Вспомогательная камера сгорания для двигателя внутреннего сгорания с наддувом от турбокомпрессора

 

Изобретение позволяет обеспечить сгорание топлива в первичной зоне вспомогательной камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания с наддувом от турбокомпрессора независимо от режима работы. Первичная зона горения ограничена огневой трубой 2 и подвижным дном 3. Вторичная зона 5 смешения установлена по потоку ниже первичной зоны и сообщена с газоприемной полостью 7. Воздух в первичную зону попадает из канала 4 через воздуховпускное отверстие 23 переменного сечения. Форсунка для подачи топлива выполнена в виде радиальных каналов 27 в подвижном дне. Расход воздуха зависит от торцового зазора между подвижным дном 3 и неподвижным седлом 22. В зазоре воздух эавихривается и хорошо перемешивается с топливом. Это обеспечивает полное его сгорание на любом режиме работы. 1 с. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил. w Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{я)5 F 02 В 37/12, Г 23 R 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Фиг.2 (21) 4356623/06 (22) .19.10.88 (46) 23,04.92. Бюл, N 15 (71) Эта Франсэ репрезанте пар ле Делеге

Женераль пур л Армеман (FR) (72) Жан Мельшиор и Тьерри Андре (FR) (53) 621.43.052(088.8) (56) Патент Франции, N 2179310, кл. F 02 0 23/00, опублик, 1973.

Патент Франции, N 2222537, кл. F 02 0 23/00, опублик. 1974.

Патент СССР, М 698543, кл. F 02 В 37/00, 1975. (54) ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ ОТ ТУРБОКОМП РЕССОРА (57) Изобретение позволяет обеспечить сгорание топлива в первичной зоне вспомога4 20,, Ы,, 1729301 АЗ тельной камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания с наддувом от турбокомпрессора независимо от режима работы.

Первичная зона горения ограничена огневой трубой 2 и подвижным дном 3. Вторичная зона 5 смешения установлена по потоку ниже первичной зоны и сообщена с газоприемной полостью 7. Воздух в первичную зону попадает из канала 4 через воздуховпускное отверстие 23 переменного сечения.

Форсунка.для подачи топлива выполнена в виде радиальных каналов 27 в подвижном дне. Расход воздуха зависит от торцового зазора между подвижным дном 3 и неподвижным седлом 22. В зазоре воздух завихривается и хорошо перемешивается с топливом. Это обеспечивает полное его сгорание на любом режиме работы. 1 с. и 14 з,п. ф-лы, 11 ил.

1729301

20

55

Изобретение относится к вспомогательной камере сгорания для двигателя внутреннего сгорания с наддувом от турбокомпрессора, выход воздуха которого от компрессора сообщается с впуском воздуха рабочих камер двигателя и с обводным каналом, снабженным средствами сужения с переменным пропускным сечением, и впуск газа у которого в турбину сообщается с выходом газа указанных рабочих камер и с обводным каналом ниже вышеуказанных средств сужения, Известна вспомогательная камера сгорания для двигателя внутреннего сгорания с наддувом от турбокомпрессора, содержащая первичную зону горения, которая ограничивается огневой трубкой и дном камеры и которая сообщается с первой полостью, соединенной с обводным каналом, вторичную зону смешения, расположенную ниже первичной зоны и которая сообщается с второй полостью, соединенной с выходом газа рабочих камер двигателя sтурбину,,подвод топлива под давлением в первичную зону горения, который выполнен в дне камеры, средства воспламенения поступающего топлива, В известной камере не удается полностью осуществить сжигание топлива в первичной зоне на всех режимах, на отдельных режимах происходит догорание во вторичной зоне, В другой вспомогательной камере сгорания приняты меры к улучшению сжигаиия топлива в первичной зоне путем согласования между собой подачи топлива и воздуха в эту зону. Но это накладывает ограничения на режимы работы камеры.

