Способ работы дизеля с низкой степенью сжатия и высоким наддувом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ рц759053 (6!) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 080874 (21) 2051821/25-06 (23) Приоритет — (32) 16.13. 73 (31) 7336900 (33) Франция

Опубликовано 230880.Бюллетень Йо 31 (Я)М. Кл.

02 И 3 1/02//

F 02 В 37/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (5З) 4! (621. 43 . .052:

621. 43-57 (088 8 1

Дата опубликования описания 23.0830

Иностранец

Бернар Трей (Франция) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"Сосьете д Этюд Машин Термик" (Франция) (71) Заявитель

1,54) СПОСОБ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ С НИЗКОЙ СТЕПЕНЬЮ

СЖАТИЯ И ВЫСОКИМ НАДДУВОМ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности дизелестроения, а именно к способам работы дизеля с низкой степенью сжатия и высоким наддувом, и касается обработ- 5 ки воздуха, поступающего в двигатель при запуске и при работе с малыми нагрузками.

Известны способы работы дизеля путем сжатия воздуха, подачи его в цилиндры через теплообменник и впрыска топлива в цилиндры.

Мощность дизеля с наддувом можно повысить путем повышения давления наддува, что позволяет повысить массу 15 воздуха, вводимого в цилиндры двигателя и участвующего в сгорании, с одновременным соответственным увеличением количества топлива впрыскиваемого при каждом цикле работы двига- 20 теля )1$ .

Воздух наддува обычно обеспечивается при помощи одной или ческолькими турбовоздуходувок,нагнетающих воздух

Во в асывающий ксллектор двигателя и 25 состоящих каждая иэ воздушного компрессора, механически связанного с турбиной, приводимой в действие выхлопными газами того же двигателя.

В некоторых случаях возникает необ- 30 ходимость охлаждения впускаемого воздуха после его сжатия турбовоздуходувках, что осуществляется с помощью охладителя воздуха, размещенного между впускным коллектором и копрессором последней ступени сжатия. Это позволяет повысить массу вводимого в цилиндры воздуха при том же объеме и вместе с тем сохранить в течение цикла работы двигателя приемлемую температуру.

Однако при заданной степени сжатия двигателя нельзя до бесконечности повышать степень наддува, поскольку при слишком высоком наддуве черезвычайно возрастает давление конца сжатия в цилиндре, обуславливающее недопустимо высокие напряжения деталей и узлов дизеля. В результате приходится уменьшать степень сжатия дизеля. Уменьшение степени сжатия ниже некоторой определенной величины осложняет запуск дизеля и даже его работу на малом ходу, ибо в этом случае температура вводимого воз уха оказывается после сжатия недостаточно высокой для обеспечения стабильного воспламенения впрыснутого топлива.

В связи с этим подогревают воздух при запуске. Известны способы

759058 работы дизеля с низкой степенью сжатия и высоким наддувом путем подачи воздуха в цилиндры через теплообменник, впрыска топлива в сжатый в цилин рах воздух и предварительного подогрева воздуха в теплообменнике при запуске путем подачи вспомогательной греющей среды 2

Однако возможности подогрева в теплообменнике ограничены и недостаточны для запуска.

Целью изобретения является повышение эффективности.

Это достигается тем, что по предложенному способу воздух при запуске дополнительно подогревают в цилиндрах путем его многократного сжатия и расширения, а топливо впрыскивают после того, как температура воздуха повысится до заданного значения, например до значения, обеспечивающего воспламенение впрыснутого топлива.

Одним из существенно важных отличительных признаков такого способа является последовательное осуществление двух фаз процесса — замена охлаждающей среды в теплообменнике вспомогательной греющей средой, что поэволяет повысить температуру впущенного воздуха до первого уровня, достаточного для того, чтобы повторяющиеся сжатия и расширения воздуха в цилиндрах двигателя смогли повысить температуру до уровня самопроизвольного загорания впускаемого затем топлива, и дополнительный нагрев с помощью сжатий и расширений, способствующий быстрому нагреву.

На чертеже показан пример осуществления способа.

Многоцилиндровый двигатель 1 дизеля с рядным расположением цилиндров

2 имеет по крайней мере один воздушный всасывающий коллектор 3, подключенный к отдельным цилиндрам трубами 4, и по крайней мере один выхлопной коллектор 5, присоединенный к отдельным цилиндрам трубами 6,Двигатель 1 имеет относительно низкий уровень сжатия. Он оборудован средствами для высокого наддува (например коэффициент наддува более 4), обеспечиваемого двумя турбовоздухо-t дувками, соответственно высокого давления 7 и низкого давления B. Газовпускной патрубок турбовоздуходувки высокого давления 7 подключен к выпускному концу 9 выхлопного коллектора, а выпускной патрубок 10 связан соединительным трубопроводом 11 с газовпускным патрубком 12 турбовоздуходувки низкого давления 8, выпускной патрубок 13 которой сообщен с атмосферой соплом или впускной трубой 14.

