Двигатель внутреннего сгорания

 

;;;,;,;;;;;;;;;, ОП ИСА НИ Е

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.10.78 (21) 2678727/25-06 (51) М. Кл.з F 02 В 37/00 с присоединением заявки—

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет— по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень ¹ 16 (53) УДК 621.43.052 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (72) Авторы изо бр етенотя

В. Г. Кривов и С. А. Синатов (71) Заяв1итель (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройству двигателей с нагнетателями, приводимых в действие энергией выхлопа и снабженных системой разомкнутого высокотемпературного охлаждения.

Известны двигатели внутреннепо сгорания с газотурбинным наддувом, содержащие газовую турбину, снабженную разделенным лопаточным сопловым аппаратом с несколькими газоподводящими улитками (от 2 до 4), а также контур циркуляции охлаждающей жидкости двигателя (1, 2).

Существенным недостатком указанных двигателей является необходимость автоматического управления сложными регулирующими устройствами турбокомпрессора для улучшения характеристик двигателя за счет совершенствования воздухоснабжения.

Применение регулирования турбины приводит, как правило, к снижению ее КПД.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий ту рбокомпрессор, снабженный по меньшей мере двумя газоподводящими улитками, охватывающими сопловой аппарат турбины и подключенными к выхлопному коллектору двигателя, паросепаратор, установленный в контуре циркуляции охлаждающей жидкости двигателя, и смеситель подаваемых в турбокомпрессор отработавших газов с паром пз паросепаратора (3).

В известном двигателе турбина выполнена нерегулируемой, что упрощает конструкцию турбины и позволяет сохранить ее

КПД неизменным. В то же время количество пара, вырабатываемого в паросепараторе и подаваемого на смешение с выпускными газами перед турбиной, пропорционально мощности двигателя, что способствует некоторому увеличению мощности турбины, давлегп1я и расхода наддувочного воздуха вместе с ростом нагрузки на двигатель.

15 Однако в указанном двигателе подача пара в выпускной коллектор приводит к гозрастапию давления в коллекторе и ухудшеншо газообмена в цилиндрах двигателя, а также к увеличению расхода парогазовой

20 смеси, росту потерь давления в проточной части до турбины и уменьшению эффективности наддува. Кроме того, для подачи пара г, выпускной коллектор двигателя его давление в паросспараторе необходимо установить большим, чем давление газов в колл=кторе на величину потерь напора в паропроводе. Так, при давлении наддува 0,2—

0.3 МПа температура воды в паросепараторе (на входе в двигатель) должна поддерживаться в пределах 120 — 135 С, что может

731007 привести к значительному возрастанию теплонапряженности деталей цилиндро-поршневой группы двигателя.

Целью настоящего изобретения является повышение экономичности и снижение тс плонапряженности деталей двигателя.

Указанная цель достигается тем, что смеситель совмещен с улитками и выполнен в виде их конечных участков, охватывающих 15 — 25% сопел соплового аппарата.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 — корпус турбины с двумя газоподводящими улитками.

Двигатель 1 снабжен турбокомпрессором наддува, состоящим,из центробежного компрессора 2 и импульсной газовой турбины 8.

Основными элементами разомкнутой системы высокотемпературного охлаждения двигателя 1 являются контур циркуляции охлаждающей воды двигателя (не показан) с паросепаратором 4 и циркуляционным на сосом б. 1(оис-шые участки б двух газоподводящих улиток 7 в корпусе турбины 8 сообщены с паросепаратором 4 паропроводами 8.

Конечные участки б улиток 7 являются смесителем подаваемых в турбокомпрессор отработавших газов с паром пз паросепаратора 4. Длины конечных участков б вь.браиы таким образом, что эти участки охватывают !5 — -25% сопел соплового аппарата

9 турбины 8, подключенной к выхлопному коллектору 10 двигателя 1.

Работа описываемого двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

Нагретая в контуре циркуляции охлаж..iàþùåé жидкости двигателя 1 вода поступает в паросепаратор 4, откуда после охлажденсия за счет своего частичного испарения (давление воды в паросепараторе нсиже давления воды на входе в него) насосом

5 снова подастся в полости охлаждения двиателя 1. Пар из паросепаратора 4 по паэопроводам 8 направляется к конечным

;часткам б улиток 7 корпуса турбины 8 и .месте с выпускными газами, поступившиии из выхлопного коллектора !О, подается сопловой аппарат 9 турбины 8. Туроина, работающая на парогазовой смеси, приводит в движение вал компрессора 2, подаюпито воздух в цилиндры двигателя 1. Коли-гство пара, направляемого в турбину, агтоматически возрастает с увеличением нагрузки на двигатель, что способствует повышению мощности турбины, а также давлс..ия и расхода иаддувочного воздуха.

Расчеты и сравнительные испытания предлагаемого и известных двигателей nolo казали, что применение изобретения позволяет увеличить весовой расход воздуха через двигатель на 8 — 11%, его давление после компрессора на 5 — 7% и уменьшить темпс, втору газов на выходе из цилиндров иа

t5 40 — 80 С. Одновременно может быть снижена температура воды в паросепараторе иа 5- 6 С. В целом это может привести K повышению экономичности и снижению теплоиапряженности деталей двигателя.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содер2Б жащий турбокомпрессор, снабженный Ilo лсиьшсЙ мере двумя газоподводящими улитк",:ии, охватывающими сопловой аппарат турбины и подключенными к выхлопному ко.-лектору двигателя, паросепаратор, устаЗ0 иовлеииь.й в контуре циркуляции охлаж,",а10! (c;i жидкости двигателя, и смеситель по (аваемых в турбокомпрсссор отработавших газов с паром из паросепаратора, о тл ич а ющий с я тем, что, с целью повыи:е:;ия экономичности и снижения теплонапряхс. Ипости деталей двигателя, смеситель совмещен с улитками и выполнен в виде их конечных участков, охватывающих 15—

25% сопел соплового аппарата.

Источники информации, принятые во гиимание при экспертизе:

1. Лгрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания.

Под ред. Круглова М. Г., М., «Машиностроение», 1973, с. 211, рис. 140, 2. Байков Б, П.,и др. Турбокомпрессоры для наддува дизелей. Справочное пособис. I., «Чашиностроение», 197с5, с. 101, рис. 69.

3. Лвторское свидетельство СССР хъ 189243, кл. Г 02 В 39 04, 1966.

731007

7 раса.2

Составитель В. Козлов

Техред А. Камышникова

Корректор С. Файн

Редактор Л. Павлова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 370/580 Изд. Хе 265 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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