Четырехтактный дизель с газотурбинным наддувом

 

Изобретение относится к автома тическому регулированию двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить приемистость и экономичность. Трубопровод 11 для подачи на турбину отключаемого ряда идлиндров дополнительного рабочего тела одним концом соединен с межлопаточным каналом соплового аппарата 12 турбины 5, а другим - с выпускш П коллектором 7 по стояино работающей 1 руппы цилиндров. Уравнительный трубопровод 13, в котором установлен обратный клапан 14, соединяет выпускной коллектор 2 отключаемой группы цилиндров с одним из межлопаточных каналов соплового аппарата 15 турбины постоянно работающей группы цилиндров. Трубопроводы 11 и 13, направляющие потоки газа на рабочие колеса турбин, подсоединены к межлопаточным каналам, отделенным от газоподводящих улиток заглушкой. При включении в работу цилиндров отключаемой группы благодаря тому, что ротор турбины 5 постоянно вращается, л-меньшаются время переходного процесса и перерасход топлива. При работе всех цилиндров двигателя расход газа через трубопроводы II и 13 одинаков, т.к. одинаковы параметры состояния газа в коллекторах 2 и 7 и радиальных зазорах ме/еду рабочими колесами турбин и согшовыми аппаратами 12 и 15. При отключении группы цилиндров отсутствует движение газа по трубопроводу 13 от турбины 9 к выпускному коллектору. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 1C (Л 00 о ГчЭ 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„BU„, 1370274

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О4 3

С0 гОсудАРстВенный кОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ (21) 41)9041/25-06 (22) 10.07 ° 86 (46) 30.01.88. Бюл. N 4 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С, М, Кирова (72) С. А. Ерощенков, А. П. Курдюков, В. И. Пелепейченко, В. В. Гапон и А. В. Линник (53) 621.436-545 (088.8) (56) Патент Франции )1= 2478199, кл. F 02 В 37/04, )981. (54) ЧЕТЬ)РЕХТАКТНЪ)Й ДИЗЕЛЬ С ГАЗОТУРБИННЬИ НАДЦУВОМ (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить приемистость и экономичность.

Трубопровод 11 для подачи на турбину отключаемого ряда цилиндров дополнительного рабочего тела одним концом соединен с межпопаточным каналом соплового аппарата 12 турбины 5, а дру гим — с выпускным коллектором 7 Ilo стоянно работающей группы цилиндров. (5!) 4 Е 02 D 17/04, F 02 В 3//04

Уравнительный трубопровод ) 3, в котором установлен обратный клапан 14, соединяет выпускной коллектор 2 отключаемой группы цилиндров с одним из межлопаточных каналов соплового аппарата !5 турбины постоянно работающей группы цилиндров. Трубопроводы и 13, направляющие потоки газа на рабочие колеса турбин, подсоединены к межпопаточным каналам, отделенным от газоподводящих улиток заглушкой.

При включении в работу цилиндров отключаемой группы благодаря тому, что ротор турбины 5 постоянно вращается, уменьшаются время переходного процесса и перерасход топлива ° При работе всех цилиндров двигателя расход газа через трубопроводы 11 и 13 одинаков, т.к. одинаковы параметры состояния газа в коллекторах 2 и 7 и радиальных зазорах между рабочими колесами турбин и сопловыми аппаратами 12 и 15.

При отключении группы цилиндров отсутствует движение газа по трубопроводу 13 от турбины 9 к выпускному коллектору. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1370274

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение приемистости и экономичности.

На фиг. I показана схема предлагаемого дизеля; на фиг. 2 — турбина с вариантом исполнения одного межлопаточного канала глухим, диаметраль- 10 ный разрез.

Дизель содержит отключаемую группу цилиндров с впускным 1 и выпускным

2 коллекторами, охладителем 3 наддувочного воздуха, компрессором 4 и 16 турбиной 5 турбокомпрессора.

Постоянно работающая группа цилин— дров содержит впускной 6 и выпускной

7 коллекторы, охладитель 8 наддувочного воздуха, турбину 9 и компрессор 20

10 турбокомпрессора. Трубопровод 11 для подачи на турбину отключаемого ряда цилиндров дополнительного рабочего тела одним концом соединен с межлопаточным каналом соплового аппа- 25 рата 12 турбины 5, а другим — с выпускным коллектором 7 постоянно работающей группы цилиндров. Уравнительный трубопровод 13, в котором установлен обратный клапан 14, соеди- 30 няет выпускной коллектор 2 отключаемой группы цилиндров с одним из межлопаточных каналов соплового аппарата 15 турбины постоянно работающей группы цилиндров. 35

Трубопроводы 11 и 13, направляющие потоки газа на рабочие колеса турбин, подсоединены к межлопаточным каналам, отделенным от газоподводящих улиток заглушкой 16 (фиг. 2).

Дизель работает следующим образом.