Турбовоэдуходувка низкого давления 8. всасывает воздух из атмосФеры через впускное отверстие 15 и нагнетает его по напорному патрубку 16, через промежуточный охладитель 17, по воэдухоприемному патрубку 18 турбоьоэдуходувки высокого давления 7. Эта связь обеспечивается трубопроводами д- 19, 20, соединяющими впуск и выпуск иэ промежуточного охладителя воздуха соответственно . напорным патрубком

16 турбовоэпухопродувки Я и воэдухоприемным патрубком турбовоэдухопродувки 7. Напорный патрубок 21 турбовоэдуходувки соединен трубопроводом 22 с конечным охладителем воздуха 23, у которого выпускное отверстие соедйнено с всасывающим коллектором 3. Охладители воздуха 17 и 23 состоят иэ теплообменника, через который проходит поток охлаждающей среды, прину15 дительно циркулируемой.

Таким образом, соответствующие впускная 24 и выпускная 25 трубы охлаждающей среды охладителя 17 воздуха присоединены соответственно и последовательно вводной и возвратной трубами 26 и 27 к источнику холода 28. Аналогично этому впускная

29 и выпускная труба 30 охлаждающей среды конечного охладителя воэдуха

25 23 последовательно присоединены впускными трубами 31 и возвратными трубами 32 к источнику холода 33.

В течение одного периода запуска подогревается предварительно сжатый

З() воздух наддува, подаваемый во всасывающий коллектор 3. Этот подогрев может быть в равной мере осуществлен при малой нагрузке или при пониженной сйорости вращения. Воздух, вместо охлаждения, нагревается в охладителе

23. Для этого подачу охлаждающей среды в конечный охладитель 23 заменяют подачей теплой среды, например горячей воды. Охладитель воздуха 23 таким образом превращается в подогреватель воздуха. Для этого в соответственных трубах ввода 31 и возврата

32 предусмотрены трехходовые краны

34, 35, к которым подсоединены отводы — с одной стороны от источника

g$ холода 33, а с другой стороны от источника тепла 36. Таким источником тепла может, например, служить котел для нагрева воды, парогенератор или местная распределительная сеть на .— ходящейся под давлением горячей воды.

Кранами 34 и 35 можно подключать контур охлаждения конечного охладителя воздуха 23 или источник холода ЗЗ для охлаждения воздуха наддува (при нормальном режиме работы двигателя) или источник горячей воды 36 - напротив для нагрева воздуха наддува (в режиме запуска или работы с малой нагрузкой или малой скоростью).

Далее нагревают воздух наддува при

ЙО запуске путем уменьшения выпуска выхлопных газов (вводя для этого временно в выхлопной коллектор 5 или на выпуске турбовоздуходувки высоко го давления 7 сопротивление). Напри- . мер, можно предусмотреть установку

759058 клапана или подвижного затвора, например задвижки 37, устанавливаемой в трубопроводе 11, или можно применять подвижную мембрану 38, имеющую по крайней мере одно калиброванное пропускное отверстие или т.п. Тот или другой полностью или частично перекрывающий орган служит для подачи, хотя бы частичной, воздуха в цилиндры двигателя таким образом, чтобы последовательные сжатия, соз— даваемые механически перемещаемыми поршнями внутри цилиндров, подогревали воздух до температуры, достаточной для обеспечения устойчивого воспламенения топлива. Заслонку 37 или мембрану 38 можно размещать перед турбовоздуходувкой 7, либо в трубопроводе 11, либо за турбовоздуходувкой. Этот запорный орган может. быть также размещен в нижнем (по ходу) конце выхлопного коллекто- 2О ра 5 или в каждой соединительной трубе 6.

Таким образом, при работе дизеля по предложенному способу обеспечивается низкая степень сжатия и высокий 25 наддув путем подачи воздуха в цилиндры через теплообменник, впрыска топлива в сжатый в цилиндрах воздух, предварительного подогрева воздуха при запуске путем подачи вспомогательной 3Q греющей среды, дополнительного подогрева воздуха при запуске в цилиндрах путем его многократного сжатия и расширения и впрыска топлива после то-о, как температура воздуха повысится до заданного зйачения.

Дополнительный подогрев воздуха сокращает время подогрева и повышает эффективность способа.

Формула изобретения

Способ работы дизеля с низкой степенью сжатия и высоким наддувом путем подачи воздуха в цилиндры через тепло обменник,впрыска топлива в сжатый в цилиндрах воздух и предварительного подогрева воздуха в теплообменнике при запуске путем подачи вспомогательной греющей среды,о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,с целью повышения эффективности,воздух при запуске дополнительно подогревают в цилиндрах путем его многократного сжатия и расширения, а топливо впрыскивают после того,как температура воздуха повысится до заданного значения, например до значен Ф, обеспечивающего воспламенение впрыснутого топлива.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Симсон A.Ý. Газотурбинный наддув дизелей, M., Машгиз, 1958,с.5.

2. Патент ФРГ 9 2008159, кл. 46 а, 29/04, опублик. 26.04.73.

759058

Составитель И. Файн

Техред р. Гаврипешко Корректор М. лароши

Редактор E. Кравцова

Филиал ППП "Патент",г. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5666/53 Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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