Известна также вспомогательная камера сгорания для двигателя внутреннего сгорания с наддувом от турбокомарессора, содержащая первичную зону горения в форме тела вращения вокруг оси Х-Х, сооб1 щенную по меньшей мере через одно воздуховпускное отверстие переменного сечения с каналом подвода сжатого воздуха из турбокомпрессора и ограниченную цилиндрической и/или конической трубой, коаксиальной оси Х-Х и подвижным вдоль

1 этой оси дном камеры связанным с уравновешивающим поршнем, который скользит по направляющей, соединенной со стенками первичной зоны, вторичную зону смешения, сообщенную впускным отверстием с каналом подвода газов в турбокомпрессору, расположенную по потоку ниже первичной зоны и сообщенную через газоприемную полость с трубой подвода отработавших газов двигателя, магистраль подачи топлива в первичную зону от источника давления через по меньшей мере одну форсунку, расположеннуюю в подвижном дне и имеющую топливоподающие каналы, установленный в этой магистрали дроссель переменного сечения в виде иглы, перемещающейся в отверстии, и средства воспламенения топлива в первичной зоне, В известной камере сгорание топлива в первичной зоне зависит от режима работы, Целью изобретения является обеспечение независимости сгорания топлива в первичной зоне от режима работы.

На фиг.1 схематически представлен двигатель внутреннего сгорания с наддувом. оборудованный вспомогательной камерой сгорания; на фиг,2 — вспомогательная камера сгорания, с частичным осевым разрезом; на фиг,3 — дно вспомогательной камеры сгорания и средства подачи топлива в эту камеру;на фиг.4 — двигатель с наддувом, оборудованный вспомогательной камерой сгорания по фиг.3; на фиг,5 — то же, вариант выполнения; на фиг.6 — средства установления опорного давления; на фиг.7 — вспомогательная камера сгорания; на фиг.8— вариант обечайки, образующей дно вспомогательной камеры сгорания, осевой разрез; на фиг.9 — вариант выхода отверстий питания топливом вспомогательной камеры сгорании, осевой разрез; на фиг,10 — деталь фиг.9, вид сверху; на фиг.11 — вариант выполнения двигателю, Вспомогательная камера сгорания содержит первичную зону 1 горения, которая ограничивается огневой трубой 2 и дном 3 камеры и сообщается с каналом 4 подвода сжатого воздуха из турбокомпрессора, Вторичная зона 5 смешения расположена ниже первичной зоны по ходу продуктов сгорания. По меньшей мере одно отверстие 6 служит для сообщения первичной эоны 1 орения с каналом 4. Вторичная зона 5 смешения сообщена через газоприемную полость 7 с трубой повода отработавших газов двигателя и сообщена своим выпускным отверстием с каналом 8 подвода газов к турбокомпрессору, Канал 4 выполнен в виде полости в обводном канале 9, Труба 10 подвода отработавших газов двигателя связана с его рабочими камерами 11 и подключена к вторичной зоне 5 смешения вспомогательной камеры сгорания посредством отверстий 12 или может быть сообщена с обводным каналом 9 (фиг,1 и 4). Отверстия

12 выполняются в трубе 13 разведения, которая является продолжением огневой трубы 2. Канал 8 сообщается с впускным патрубком 14 турбины 15. Согласно фиг.11 зона смешения образована выхлопным коллектором 16 двигателя 17 внутреннего сгo1729301 рания, Труба 13 разведения может заменяться множеством конусов 18 (показаны пунктиром).

Магистраль подвода топлива от источника давления выполнена в дне камеры 20 сгорания, и подвод топлива осуществлен в ее первичную зону 1. Кроме того, вспомогательная камера 20 сгорания содержит средства 21 воспламенения топлива, поступающего под давлением из магистрали 19. Как.схематически показано на фиг.2, первичная зона горения имеет форму тела вращения вокруг оси X-X .

Огневая труба 2 цилиндрической формы или в форме усеченного конуса выполнена коаксиал ьной оси X-X, гладкой и лишенной

1 отверстий значительного сечения, которые могут сообщать первичную зону 1 с каналом

4. Однако не исключено наличие отверстий или проходов небольшого сечения, обеспечивающих дополнительное охлаждение огневой трубы 2.

Дно 3 камеры выполнено подвижным вдоль оси X — X и взаимодействует с непод1 вижным седом 22, жестко связанным с огневой трубой 2 и отделяющим в ней первичную зону 1, сообщенную с каналом (полостью) 4 при помощи воздуховпускного отверстия 23 с переменным пропускным сечением, В этом случае отверстия 6, сообщающие канал (полость) 4 с первичной зоной 1 горения, совпадают с воздуховпускным отверстием

23 переменного пропускного сечения. Дно

3 камеры представляет собой обечайку 24, жестко связанную с уравновешивающим поршнем 25, при этом обечайка 24 и поршень 25 коаксиальны с осью Х вЂ” Х . Уравно1 вешивающий поршень 25 скользит в цилиндрической поверхности 26, жестко связанной со стенками канала полости 4.

