Двигатель внутреннего сгорания

 

Для повышения мощности и улучшения эффективных показателей двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2, многоступенчатый винтовой нагнетатель 5, газовую турбину 6, охладитель 7 сжатого воздуха в виде теплообменного аппарата с водоотделителем, распылителем 8 охлаждающей жидкости в нагнетатель 5, газовоздушный регенератор 9 в виде газодинамического вихревого теплообменника с концентрическими винтовыми роторами 17 и 18, а также дополнительный комплект кулачковых шайб 20 с двумя центрально-симметричными выступами 21. Сжатый в нагнетателе 5 и подогретый до температуры самовоспламенения в регенераторе 9 воздух подается в цилиндр 1, где при смешении с топливом осуществляется сгорание и расширение газов с совершением полезной работы. На рабочих режимах работают кулачковые шайбы с двумя выступами 21, а на пусковых - обычные кулачковые шайбы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

союэ сонетсни социАлистическик

РЕСПУБЛИК (gg)g Р 02 В 37/00, 33/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ КОМИТЕТ по изоБРетеиияч и о 1нРытиям пРи Гннт сссР (21) 4299809/25-06 (22) 73 07.87 (46) 30,04.90. Вюл. Р 16 (75) Д.В.Соловьев, Н.Н.Вершута, В.В.Капустин и Л.А.Панасенко (53) 621.43(088.8) (56) Заявка ФРГ У 3130667, кл. F 02 В 33/00, 1983.

„„ЯО„„156О746 А 1

2 (54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Для повышения мощности и улучшения эффективных показателей двигатель содержит цилиндр 1 с горшнем 2, многоступенчатый винтовой нагнетатель 5, газовую турбину 6, охладитель 7 сжатого воздуха в виде теплообменного аппарата с водоотделите1560746 лем, распылителем 8 охлаждающей жидкостей в нагнетатель 5, газовоздушный регенератор 9 в виде газодинамического вихревого теплообменника с концентрическими винтовыми роторами

17 и 18, а также дополнительный ком плект кулачковых шайб -20 с двумя центрально-симметричными выступами 21.

Сжатый в нагнетателе 5 и подогретый

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания со сжатием воздуха вне цилиндров.

Цель изобретения — повышение мощ20 ности и улучшение эффективных показателей двигателя.

На чертеже приведена схема двигателя.

Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с поршнем 2, органами 3 и 4 впуска и выпуска и их приводом (не показан), многоступенчатый нагнетатель 5 сжатого воздуха, газовую турбину 6, промежуточный охладитель 7 сжатого воздуха, распылитель 8 охлаждающей жидкости в сжимаемый воздух и газовоздушный регенератор 9.

Органы 3 и 4 впуска и выпуска приводятся от рабочего комплекта кулачковых шайб 10, каждая из которых снабжена одним выступом, установленным на распределительном валу (не показан). Газовая турбина 6 кинематиче.ки связана с нагнетателем 5 и подключена к органам 4 выпуска.Промежуточный охладитель 7 сжатого воздуха установлен между ступенями нагнетателя 5. Распылитель 8 охлаждающей жидкости подсоединен к источнику l1 жидкости. Газовоздушный регенератор 9 включен полостью 12 охлаждения в выхлопной трубопровод 13 турбины б и полостью 14 подогрева в воздухонапорный патрубок 15 нагнетате5О ля 5.

Ступени сжатия нагнетателя 5 выполнены в виде винтовых компрессоров. Промежуточный охладитель 7 выполнен с водоотделителем 16. Распылитель 8 охлаждающей жидкости выполнен в виде по меньшей мере пары форсунок, каждая из которых установлена до температуры самовоспламенения в регенераторе 9 воздух подается в цилиндр 1, где при смешении с топливом осуществляется сгорание и расширение газов с совершением полезной работы. На рабочих режимах работают кулачковые шайбы с двумя выступами

21, а на пусковых — обычные кулачко ые шайбы, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. во впускном отверстии винтового компрессора. Газовоэдушный регенератор

9 выполнен в виде газодинамического вихревого теплообменника с внутренним и внешним концентричными винтовыми роторами 17 и 18. Полость 12 охлаждения вихревого теплообменника выполнена заодно с каналами внутреннегo H IYo o o po o . 17, а внешнии винтовой ротор 18 подключен к внутреннему через кинематическую связь 19.

Двигатель может быть снабжен дополнительными комплектами кулачковых шайб 20, установленными на распределительном валу со смещением от рабочего комплекта шайб 10 по оси и выполненными с двумя центрально-симметричными выступами 21, а вал выполнен с возможностью осевого перемещения.

Двигатель работает следующим образом.

