные и выпускные клапаны, впускной и выпускной коллектор, турбокомпрессор и форсунку для впрыска воды, устанавливаемую во впускной коллектор перед турбиной турбокомпрессора. Изобретение позволяет увеличить полноту использования тепловой энергии отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом. 1 ил.

 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в автомобильных, тракторных, судовых и стационарных ДВС.

Известен ДВС, работающий с подводом теплоты в рабочем цикле при постоянном объеме, при постоянном давлении, со смешанным подводом теплоты [1] и содержащий коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, рабочий цилиндр, головку с установленными в ней газораспределительными клапанами, впускной и выпускной коллектор. Воздух поступает в цилиндр, пройдя через впускной коллектор, с давлением, близким к атмосферному, а продукты сгорания выбрасываются в атмосферу через выпускной коллектор с избыточным давлением. Недостатком такого ДВС является низкая литровая мощность и неполное использование теплоты отработавших газов.

Известен ДВС с продолженным расширением продуктов сгорания топлива, работающий с подводом теплоты в рабочем цикле при постоянном объеме, при постоянном давлении, со смешанным подводом теплоты [2] и содержащий коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, рабочий цилиндр, головку с установленными в ней газораспределительными клапанами, впускной и выпускной коллектор и турбокомпрессор. Воздух поступает на вход турбокомпрессора, имеющего привод от турбины, вращаемой отработавшими газами, с давлением, близким к атмосферному, сжимается и поступает под избыточным давлением в цилиндр. Продукты сгорания топлива поступают по выпускному коллектору на вход турбины, где совершают работу и затем выбрасываются в атмосферу с давлением, близким к атмосферному. Недостатком такого ДВС является неполное использование теплоты отработавших газов.

Технической задачей данного изобретения является увеличение полноты использования теплоты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с турбокомпрессором.

Техническая задача решается в двигателе внутреннего сгорания, содержащем коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, рабочий цилиндр, головку с установленными в ней газораспределительными клапанами, впускной и выпускной коллектор, турбокомпрессор и форсунку для впрыска воды в продукты сгорания топлива, установленную в выпускном коллекторе между выпускным клапаном и турбиной.

Новизна изобретения заключается в том, что в полость выпускного коллектора двигателя внутреннего сгорания с турбокомпрессором устанавливается форсунка для впрыска воды.

При испарении впрыскиваемой воды увеличивается энтальпия отработавших газов, поступающих на вход турбины. За счет роста энтальпии увеличивается работа, совершаемая отработавшими газами на турбине, и, соответственно, растет работа, совершаемая компрессором, что приводит к некоторому росту давления воздуха, поступающего на вход цилиндра, что ведет к росту литровой мощности двигателя.

На чертеже изображена схема ДВС предлагаемой конструкции.

ДВС содержит, по меньшей мере, коленчатый вал 1, шатун 2, поршневой палец 3, поршень 4, цилиндр 5, впускной клапан 6, выпускной клапан 7, впускной коллектор 8, выпускной коллектор 9, турбокомпрессор 10 и форсунку для впрыска воды 11.

Работает предлагаемый ДВС с продолженным расширением продуктов сгорания топлива и работающий с подводом теплоты в рабочем цикле при постоянном объеме, при постоянном давлении, со смешанным подводом теплоты следующим образом.

Атмосферный воздух подается к компрессору турбокомпрессора 10 и нагнетается им во впускной трубопровод 8, откуда через впускной клапан 6 попадает в цилиндр 5 в процессе движения поршня 4 от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). Далее, при закрытых впускном и выпускном клапанах 6 и 7 следует такт сжатия при движении поршня 4 от НМТ к ВМТ и затем такт расширения при движении поршня от ВМТ к НМТ и такт выпуска продуктов сгорания топлива при движении поршня от НМТ к ВМТ при открытом выпускном клапане 7. При движении продуктов сгорания топлива по выпускному коллектору 9 в них через форсунку 11 впрыскивается вода (для увеличения выхода пара впрыск воды может быть осуществлен и на внутреннюю поверхность выпускного клапана). На колесе турбины турбокомпрессора парогазовая смесь совершает работу, понижая при этом свое давление до атмосферного.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.1. Теория рабочих процессов: Учеб. / Луканин В.Н., Морозов К.А., Хачиян А.С. и др.; Под ред. В.Н.Луканина. - М.: Высш. шк., 1995. - 368 с.: ил.

2. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. / Д.Н.Вырубов, Н.А.Иващенко, В.И.Ивин. - М.: Машиностроение, 1983. - 372 с.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, цилиндр, впускной и выпускной клапаны, впускной и выпускной коллекторы и турбокомпрессор, отличающийся тем, что между выпускным клапаном и турбокомпрессором в полости выпускного коллектора установлена форсунка для впрыска воды.