Магистраль 19 подвода топлива под давлением делится на множество каналов 27, которые равномерно распределены в плоскости, перпендикулярной оси X — X, и

1 выполнены в обечайке 24 для выхода в дно камеры 3 в направлении первичной зоны 1 горения.

Согласно варианту фиг.9 и 10, топливо вводится в камеру посредством множества канавок 28, которые по своим функциям аналогичны каналам 27, но выходят в коль-. цевую полость 29 через прорези 30 предпочтительно по касательной. Канавки 28 сообщаются с каналом (полостью) 4 посредством сепарационных отверстий 31. Кольцевая полость 29 расположена ниже седла 22 по периферии обечайки 24 и отделена от сплошной прорези 32. Прорезь 32, полость

29 и канавки 28 накрыты накладкой 33, насаженной с натягом на поверхность 34. Та55 тельно имеет острую кромку что способствует образованию вихревых потоков.

Согласно фиг.3 уравновешивающий поршень 25 взаимодействует с гидравлическим поршнем 41, который скользит в неподвижной цилиндрической полости 42. Эта полость 42 сообщается со средствами 43 создания переменного давления топлива ким образом, топливо, дозированное в дросселе 35 переменного сечения, предварительно смешанное с воздухом, введенным через отверстия 31, образует сплошную однородную пленку в полости 29 и вырывается через сплошную прорезь 32. ограниченную стенкой 36, для сжигания в струе, создаваемой острой кромкой 37 обечайки

24.

"0 Вспомогательная камера 20 сгорания предпочтительно выполняется таким образом, чтобы исключить вращение вокруг оси

X-Х1 внутри огневой трубы 2 смеси воздуха, который проникает между периферийной

"5 обечайкой 24 и седлом 22,и топлива, которое выходит из каналов 27, выполняющих функцию форсунок для того, чтобы топливо не отбрасывалось к периферии под действием центробежной силы.

Предпочтительно каналы (форсунки) 27 выполняют примерно радиальными в обечайке 24 для выхода вблизи ребра 38 обтекания обечайки 24. Как показано на фиг.2, каналы (форсунки) 27 выходят ниже поверхности обечайки 24 по потоку воздуха.

С целью улучшения перемещения воздуха и топлива, вводимых в первичную эону

1, исключения дефектов однородности распределения топлива по периферии обечайки 24 и извлечения капелек топлива иэ любой центробежной скоростной компоненты, отбрасывающей капельки к внутренней стенке огневой трубы 2 (сгорание будет неполным, если топливо будет концентри35 роваться у этой стенки), каналы {форсунки)

27 расположены как можно более равномерно вблизи внутренней стенки канавки 39, выполненной на наружном краю обечайки

37(фиг,8). Это исключает возможность обра40 зования капелек топлива от каналов форсунок .27 эа счет центробежной скоростной составляющей. Еще больше улучшается однородность смеси воздух/топливо, если выход форсунок 27 ориентирован по касательной относительно периферии обечайки 37, Продление канавки 39 кольцевым носком 40 выше выходов каналов 14 способствует образованию пленки топлива, которая будет всасываться и распыляться потоком воздуха, поступающего в зону горения. Ребро обтекания носка 40 предпочти1729301

РС2 и с каналами (форсунками) 14 посредст.вом дросселя 35 переменного сечения. Этот дроссель выполняется посредством взаимодействия иглы 44 конической или аналогичной формы, жестко связанной со стенками неподвижной цилиндрической полости 42, и отверстия 45 на гидравлическом поршне 41, В варианте выполнения игла 44 может быть жестко связана с поршнем 41, а отверстие

45 может выполняться на стенках неподвижной цилиндрической полости 42. Комплект этих элементов является таким, что пропускное сечение дросселя 35 изменяется в ээвисймости от положения поршня 41 в цилиндрической полости 42 и в том же направлении, что и пропускное сечение воздуховпускного отверстия 23.

Поршень 41 имеет по меньшей мере одну канавку 46, сообщающую полость 42, в которой топливо находится под давлением

РС2, с разгрузочной полостью 47, выдерживаемой при давлении РСЯ, меньше минимальной величины переменного давления

РС2, Сообщение между полостями 42 и 47 происходит через канавку 46, когда гидравлический поршень 41 заходит за заранее установленное положение в направлении максимального открытия дросселя 35(слева направо. фиг.3).

