ДВИГАТЕЛЬ АВТОМОБИЛЬНЫЙ Российский патент 2001 года по МПК F02B43/02 F02B37/00 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может найти применение в малом наземном транспорте.

Известен двигатель, состоящий из входного устройства, компрессора, камеры сгорания, газовой турбины и выходного устройства /выходного сопла/. /Теория авиационных двигателей. П.К.Казанджан, Н.Д.Тихонов, А.К.Янко. - М.: Машиностроение, 1983 г., с. 4/.

Недостатками вышеописанного двигателя является низкий КПД, высокая температура в камере сгорания, снижающая показатель долговечности двигателя и способствующая образованию вредных окислов азота и, как следствие, наносящая вред экологии.

Предлагаемое изобретение создано для повышения КПД известных двигателей, снижения уровня вредных выбросов в результате их работы.

Сущность изобретения заключается в том, что в двигателе, содержащем компрессор, вал отбора мощности, камеру сгорания и турбину, перед камерой сгорания установлен тепловой ресивер и теплопроводов с форсунками и зажигательными устройствами, а внутри нее помещена теплостойкая изолирующая насадка, рабочая турбина выполнена в виде турбины с газовым лабиринтом, после которой образована камера низкого давления, при этом двигатель снабжен дополнительным компрессором, расположенным сзади по ходу движения газов и связанным с валом отбора мощности. Тепловая изолирующая насадка выполнена, например, из керамики. На чертеже представлен предложенный двигатель.

Корпус представляет собой трубу круглого сечения, внутри которой помещены устройства крепления подшипников, трубопроводов и других деталей.

Входной компрессор - это роторный компрессор, вмонтированный в корпус.

Тепловой ресивер постоянно работает в режиме "нагрев-охлаждение" за счет перекачивания электроэнергии с вала отбора мощности. Ресивер применен для того, чтобы турбина короткое время могла работать вхолостую /около 10 мин/, что обеспечит устойчивый режим работы двигателя без разгона и рывков. В керамическом ресивере теплоты /энергии/ выполнен помимо нагревательных электрических приборов множество мелких проходов для сжатого воздуха.

После ресивера установлена сетка труб - топливопроводов вместе с форсунками /горелками/ для топлива и зажигательными устройствами /свечи зажигания/.

Камера сгорания представлена объемом, обмурованным изнутри керамической насадкой, имеющей крупно-ребристую поверхность, которая служит стабилизатором пламени.

Теплостойкая изолирующая насадка служит стабилизатором процесса горения и предохраняет корпус двигателя от чрезмерного разогрева и разрушения.

Паровая турбина с газовым лабиринтом - рабочий орган, преобразующий тепловую энергию горячих газов во вращательную энергию вала отбора мощности /см. заявку N 93030956/06, автора В.И.Спиридовича "Паровая турбина"/.

Выходной компрессор - это роторный компрессор, вмонтированный в корпус. Он создает пониженное давление отработанных газов. Выходной компрессор установлен сзади, чтобы добиться при работе двигателя наивысшего КПД, не применяя тяжелого, дорогостоящего и сложного роторного компрессора высокого давления с выходным давлением более 10 МПа. Достаточно смонтировать два облегченных дешевых и менее сложных компрессора невысокого давления с выходным давлением около 1 МПа.

Все детали и узлы двигателя помещены в корпус 1. В лобовой части двигателя расположены входной компрессор 2 и тепловой ресивер /накопитель/ 3. Далее по ходу движения воздуха смонтирован топливопровод с форсунками 4, расположенными в камере высокого давления /КВД/. Камера высокого давления изолирована от корпуса 1 керамической насадкой 5. После камеры высокого давления расположена турбина 6 с газовым лабиринтом 7, отделяющим КВД от камеры низкого давления /КНД/, являющейся камерой отработанных газов. Последний агрегат по ходу газа в двигателе - это выходной компрессор 8.

Компрессор 8 и турбина 6 смонтированы на одном валу 9, который является валом отбора мощности.

Принцип работы двигателя. Наружный воздух закачивается вовнутрь роторным входным компрессором 2. Под повышенным давлением и подогретый /вследствие адиабатного сжатия/ воздух поступает в тепловой ресивер 3 и частично еще подогревается.

В камеру сгорания /КВД/ из форсунок 4 поступает мелкораспыленное топливо и происходит полное его сгорание. Вследствие этого газ в камере сгорания нагревается до расчетной температуры. Сильно нагретые газы поступает на рабочую турбину, совершает работу и охлаждаются, испытывая полное адиабатное расширение. После этого охлажденные отработанные газы попадают в камеру низкого давления, где давление газов значительно ниже атмосферного /вакуум/. После этого выходным компрессором 8 и под конечным давлением, равным, атмосферному, выбрасывается наружу. Выходной компрессор 8 служит одной цели - созданию вакуума в КНД.

Преимущества предлагаемого двигателя по сравнению с существующими заключаются в достижении высокого КПД, повышении моторесурса вследствие низкотемпературного режима работы, повышении долговечности, снижении расхода специальных дорогостоящих сталей, многотопливности конструкции, снижении количества вредных выбросов.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может найти применение в малом наземном транспорте. Двигатель содержит входное устройство, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину и выходное устройство, причем перед камерой сгорания установлен тепловой ресивер и топливопровод с форсунками и зажигательными устройствами, а внутри нее помещена теплостойкая изолирующая насадка, рабочая турбина посредством газового лабиринта отделена от камеры низкого давления, при этом двигатель снабжен дополнительным компрессором, расположенным сзади по ходу движения газов, и связанным с валом отбора мощности. Теплостойкая изолирующая насадка выполнена из керамики. Изобретение обеспечивает высокий КПД, повышение долговечности и моторесурса вследствие низкотемпературного режима работы, снижается расход специальных дорогостоящих сталей, обеспечивается многотопливность двигателя, снижение количества вредных выбросов в атмосферу. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Двигатель автомобильный, содержащий компрессор, вал отбора мощности, камеру сгорания и турбину, отличающийся тем, что перед камерой сгорания установлен тепловой ресивер и топливопровод с форсунками и зажигательными устройствами, а внутри нее помещена теплостойкая изолирующая насадка, рабочая турбина выполнена в виде турбины с газовым лабиринтом, после которой образована камера низкого давления, при этом двигатель снабжен дополнительным компрессором, расположенным сзади по ходу движения газов и связанным с валом отбора мощности. 2. Двигатель автомобильный по п.1, отличающийся тем, что теплостойкая изолирующая насадка выполнена, например, из керамики.