Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для повышения использования энергии отработавших газов двигателей. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с крышкой 2, выпускной трубопровод, подключенный к воздухонапорному патрубку 3 турбокомпрессора 4 через охладитель 5 наддувочного воздуха, выпускной трубопровод, подключенный к газовпускному патрубку 6 турбокомпрессора 4, утилизациионную турбину 7, снабженную патрубком 8 выпуска отработавших газов и сообщенную при помощи газовой магистрали с выхлопным патрубком 10 турбокомпрессора 4, и нагнетатель 9 воздуха, установленный на одном валу с утилизационной турбиной 7. Напорный трубопровод нагнетателя 9 выполнен разветвленным, одна его ветвь 11 подключена к охлаждаемым элементам двигателя, вторая ветвь 12 подключена к охладителю 5 наддувочного воздуха и подсоединена своим выходным срезом к патрубку 8 с образованием дополнительного активного сопла эжектора, пассивное сопло которого выполнено в виде части патрубка 8. На входе в охладитель 5 установлен второй дополнительный эжектор, активное сопло 14 которого выполнено в виде участка этой ветви, а пассивное сопло 15 связано с окружающей средой. Камера 16 смешения выполнена перфорированной и сообщена через перфорацию с атмосферой. Третья ветвь 18 напорного трубопровода подключена к воздуховпускному патрубку 19 турбокомпрессора, воздухонапорный патрубок 3 последнего дополнительно подключен к второй ветви 12. Охладитель 5 выполнен в виде кожуха, снабженного конфузорной, цилиндрической и диффузорной частями, и размещенных внутри кожуха теплообменных поверхностей из трубок, изогнутых по форме кожуха. При работе двигателя часть воздуха по первой ветви подается к охлаждаемым элементам двигателя, часть воздуха по второй ветви подается в охладитель наддувочного воздуха, и часть воздуха на частичных режимах может перепускаться к воздуховпускному патрубку турбокомпрессора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ жСПИЬЛИН

09 69

А2 (5l }5 F 02 G 5 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0ТНЩТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (1

2Ф

К А ВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1483069 (21) 4346333/25-06

;(22) 22.12.87 (46) 07.03,90. Бюл. Ф 9 (71) Волгоградский политехнический институт (72) И.С,Приходько, А,Э.Симсон, В,В.Староверов, В.П,Андропов, БЛ.Балюк и В,Б.Самофалов (53) 621.436 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1483069, кл. F 02 G 5/02 ° 1986.

2 (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и предназначено для повышения использования энергии отработавших газов двигателей. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр

1 с крышкой 2, впускной трубопровод, подключенный к воздухонапорному патрубку 3 турбокомпрессора 4 через охладитель 5 наддувочного воздуха,выпускной трубопровод, подключенный к газовпускиому патрубку 6 турбокомп1548493 рессора 4, утилизационную турбину 7, снабженную патрубком 8 выпуска отра.ботавших газов и сообщенную при помощи газовой магистрали с выхлопным патрубком 10 турбокомпрессора 4, и нагнетатель 9 воздуха, установленный на одном валу с утилизационгой турбиной 7, Напорный трубопровод нагнетателя 9 выполнен разветвленным, одна

его ветвь 11 подключена к охлаждаемым элементам двигателя, вторая ветвь 12 подключена к охладителю 5 наддувочного воздуха и подсоединена своим выходным срезом к патрубку 8 с образованием дополнительного активного сопла эжектора, пассивное сопло которого выполнено в виде части патрубка 8. На входе в охладитель 5 установлен второй дополнительный эжектор,активное сопло 14 которого выполнено в виде участка этой ветви, а пассивное сопло 15 связано с окру-

Изобретение относится к машиностроенко, а именно к двигателестрое нию, в частности к системам утилизации теплоты отработавших газов, и является усовершенствованием изобретения по авт,св, ¹ 1483069, Цель изобретения — увеличение эффективности утилизации энергии отработавших газов.

На чертеже изображена принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания, Двигатель содержит по меньшей ме- 40 ре один цилиндр 1 с крышкой 2, впускной трубопровод, подключенный к воздухонапорному патрубку 3 турбокомпрес.сора 4 через охладитель 5 наддувочноrо воздуха, выпускной трубопровод, 45 подключенный к газовпускному патрубку

6 турбокомпрессора 4, утилизационную силовую турбину 7, снабженную патруб- . ком 8 выпуска отработавших газов и нагнетатель 9 воздуха, установленный на одном валу с утилизационной турбиной 7 и подключенный при помощи напорного трубопровода к элементам двигателя. Силовая турбина 7 сообщена при помощи. газовой магистрали с выхлопным патрубком 1 0 турбокомпрессора 4.

Напорный трубопровод нагнетателя 9 выполнен разветвленным, одна его; ветвь 1.1 подключена к охлаждаемым жающей средой, Камера 16 смешения выполнена перфорированной и сообщена через перфорацию с атмосферой.