На режимах холостого хода и малых нагрузок отключаемая группа цилиндров не работает. Газ из отключаемой груп» пы цилиндров в коллектор 2 не посту- 4 пает. Цилиндры постоянно работающей группы нагружены, причем индикаторная мощность этих цилиндров может быть доведена до мощности, соответствующей номинальному режиму. Основная масса продуктов сгорания, поступающих из работающих цилиндров в коллектор

7, попадает в турбину 9. Некоторая незначительная часть газов по трубопроводу 11 подводится в один межлопаточный канал соплового аппарата 12.

Этот канал заглушкой 16 отделен от газоподводящей улитки. Поскольку давление в зазоре между рабочим колесом турбины 5 и сопловым аппаратом

12 существенно ниже давления в коллекторе 7, газ из соплового канала, к которому подключен трубопровод 11, вытекает с большой скоростью на рабочее колесо турбины 5. Это вызывает вращение рабочего колеса. Вся мощность, развиваемая турбиной турбокомпрессора отключаемой группы цилиндров на этом режиме, расходуется на преодоление сил трения в подшипниках, трения дисков компрессора и турбины о воздух и газ.

Таким образом, несмотря на то, что отключаемая группа цилиндров не работает, ротор комп" ссора 4 этого ряца вращается, часто. вращения зависит от количества подведенной с газом энергии. При включении в работу цилиндров отключаемой группы благодаря тому, что ротор турбины 5 постоянно вращается уменьшаются время переходного процесса и перерасход топлива. При работе цилиндров обоих рядов с одинаковой нагрузкой газ по трубопроводу 11 все равно поступает в межлопаточный канал соплового аппарата 12 турбины 5, так как при равенстве давлений в коллекторах 2 и 7 давление в зазоре между сопловым аппаратом 12 и рабочим колесом меньше давления в коллекторе 7.

Если не принять специальных мер, при работе всех цилиндров расход газа через турбины 5 и 9 окажется различным, что приведет к различным в частотах вращения роторов турбоком ; прессоров и параметров наддувочного воздуха по правому и левому рядам.

Для обеспечения равенства расхода газа через турбины обоих турбокомпрессоров при работе всех цилиндров двигателя коллектор 2 соединен уравнительным трубопроводом 13 с одним межлопаточным каналом соплового аппарата 15 турбины 9 °

При работе всех цилиндров двигателя расход газа через трубопроводы 11 и 13 одинаковый, так как одинаковы параметры состояния газа в коллекторах 2 и 7 и радиальных зазорах между рабочими колесами турбин и сопловыми аппаратами 12 и 15.

При отключении группы цилиндров не происходит движения газа по трубопроводу 13 от турбины 9 и выпускному коллектору 2, так как в трубопроводе

1370274

25

Фиг. 2

ВНИИПИ Заказ 385/30 Тирах 505 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 имеется самодействующий обратный клапан 14, пропускающий гаэ только в одном направлении - от коллектора 2 к турбине 9.

Вариант исполнения дизеля может быть таким, что трубопроводы l! и 13 подвода дополнительного рабочего тела к турбииам соединены со штуцерами, установленными в корпусах турбин и 10 имеющими сопловые отверстия, направленные на лопатки рабочего колеса.

В некоторых случаях такое решение может быть конструктивно проще, чем подвод газа в межлопаточный канал соплового аппарата.

Использование предлагаемого дизеля позволяет повысить его приемистость с отключаемой группой цилиндров и двумя турбокомпрессорами, à 20 также уменьшить расход топлива на

0,5-1Х при переходных процессах, возникающих в момент включения в работу ранее отключенной группы цилиндров.

Формула изобретения

1. Четырехтактный дизель с газотурбинным наддувом, содержащий постоянно работающую и отключаемую группы ЗО цилиндров, каждая из которых снабжена свободным турбокомпрессором, снабженным газоподводящей улиткой и лопаточным сопловым аппаратом радиальной турбины и соединенным с выпускным З5 и впускным коллекторами, трубопровод подачи дополнительного рабочего тела . на турбину турбокомпрессора отключаемой группы цилиндров, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повьгшения приемистости и экономичности, дизель снабжен дополнительным трубопроводом с обратным клапаном, трубопровод подачи дополнительного рабочего тела подсоединен одним концом к межлопаточному каналу соплового аппарата турбины турбокомпрессора отключаемой группы цилиндров и другим концом к выпускному коллектору постоянно работающей группы цилиндров, а один межлопаточный канал турбины турбокомпрессора постоянно работающей группы подсоединен дополнительным трубопроводом с обратным клапаном к выпускному коллектору отключаемой группы цилиндров, причем один из межлопаточных каналов соплового аппарата каждого турбокомпрессора выполнен глухим и примыкающим к минимальному сечению газоподводящей улитки.

2. Дизель по и. l о т л и ч аю шийся тем, что трубопровод подачи дополнительного рабочего тела и дополнительный трубопровод подсоединены к корпусам турбин при помощи штуцеров, выполненных с сопловыми отверстиями, направленными на лопатки рабочих колес турбин.