Средства 43 создания переменного дав- 30 ления топлива (фиг.3) могут представлять собой насос 8, всасывающий топливо 43 из резервуара 49 и нагнетающий его в цилиндрическую полость 42 через нагнетательный канал 50, на котором устанавливается уст- 35 .ройство регулирования давления 51, выполненное таким образом. что давление топлива РС2 изменяется от минимального значения (PC2) мин до максимального значения (РС2)макс в зависимости от пропуск- 40 ного сечения дросселя 35 и установленного с ним последовательно неподвижного жиклера. 52.

Уравновешивающий поршень 25 может соединяться с гидравлическим поршнем 41 жестко (фиг,3 и 4) или может быть не связан с ним жестко (фиг,5). Если уравновешивающий поршень 25 жестко связан с гидравлическим поршнем 41, обводной канал 9 разделяется на две ветви 53 и 54. Первая 50 ветвь 53 сообщена с выполненными воздуховпускными отверстиями 31 переменного сечения и сообщает выходной патрубок 55 компрессора 56.с первой полостью канала 4 подачи воздуха в первичную зону 1 вспомо- 55 гательной камеры 20 сгорания. Вторая ветвь 54 сообщает патрубок 56 с второй полостью (ответвлением) 57 подачи воздуха во вторую зону 5 смешения камеры 20 сгорания и снабжена вторым 58 изменения пропускного сечения, на.ветви 54 выше ее сообщения с трубой 10 подвода отработавших газов из рабочих камер 11 двигателя 17.

Второй орган 58 изменения сечения преимущественно включается для создания разности давления hP, которая изменяется в том же направлении, что и давление Р, действующее выше этого органа, в частности пропорционально разности между давлением Р и опорным давлением Р+. Второй орган изменения сечения может включаться органом 59 управления (фиг.4).

Для этой цели орган 59 управления выполнен чувствительным к давлениям, дейст-. вующим соответственно выше и ниже органа 58 изменения сечения и выполняется таким образом; что разность давленияизменяется в зависимости от давления,Р и предпочтительно в том же направлении, что и давление, действующее в какой-либо точке цепи,.соединяющей патрубок 55 компрессора 56 с впускным патрубком 14 турбины 15. Предпочтительно разность давления h Р, вызываемая вторым органом изменения сечения, пропорциональна разности между давлением P и опорным давлением Р*. Орган управления выполнен с приводом второго органа изменения сечения и может содержать два поршня 60 и 61, жестко связанных с одной и той же тягой 12, которая связана.с органом 58 изменения сечения, при этом поверхность поршня 61 меньше поперечной поверхности поршня

60, Оба поршня 60 и 61 подвижны в ступен-.. чатом цилиндре 63. Центральная часть цилиндра 63, которая заключена между двумя поршнями 60 и 61, соединяется каналом 64. с ветвью 53. Концевая часть ступенчатого цилиндра 63, которая ограничивается поршнем 60 большого диаметра, соединяется каналом 65 с частью ветви 54, которая размещается ниже второго органа 58 изменения сечения, в то время как другая коль. цевая часть ступенчатого цилиндра, т.е. часть, которая ограничивается поршнем 61 малого диаметра, соединяется с камерой 66, в которой. действует опорное давление Р*.

Согласно этому техническому решению, орган 58 определяет их равновесие, когда разность давления hP будет больше в k раэ разности давления P — Р*, где k — коэффициент, равный отношению сечения поршня малого диаметра 61 к сечению поршня большого диаметра 60, если не принимать во внимание диаметр тяги 62, соединяющей эти два поршня.

Таким образом, первичная зона 1 горения вспомогательной камеры 20 постоянно подвергается разности давления ЛР, что

1729301

5

30

50

55 обеспечивает на всех режимах работы этой камеры 20 правильные турбулентность, подачу и охлаждение.

Кроме того, вследствие того, что полость 7 сообщается с трубой 10 подвода отработавших газов и с второй ветвью 54 обводного канала 9, труба 13 разведения постоянно охлаждается снаружи смесью воздуха и газа, причем состав смеси практически не зависит от скорости двигателя 17.