На рабочем режиме с помощью механизма осевого перемещения распределительные валы устанавливаются таким образом, чтобы над клапанами органов 3 и 4 впуска и выпуска располагались дополнительные комплекты кулачковых шайб 20, каждая из которых выполнена с двумя центрально-симметричными выступами 21. Воздух из окружающей среды поступает во впускное отверстие первой ступени сжатия многоступенчатого нагнетателя 5. Через распылитель 8 охлаждающей жидкости (в виде форсунок) во впускное отверстие нагнетателя подается жидкость от источника l1 охлаждающей жидкости. Иэ первой ступени сжатия винтового компрессора водовоздушная сжатая смесь подается в промежуточный охладитель 7, где осуществляется ее охлаждение. При этом вода отделяется от воздуха и через волоот5 15607 делитель 16 удаляется из этого теплообменного аппарата.

Затем охлажденный воздух поступает во впускное отверстие второй ступени сжатия нагнетателя 5, куда также впрыскивается вода. Из воздухонапорного патрубка 15 нагнетателя 5 сжатия водовоэдушная смесь через водоотделитель поступает в газовоздушный регенератор 9. В полости 14 подогрева последнего сжатый воздух подогревается за счет теплоты отработавших газов, поступающих из выхлопного трубопровода 13 турбины в полость 12 охлаждения. Полости 12 и 14 образованы каналами внутреннего и внешнего винтовых роторов 17 и 18 регенератора 9. Роторы 17 и !8 вращаются с по.-.. мощью кинематической связи 19 и за 20

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с органами впуска и выпуска, их привод от рабочего комплекта кулачковых шайб, каждая из которых снабжена одним выступом, установленным на распределительном валу, многоступенчатый нагнетатель сжатого воздуха, газовую турбину, кинематически связанную с нагнетателем и подключенную к органам выпуска, промежуточный охладитель сжатого воздуха, установленный между ступенями нагнетателя распылитель охлаждающей жидкости в сжимаемый воздух, подсоединенный к источнику жидкости, и газовоэдушный регенератор, включенный полостью охлаждения в выхлопной трубопровод турбины и полостью подогрева — в воздухонапорный патрубок нагнетателя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения мощности и улучшения эффективных показателей, ступени сжатия нагнетателя выполнены в виде винтовых компрессоров, промежуточный охладитель выполнен в виде динамического вихревого теплообменника с водоотделителем, распылитель охлаждающей жидкости выполнен в виде по меньшей мере пары форсунок, каждая из которых установлена во впускном отверстии винтового компрессора, а газовоздушный регенератор выполнен в виде динамического вихревого теплообменника с внутренним и внешним концентричными винтовыми роторами, причем полость охлаждения вихревого теплообменника выполнена заодно с каналами внутреннего винтового ротора, а внешний винтовой ротор подключен к внутреннему через кинематическую связь.

2. Двигатель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что он снабжен дополнительными комплектами кулачковых шайб, причем последни установлены на распределительном валу со смещением относительно рабочего комплекта по оси и выполнены с двумя центрально симметричными выступами, а вал выполнен с воэможностью осевого перемещения. счет потоков воздуха и газа.

В полости 14 подогрева сжатый воздух разогревается до температуры, достаточной для надежного самовоспламенения топлива, и начинает поступать 25 через органы 3 впуска в цилиндр 1 о двигателя за 5-15 угла поворота коленчатого вала до момента впрыска топлива при движении поршня 2 к верхней мертвой точке. При этом органы 4 выпуска открыты и отработавшие за предыдущий цикл газы поступают в турбину 6. За 0-5 угла поворота вала до момента впрыска топлива в цилиндр 1 при движении поршня 2 к верхней мертвой точке органы 4 выпуска

35 закрываются и начинаются процессы смесеобразования, сгорания и расширения. 3а 20-40 угла поворота коленчатого вала до нижней мертвой точки на рабочем ходу открываются органы 4 выпуска и начинается свободный выпуск газов в турбину 6.

При движении поршня 2 к верхней мертвой точке осуществляется прину- 4 дительный выпуск газов из цилиндра

1. В турбине осуществляется расширение газов, за счет чего осуществляется вращение роторов винтовых компрессоров. Указанные фазы газораспределения являются ориентировочными и должны выбираться отдельно для каждого двигателя и условий его работы.

Для обеспечения запуска двигателя, его работы при выходе из строя вспомогательных агрегатов и осуществления перехода с двухтактного на четырехтактный цикл двигатель снаб46 о жен обычным комплектом кулачковых шайб 10, снабженных одним выступом и установленных на распределительном валу.

Формула и з о б р е т ения