Третья ветвь 18 напорного трубопровода подключена к воздуховпускному патрубку 19 турбокомпрессора, воздухонапорный патрубок 3 последнего дополнительно подключен к второй ветви 12. Охладитель 5 выполнен в виде кожуха, снабженного конфузорной,цилиндрической и диффузорной частями, и размещенных внутри кожуха теплообменных пов.ерхностей из трубок,изогнутых по форме кожуха, При работе двигателя часть воздуха по первой ветви подается к охлаждаемым элементам двигателя, часть воздуха по второй ветви подается в охладитель наддувочного воздуха, и часть воздуха на частичных режимах может перепускаться к воздуховпускному патрубку турбокомпрессора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. элементам двигателя, вторая ветвь !2 подключена к охладителю 5 наддувочного воздуха и подсоединена своим выходным срезом к патрубку 8 выпуска отработавших газов с образованием дополнительного активного сопла эжектора, пассивное сопла которого выполнено в виде части патрубка 8 выпуска отработавших газов, Между нагнетателем 9 и охладителем 5 последовательно установлен орган 13 регулирования проходного сечения ветви и второй дополнительный эжектор, активное сопла 14 которого выполнено в виде участка этой ветви, а пассивное 15 связано с окружающей средой, Камера 16 смеше= ния второго дополнительного эжектора выполнена перфорированной и сообщена через перфорацию с атмосферой,Между охладителем 5 и патрубком 8 выпус- ка отработавших газов утилизационной турбины 7 установлен диффузор 17 °

Третья ветвь 18 напорного трубонровода подключена к воздуховпускному патрубку 19 турбокомпрессора 4 и снабжена органом 20 регулирования ее проходного сечения, Воздухонапор- ный патрубок 3 турбокомпрессора 4 дополнительно подключен к второй ветви !

2 напорного трубопровода при помощи обводной трубы 21 и органа 22 регулирования ее сечения, Охладитель 5 над10

20

Формула

5 l5 дувочного воздуха выполнен в виде кожуха, снабженного конфузорной,цилиндрической и диффузорной частями, и размещенных внутри кожуха теплообменных поверхностей из трубок, Трубки размещены между трубными досками

23 и 24, имеюшими форму усеченных конусов, и изогнуты по форме кожуха, Кожух подключен к второй ветви 12 напорного трубопровода, а трубки — к воздухонапорному патрубку 3 турбокомпрессора 4, Двигатель работает следующим образом, На номинальном режиме отработавшие газы двигателя по выпускному трубопроводу через турбокомпрессор 4 поступают в силовую турбину 7,которая вращает нагнетатель 9 охлаждающего воздуха. Сжатый воздух от нагнетателя 9 идет по второй ветви 12 через орган 13 регулирования ее сечения в активное сопло 14 второго дополнительного эжектора, через пассивное сопло 15 и перфорированную камеру 16 смешения эжектируется холодный воздух из окружающей среды в охладитель 5. наддувочного воздуха. Поступающий холодный воздух омывает со значительными скоростями охлаждаемые поверхности трубок. После охладителя 5 воздух поступает в патрубок 8 выпуска отработавших газов утилизационной турбины 7 и эжектирует отработавшие газы, что повьппает мощность утилизационной турбины 7 вследствие увеличения глубины расширения, Сжатый в турбокомпрессоре 4 наддувочный воздух поступает в трубки охладителя

5 наддувочного воздуха, проходит внутри теплообменных трубок противотоком к охлаждающему воздуху и поступает во впускной трубопровод двигателя, На режиме максимальной мощности и при увеличении давления наддува часть сжатого воздуха от турбокомпрессора

4 для снижения максимального давления в цилиндрах двигателя перепускается по обводной трубе 21 через регулирующий орган 22 во вторую ветвь 12. Это позволяет увеличить степень охлаждения иаддувочного воздуха в охладителе S вследствие уменьшения количества иаддувочного воздуха, поступающего в охладитель 5, и увеличения расхода воздуха, идущего в активное

48493 6 сопло 14, и увеличить количество воз-. духа, подаваемого по первой ветви !! на охлаждение цилиндра и крьппки 2.

На частичных нагрузках часть сжатого в нагнетателе 9 воздуха .подается по третьей ветви 18 через регулирующий орган 20 в воздуховпускной патрубок

19 турбокомпрессора 4, что дает возможность повьппать давление наддува и соответственно мощность двигателя, приближая его к двигателю постоянной мощности, В результате эффективного охлаждения наддувочного воздуха и регулирования наддува на различных режимах применение турбонагнетателя,утилизирующего энергию отработавших газов после турбокомпрессора, позволяет повысить экономичность двигателя, снизить тепловую напряженность элементов конструкции, уменьшить токсичность отработавших газов, изсбретения

1 ° Двигатель внутреннего сгорания по авт,св.. !! 1483069, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличе30 ния эффективности утилизации энергии отработавших газов, разветвленный напорный трубопровод выполнен с третьей ветвью и органом регулирования ее сечения, третья ветвь подключена к воздуховпускному патрубку турбокомпрессора и воздухонапорный патрубок последнего дополнительно подключен к второй ветви напорного трубопровода при помощи обводной трубы и органа регулирования ее сечения, 2. Двигатель по п, l, о т л и— ч а ю шийся тем, что охладитель наддувочного воздуха выполнен в виде кожуха, снабженного конфузорной,цилиндрической и диффузорной частями, и размещенных внутри кожуха теплообменных поверхностей из трубок, причем трубки изогнуты по форме кожуха,кожух подключен к второй ветви напорного трубопровода, а трубки подключены к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора.

3 ° Двигатель по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что камера

55, смешения второго дополнительного эжек тора выполнена перфорированной и со- общенаа через перфорацию с атмосферой, .