Согласно фиг,5 уравновешивающий поршень 25 отсоединен от гидравлического поршня 41, обводной канал 9 содержит только одну ветвь и второй орган изменения сечения совмещен со средствами изменения сечения воздуховпускного отверстия

23. Уравновешивающий поршень 25 скользит по цилиндрической поверхности 26 свободно в направлении открытия отверстия

23, т.е. направо на фиг.5, и взаимодействует, опираясь на упор 67, жестко связанный с гидравлическим поршнем 41, когда сред.ства сужения отверсия 23 перемещаются в направлении закрытия. Торец 68 уравновешивающего поршня 25 ограничивает вместе со стенкой неподвижного цилиндрического отверстия 12 полость 69; где действует опорное давление Р* и которая отделяется от первой полости канала 4, в которой действует давление воздуха P.

Комплект выполняется таким образом, что разность давления, вызываемая средствами сужения отверстия 23. пропорциональна разности между давлением воздуха Р и . опорным давлением Р*„когда уравновешивающий поршень 25 не опирается на . упор 67.

В случае, показанном на фиг.4 и 5; опорное давление Р* является переменным в зависимости от давления воздуха P согласно заранее определенному закону..Как показано на фиг,6, этот закон преимущественно соблюдается путем сообщения камеры 66 с опорным давлением Р* с каналом (полостью) 4 с давлением Р посредством первого неподвижного отверстия G1 и с атмосферой посредством второго неподвижного отверстия. G 2 и третьего отверстия G 3 с подпружиненным клапаном, открывающимся только тогда, когда опорное давление Р* имеет тенденцию к превышению заранее определенного порога.

Согласно фиг.7 в дне 3 камеры выполняется вспомогательная зона 70 горения, которая выходит в первичную зону 1 и представляет собой распылитель 71 топлива, выполненный по оси X — Х обечайки24.

Распылитель 71 топлива постоянно сообщается со средствами 43 создания переменного давления топлива (до постоянного максимального давления РС1) и выходит в третью полость 72, коаксиальную оси X — X, и охва1 тывающую носок распылителя 41. Третья полость 72 сообщается с первой полостью каналом 4 посредством неподвижных отверстий 73, пропускное сечение которых постоянно, выходящих в третью полость 72 предпочительно по касательной. Размеры этих отверстий таковы, что они дают воэможность прохождения воздуха в количестве, обеспечивающем полное сгорание топлива, постоянно вводимого распылителем 71 при всех условиях работы вспомогательной камеры 20 сгорания. Зона 70 горения преимущественно содержит источник 21 воспламенения, который в этом случае размещается в обечайке 24 вблизи распылителя 71 топлива.

Дно 3 камеры, ограничивающее третью полость 72, представляет собой двойную стенку 74 из огнеупорногоматериала. Двойная стенка 74. внутри которой развивается горение топлива, выполнена таким образом, что она постоянно достигает высокой температуры, превышающей 60 С. Таким образом. двойная стенка 74 представляет собой горячую точку, способную автоматически повторно инициировать воспламенение топлива, вводимого распылителем, в случае случайного и мгновенного затухания пламени в зоне 70 горения.

Так, например, выход топлива иэ каналов 27 ниже седла 22 позволяет осуществить автоматическую очистку каналов (форсунок) 27 при прекращении подвода топлива (при этом обечайки 24 опирается на седло 22 и эффективно осуществляется предкамерное сжигание топлива согласно фиг,7), Очистка каналов может осуществляться под действием разностидавления по обе стороны органа 58 изменения сечения (фиг.4) или под действием разности давления в воздуховпускном отверстии 23 (фиг.5), которая-создает перепад давление по обе стороны дна 3 камеры, а также под влиянием перепада, создаваемого при истечении через отверстия 36 в обечайки 37 (фиг.3 и 7) или на поршне 25 (фиг.2) выше седла 22 и сообщении каналов (форсунок) 14 с каналом (полостью) 4 выше отверстия 23 переменного сечения. Отверстия 36 могут облегчить смешивание воздуха с инжектированным топливом. Для уменьшения утечки воздуха через камеру 20 в закрытом положении (активность, сведенная до минимума), можно выполнить отверстия 36 так, чтобы они перекрывались поверхностью цилиндрического отверстия 12, когда обечайка 24 опирается на седло 22. l729301

10

Таким образом, получают. двигатель 17 с наддувом 19 и вспомогательную камеру 20 сгорания со следующим режимом работы.

1. Воспламенение и поддержание факела пламени предкамеры (например, фиг.3 и 7).

