Двигатель внутреннего сгорания

 

Союз Севвкпввв

Социалистмцфара

Реслублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТ831

1 п>717382 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2460223/25-06 с присоединением заявки №вЂ” (51) M. Кл

F О! Р 3/22

" 02 В 37/00 (23) Приоритет—

Геаудврстввкный кеатвт

СССР вв,квлам взвврвтвнк» к OTKpblTNQ

Опубликовано 25.02.80. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 29.02.80 (53) УДК 621.43. .052(088.8) В. Г. Кривов и С. А. С ипатов

l (72) Авторы изобретения (7,) Заявитель (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения, а точнее, к устройствам двигателей внутреннего сгорания, переведенных на разомкнутое высокотемпературное охлаждение с внешним преобразованием и снабженных турбокомпрессором наддува. 5

Изобретение может быть использовано в стационарных, судовых и тепловозных установках с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) .

Известны ДВС, содержащие компрессор для подачи воздуха в цилиндры двигателя, паровую турбину для привода компрессора и тракт замкнутого высокотемпературного охлаждения (ВТО) с паросборником или паросепаратором, помещенным на этом тракте и подающим пар в паровую турбину (1), Существенным недостатком указанных

l двигателей является то, что в них для наддува используется лишь отбросное тепло охлаждающей воды и далеко не полностью утилизируется энергия отработавших газов, Этого недостатка лишены другие известные двигатели, в которых привод компрессоров для наддува осуществляется как паровой турбиной, работающей на паре из системы

ВТО, так и газовой турбиной, использующей энергию отработавши: газов (2) . Однако сложность технологических схем и большое количество вспомогательного оборудования в значительной мере снижает достоинства этих двигателей.

Известно также техническое решение, устраняющее многие из вышеуказанных недостатков (3). Это решение является наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Известный двигатель содержит турбокомпрессор с магистралью подвода отработавших газов, снабженной камерой смешивания их с паром из пароотделителя, установленного в контуре циркуляции охлаждения жидкости через двигатель. В таком двигателе одновременно с повышением экономичности в результате совместного использования для наддува части отбросного тепла охлаждающей воды и энергии отработавших газов достигнуто значительное сокращение количества применяемого оборудования.

Однако использование таких ДВС затруднего из-за существенного увеличения

717382

3 теплонапряженности их деталей. Действительно, для того, чтобы подать пар в камеру смешивания, его давление в пароотделите ле необходимо установить более высоким, чем давление газов в магистрали, на величину гидравлических сопротивлений паропровода между пароотделителем и камерой.

Если, учесть, что у многих современных фиксированных по наддуву ДВС среднее давление отработавших газов в магистрали подвода их к турбокомпрессору достигает

0,2 —:0,3 МПа, то, соответственно, давление пара в пароотделителе должно быть поднято до 0,205 —:0,305 МПа, а это ведет, в свою очередь, к росту температуры воды в пароотделителе (т. е. на входе в ДВС) до 121 —: — 134 С, что в ряде случаев, неприемлемо. 15

Кроме того, при таких температурах воды недопустимо падает вязкость отечественных масе, л.

Целью настоящего изобретения является снижение теплонапряженности деталей двигателя путем уменьшения температуры охлаждающей воды в пароотделителе и регулирования теплового состояния двигателя на любом нагрузочном режиме с помощью регулируемого отвода пара из пароотдели- 2% теля в камеру смешивания.

Указанная цель достигается тем, что магистраль выполнена в виде двух параллельных ветвей, одна из которых снабжена конфузорно.диффузорным участком, а камера смешивания размещена в минимальном сечении последнего.

Кроме того, вторая ветвь магистрали может быть снабжена органом изменения ее проходного сечения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема систем описываемого двигателя; на фиг. 2 — экскиз конфузорно-диффузорного участка с камерой смешивания в одной из ветвей магистрали подвода отработавших 40 газов к турбокомпрессору.

Двигатель внутреннего сгорания 1 содержит турбокомпрессор 2 с магистралью подвода отработавших газов, выполненной в виде двух параллельных ветвей 3 и 4. В контур циркуляции охлаждающей жидкости через двигатель включены последовательно соединенные полости охлаждения двигателя 1, пароотделитель 5 и циркуляционный насос 6. Ветвь 3 магистрали подвода отработавших газов конфузорно-диффузорным участком 7, в минимальном сечении которого размещена камера 8 смешивания отработавших газов с паром и пароотделителя.

Ветвь 4 магистрали снабжена органом 9 .ss изменения ее проходного сечения, Работа систем осуществляется следующим образом.

Нагретая в полостях охлаждения двигателя 1 вода поступает в пароотделитель 5, откуда после охлаждения за счет частичного испарения (давление в пароотделителе ниже давления воды на входе в него) циркуляционным наносом 6 снова подается на охлаждение ДВС.

Отработавшие газы из цилиндров двигателя попадают в магистраль подвода их к турбокомпрессору 2, причем определенная часть газов направляется к конфузорно-диффузорному участку 7 ветви 3 указанной магистрали, а остальная часть газов подводится к турбокомпрессору по ветви 4 магистрали, Газы, вытекая с большой скоростью из конфузорного участка магистрали, эжектируют в камеру смешивания 8 пар из пароотделителя 5, в результате чего давление пара в последнем и температура воды на входе в полости охлаждения двигателя понижаются. Парогазовая смесь из диффузорного участка магистрали вместе с отработавшими газами из ветви 4 направляется к турбокомпрессору 2 и затем выбрасывается в атмосферу.

С помощью органа изменения проходного сечения 9 ветви 4 регулируют количество отработавших газов, направляемых из двигателя к конфузорно-диффузорному участку

7 ветви 3 магистрали. При работе на холостом ходу и малых нагрузках все газы направляют к турбокомпрессору по ветви 4 магистрали. При этом в пароотделителе автоматически устанавливается повышенное давление пара, а температура воды на входе в полости охлаждения двигателя возрастает. Последнее благоприятно сказывается на протекании рабочего процесса двигателя на холостом ходу и малых нагрузках. По мере увеличения нагрузки на двигатель свыше 50% от номинальной проходное сечение ветви 4 постепенно уменьшают, направляя все большую часть газов через конфузорнодиффузорный участок 7 ветви 3. Тем самым увеличивают количество пара, эжектируемого газами в камеру смешивания 8 из пароотделителя 5, что ограничивает рост давления в нем и уменьшает температуру воды на входе в двигатель. Последнее благоприятно сказывается на снижении теплонапряженности деталей при работе двигателя с повышенными нагрузками.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий турбокомпрессор с магистралью подвода отработавших газов, снабженной камерой смешивания их с паром из пароотделителя, установленного в контуре циркуляции охлаждающей жидкости через дви717382

Фиг.л лесь

ЦН И И П И Заказ 9794/46 Тираж 583 Подписное

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 гатель, отличающийся тем, что, с целью снижения теплонапряженности деталей двигателя, магистраль выполнена в виде двух параллельных ветвей, одна из которых снабжена конфузорно-диффузорным участком, а камера смешивания размещена в минималь ном сечении последнего.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что вторая ветвь магистрали снабжена органом изменения ее проходного сечения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Селиверстов В. М. Утилизация тепла в судовых дизельных установках, Л., «Судостроение», 1973, с. 136.

2. Патент США № 3279438, кл. 122 — 7, опублик. 1966.

3. Авторское свидетельство СССР № 189248, кл. F 02 В 39/04, 1965 (прототип) .