Включают средства создания давления топлива насосом 48 и непосредственно питают центральный распылитель 71. Срабатывают средства 21 воспламенения (свечи).

При хороших условиях работы распылителя

71 воспламенение факела пламени в предкамере осуществляется немедленно, а в случае непредвиденного затухания в ходе работы двигателя очень быстро восстанавливается благодаря двойной стенке 74 (фиг.7).

2. Воспламенение в основной части вспомогательной камеры 20 сгорания.

Открытие средств 43 создания давления топлива позволяет питать полость 42 с максимальным давлением нагнетания РС2, что приводит к открытию прохода между седлом 22 и обечайкой 24. Одновременно адекватными средствами приводится во вращение турбокомпрессор 75(фиг,1) таким образом, что подаваемое компрессором 56 давление Р воздуха увеличивается, а камера 20 питается воздухом через обводной канал 9.

При открытии камеры 20 открывается дроссель 35. Расход топлива, инжектированного каналами (форсунками) 14, является. максимальным, так как давление нагнетания является максимальным и также максимальным является пропускное сечение дросселя 35.

3. Регулируемое ограничение основного расхода топлива (фиг.3).

Вследствие инерции турбокомпрессора

75 существует опасность перегрева, Действительно, давление воздуха Р не достигает еще максимальной величины, соответствующей расходу воздуха в камере 20 (открытие которой является максимальным), что приводит к сжиганию максимального расхода топлива без наддува и затухания (затухание в результате избытка обогащенности смеси).

При открытии камеры 20 гидравлический поршень 41 открывает канавку 46, сообщая полость 42 с давлением топлива РС2, и полость 47 с давлением PCR (при этом . давление PCR меньше минимального значения давления РС2). Вследствие этого стремительно падает давление РС2 благодаря наличию калиброванного отверстия 52, что приводит к обратному ходу гидравлического поршня 41 с перекрытием дросселя 35 и со снижением расхода инжектированного топлива. При обратном ходе гидравлического поршня 41 частично перекрывается дроссель 35 до тех пор, пока. давление топлива

РС2, действующее на этот поршень 41, не уравновесит давление воздуха, действующее на уравновешивающий поршень 25. Таким образом, давление топлива РС2 не увеличивается с давлением воздуха Р, что препятствует перегреву в периоды ускорения турбокомпрессора 75. Последний разгоняется до тех пор, пока давление воздуха Р не достигнет величины, которая уравновешивает давление. нагнетания топлива РС2, определяемое устройством 51 регулирования давления, когда полностью перекрывается зазор-вход е канавку 46, Воздействуя на устройство 51 регулирования давления,. можно как угодно регулировать давление воздуха Р.

4. Функционирование при работающем двигателе в случае, когда обводной канал 9 разделяется надвое (фиг.4).

Повышение мощности двигателя.

При нагрузке двигателя 17 повышается температура газов, выходящих из рабочих камер 11, Зти газы проникают е полость 7 и подмешиваются через отверстие 12 к газам, поступающим из первичной зоны 1 Âñéîì6гательной камеры 2Î сгорания. Уееличиеается энергия газов, направляемых в турбину

15, что вызывает повышение давления воздуха Л Р и, следоЬательно, нарушает равновесие уравновешивающего поршня 25. Дно

3 камеры 20 отходит назад, перекрывая еоздуховпускное отверстие 23 и дроссель 35 до достижения нового равновесия.

Следует отметить, что устройство 51 регулирования давления позволяет воздействовать на величину давления топлива РС2 и, следовательно, на уравноаешивание поршня 25. Таким образом, можно легко воздействовать на величину давления воздуха P и, следовательно, на соотношение воздух/топливо в двигателе 17.

Ускорение двигателя.

Если двигатель 17 ускоряется, он отбирает наибольшую часть расхода воздуха, подаваемого компрессором 56 в патрубок 55, что уменьшает расход воздуха в ветви 54 обводного канала 9, Уменьшается падение давления Л Р через второй орган 58 изменения сечения, что нарушает равновесие дифференциального поршня 61. Последний перемещается до своего равновесия, что приводит к несколько большему закрытию органа 58 до тех пор, пока величина падения давления Л Р не получит первоначального значения, соответствующего давлению P.

1729301

Таким образом, ускорение не влияет на работу камеры 20. Одно и то же давление воздуха P приводит к одному и тому же положению дна 3 камеры 20 и, следовательно, к одному и тому же пропускному сече- 5 нию отверстия 23, значению падения давления, расходу воздуха и топлива и, в конечном итоге, к одному и тому же соотно. шению воздуха и топлива.

5. Функционирование при работающем 10 двигателе в случае, когда обводной канал 9 не разделяется надвое (фиг.5).

Замедление и ускорение двигателя.

При замедлении двигатель 17 отбирает наименьшую часть воздуха, подаваемого 15 компрессором 56, Расход воздуха увеличивается в обводном канале 9, что нарушает уравновешенность обечайки 24, которую несет поршень 25. Фактически равновесие обечэйки 24 является следующим, когда она 20 может свободно перемещаться,т.е. когда она не опирается нэ упор 67:

ЛР=- х(Р— Р+), s — а

S — u где s — наружный диаметр обечайки 24; 25

S — диаметр уравновешивающего поршня 25; гт — диаметр штока поршня. несущего упор 67, В случае замеделения поршень 25 сво- 30 бодно перемещается вправо (фиг.5) до уста. новления равновесия AP=k(P — P"). В случае ускорения поршень 25 перемещается влево (закрытие камеры 24) до остановки упором 67. 35

Увеличение мощности.

Увеличение мощности осуществляется по пункту 4, Увеличивается давление воздуха Р, в результате чего отодвигается назад гидрав- 40 лический поршень 17 и, следовательно, упор 67, Одновременно постепенно уменьшаются расход воздуха (отверстие 23) и расход топлива (дроссель 35).

Преимущество данной камеры сгорания 45 заключается в экономии воздуха, Весь свежий воздух, поступающий в зону горения, вводится через дно этой камеры. Свежий воздух обеспечивает охлаждение огневой трубы. Следовательно, нет необходимости 50 дополнительно охлаждать огневую трубу через небольшие отверстия (по технологии

fiim Cooling, или пористые стенки или стенки с микроотверстиями), хотя наличие таких отверстий не исключается. Вторым преиму- 55 ществом камеры сгорания является технологическая простота огневой трубы, которая является простой гладкой трубой беэ просверленных отверстий для воздуха, поступающего в зону горения, или для охлаждающего воздуха. 3а счет простоты изготовления обеспечивается уменьшение стоимости, возможность выполнения этой трубы в виде простой отлитой детали, керамической детали и т.д., э также термическая однородность материала, в то время как в камере обычного типа отверстия вызывают концентрацию термических напряжений, вызывающих опасность образования трещин и/или деформации.

Кроме того, облегчается дозировка воздуха, поступающего в зону горения. Так как этот воздух вводится через дно камеры, т,е. через ходовую часть вспомогательной камеры сгорания, облегчается механическая дозировка воздуха.

При этом дно камеры и внутренняя цилиндрическая стенка огневой трубы вентилируются вследствие того, что они продуваются воздухом, поступающим в зону горения: детали хорошо охлаждаются и исключаются отложения сажи или кокса.

Вспомогательная камера сгорания выполняется таким образом, что исключается любое вихревое движение вокруг оси потока воздуха, проходящего через средства сужения, способного выносить наружу под действием центробежной силы топливо, смешанное с этим потоком воздуха. Таким образом, топливо почти полностью сжигается во вспомогательной камере сгорания, что приводит к зкономии топлива и способствует чистоте выхлопных газов.

Формула изобретения

1. Вспомогательная камера сгорания для двигателя внутреннего сгорания с наддувом от турбокомпрессора, содержащая первичную зону горения в форме тела вращения вокруг оси X — X, сообщенную по

1 меньшей мере через одно воздуховпускное отверстие переменного сечения с каналом подвода сжатого воздуха из турбокомпрессора и ограниченную цилиндрической и/или конической трубой, коаксиальной оси

X— - X, и подвижным вдоль этой оси дном

1 камеры, связанным с уравновешивающим поршнем, который скользит по направляющей, соединенной со стенками первичной зоны, вторичную зону смешения, сообщенную выпускным отверстием с каналом подвода газов к турбокомпрессору, расположенную по потоку ниже первичной зоны и сообщенную через газоприемную полость с трубой подвода отработавших газов двигателя, магистраль подачи топлива в первую зону от источника давления через, по меньшей мере одну форсунку, располо15

1729301 женную в подвижном дне и имеющую топливоподающие каналы, установленный в этой магистрали дроссель переменного сечения в виде игл.ы, перемещающейся в отверстии, и средства воспламенения топлива в первичнойэоне,отличающаяся тем, что, с целью обеспечения сгорания топлива в первичной зоне независимо от режима работы, подвижное дно установлено внутри огневой трубы с кольцевым зазором и воздуховпускное отверстие переменного сечения выполнено в виде торцового зазора между торцом подвижного дна и торцовыми поверхностями огневой трубы.

2. Камера по п,1, отличающаяся тем, что форсунка выполнена в виде системы радиальных каналов в подвижном дне с расположением выпускных отверстий в кольцевом зазоре на его боковой поверхности, 3. Камера по и 2, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что выпускные отверстия каналов смещены на боковой поверхности дна по потоку от торцовых поверхностей огневой трубы.

4. Камера по пп.1-3, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что она снабжена гидравлическим поршнем, последний связан с уравновешивающим поршнем и расположен с возможностью скольжения в неподвижной цилиндрической полости, которая включена в материал подачи топлива между форсункой и источником давления, а дроссель переменного сечения установлен между этой полостью и форсункой с возможностью изменения сечения в направлении изменения торцового зазора между торцом подвижного дна и торцовыми поверхностями огневой трубы, причем игла этого дросселя связана с неподвижной полостью, а отверстие расположено в гидравлическом поршне.

5. Камера по и 4, отличающаяся тем, что уравновешивающий поршень помещен в разгрузочную полость, установлен в ней с возможностью скольжения, а разгрузочная полость сообщена со сливом и соединена с неподвижной цилиндрической полостью через паз в гидравлическом поршне.

6. Камера по пп.4 и 5, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что связь гидравлического поршня с уравновешивающим выполнена жесткой, а канал подвода сжатого воздуха из турбокомпрессора выполнен с ответвлением, подключенным к газоприемной полости, и в этом ответвлении установлен орган изменения проходного сечения.

7. Камера по и б, отличающаяся тем, что орган изменения проходного сечения ответвления выполнен с приводом в виде подви>кной стенки, нагруженной пере5

55 падом давления - по обе стороны этого органаа.

8. Камера по и 7, отличающаяся тем, что она снабжена источником воздуха под опорным давлением и привод дополнительно нагружен опорным давлением в на-. правлении, противоположном действию давления сжатого воздуха, 9. Камера по п.8, отличающаяся тем, что связь гидравлического поршня с уравновешивающим, выполнена в виде упоров, расположенных на каждом иэ поршней с воэможностью соприкосновения при перемещении уравновешивающего поршня в сторону уменьшения торцового зазора между торцом подвижного дна и торцовыми поверхностями огневой трубы, а уравновешивающий поршень помещен в разгрузочную полость, установлен в ней с возможностью скольжения, а разгрузочная полость сообщена с источником опорного давления через управляющий канал.

10. Камера по п.9, отличающаяся тем, что управляющий канал связан через первое дроссельное отверстие постоянного сечения с каналом подвода сжатого воздуха из турбокомпрессора и дополнительно сообщен с атмосферой через второе дроссельное отверстие постоянного сечения и через третье дроссельное отверстие переменного сечения, открывающееся при заданном значении опорного давления.

11. Камера по пп.1 — 10, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что в подвижном дне выполнена вспомогательная зона горения в виде распылителя топлива, расположенного на оси

X — X, и третьей полости, охватывающей но1 сок этого распылителя, коаксиальной оси

Х вЂ” Х и сообщенной через тангенциальные отверстия с каналом подвода сжатого воздуха из турбокомпрессора.

12, Камера по п.11, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что средства воспламенения установлены в подвижном дне и размещены во вспомогательной зоне вблизи распылителя.

13, Камера по пп.11 и 12, о т л и ч а ющ а я с я тем, что между вспомогательной зоной и первичной зоной горения расположена стенка из огнеупорного материала.

14. Камера по пп.1 — 13, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что топливоподающие каналы выполнены с продувочными отверстиями, которые сообщены с каналом подвода сжатого воздуха из турбокомпрессора, 15. Камера по пп,2 — 14, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что боковая поверхность подвижного дна выполнена с кольцевой канавкой и ограничивающим ее выступом, а выпускные отверстия радиальных каналов размещены в кольцевой канавке.

1729301

1729301

3729301

1729301 иг..

1729301

Составитель М; Файн

Техред М.Моргентал

Корректор M. Шароши

Редактор В. Петраш

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1417 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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