УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F02M37/12 F02M25/22 

Описание патента на изобретение RU2293872C2

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности, может использоваться в двигателях внутреннего сгорания с наддувом.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является автономная система питания газообразным топливом двигателя внутреннего сгорания, содержащая топливную емкость, заполненную жидким углеводородным топливом, соединенную с поверхностным пиролитическим реактором, имеющим топливную полость и полость, подключенную к линии отработавших газов двигателя. Топливная полость реактора соединена со смесителем воздуха и образовавшихся продуктов пиролиза, который, в свою очередь, подключен к камерам сгорания двигателя. На топливной линии связи реактора со смесителем установлен закалочно-испарительный агрегат, имеющий водяную паровую полость, а внутри реактора на входе в топливную полость расположен смеситель паров топлива и воды, вход водяной паровой полости агрегата соединен с паровым входом смесителя паров топлива и воды. Внутри полости реактора, подключенной к линии отработавших газов, размещен окислительный катализатор, выполненный в виде тонкостенных элементов из неблагородного металла. Топливная полость реактора выполнена в виде системы труб, а тонкостенные элементы - в виде ребер этих труб. Автономная система питания газообразным топливом двигателя внутреннего сгорания снабжена устройством для наддува двигателя. Устройство для наддува двигателей внутреннего сгорания, содержащее турбонагнетатель, имеющий компрессор с воздушной линией нагнетания, соединенной с камерой сгорания двигателя через смеситель продуктов пиролиза и воздуха, и приводную паровую турбину, вход которой соединен с выходом водяной паровой полости закалочно-испарительного агрегата, а выход со смесителем паров топлива и водяного пара (см. патент РФ № 2120556, кл. F 02 B 37/00, 1998).

Однако при эксплуатации известного устройства наблюдается дымное сгорание и увеличение эффективного удельного расхода топлива на режиме разгона вследствие недостатка воздуха, ухудшение приемистости силовой установки из-за значительной инерции подвижных частей турбины и компрессора, сужение рабочего диапазона частот.

Настоящее изобретение направлено на снижение токсичности, повышение экономичности, эффективности работы двигателя внутреннего сгорания на режиме разгона, уменьшение времени разгона ротора турбокомпрессора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее турбонагнетатель, имеющий компрессор с воздушной линией нагнетания, соединенной с камерой сгорания двигателя через смеситель продуктов пиролиза и воздуха, и приводную паровую турбину, вход которой соединен с выходом водяной паровой полости закалочно-испарительного агрегата, а выход со смесителем паров топлива и водяного пара, дополнительно введен испарительный теплоаккумулирующий агрегат, содержащий корпус, в котором жестко установлены цилиндрические трубы - внешние и внутренние. Пространство между внутренними и внешними трубами заполнено теплоаккумулирующим материалом, например, из сплава алюминия и кремния, обладающего способностью накапливать большое количество энергии при нагревании, особенно при температуре плавления. Поверхность внутренних труб выполнена оребренной. В нижней части испарительного теплоаккумулирующего агрегата выполнены отверстия, в которые установлены форсунки, соединенные с водяным насосом, при этом вход паровой турбины соединен с выходом паровой полости испарительного теплоаккумулирующего агрегата посредством трубопроводов, соединенных между собой патрубком, при этом испарительный теплоаккумулирующий агрегат расположен в выпускном коллекторе.

Отличительным признаком от прототипа является то, что дополнительно введен испарительный теплоаккумулирующий агрегат, содержащий корпус, в котором жестко установлены цилиндрические трубы - внешние и внутренние. Пространство между внутренними и внешними трубами заполнено теплоаккумулирующим материалом, например, из сплава алюминия и кремния, обладающего способностью накапливать большое количество энергии при нагревании, особенно при температуре плавления. Поверхность внутренних труб выполнена оребренной. В нижней части испарительного теплоаккумулирующего агрегата выполнены отверстия, в которые установлены форсунки, соединенные с водяным насосом, при этом вход паровой турбины соединен с выходом паровой полости испарительного теплоаккумулирующего агрегата посредством трубопроводов, соединенных между собой патрубком, при этом испарительный теплоаккумулирующий агрегат расположен в выпускном коллекторе.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве прототипа показывает, что предлагаемое устройство регулирования давления наддувочного воздуха позволяет снизить недостаток воздуха на режиме разгона, тем самым повысить параметры рабочего цикла двигателя.

На чертеже представлено устройство для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания описываемой системы.

Устройство для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания содержит турбонагнетатель 3, имеющий компрессор 4 с воздушной линией нагнетания 2, соединенной с камерой сгорания двигателя через смеситель продуктов пиролиза и воздуха 1, и приводную паровую турбину 5, вход которой соединен с выходом водяной паровой полости закалочно-испарительного агрегата 16, а выход со смесителем паров топлива и водяного пара 6, также имеется испарительный теплоаккумулирующий агрегат 10, содержащий корпус 12, в котором жестко установлены цилиндрические трубы - внешние 13 и внутренние 14. Пространство между внутренними и внешними трубами заполнено теплоаккумулирующим материалом 15, например, из сплава алюминия и кремния, обладающего способностью накапливать большое количество энергии при нагревании, особенно при температуре плавления. Поверхность внутренних труб 14 выполнена оребренной. В нижней части испарительного теплоаккумулирующего агрегата выполнены отверстия, в которые установлены форсунки 8, соединенные с водяным насосом 7, при этом вход паровой турбины 5 соединен с выходом паровой полости 11 испарительного теплоаккумулирующего агрегата 10 посредством трубопроводов, соединенных между собой патрубком 17, при этом испарительный теплоаккумулирующий агрегат 10 расположен в выпускном коллекторе 9.

Устройство для регулирования давления наддува работает следующим образом. В процессе работы двигателя отработавшие газы, проходя по выпускному коллектору 9, соприкасаются с внешними цилиндрическими трубами 13, нагревая находящийся в межтрубном пространстве теплоаккумулирующий материал 15, в котором при нагревании происходит накопление тепловой энергии. На режиме разгона водяной насос 7 подает воду через форсунки 8 на внутренние оребренные стенки внутренних труб 14. Происходит процесс теплопередачи, при котором тепловая энергия горячего тела - теплоаккумулирующего материала 15 через внутренние оребренные трубы 14 передается менее нагретому телу - воде, которая в результате нагревается и превращается в пар, образовавшийся пар из паровой полости 11 через трубопроводы и соединительный патрубок 17 поступает на паровую турбину 5. В результате этого повышается давление на входе в паровую турбину 5, что соответствует повышению мощности турбины и более быстрому разгону ротора турбокомпрессора.

Организация рабочего процесса с помощью указанного устройства приводит за счет более быстрого разгона ротора турбокомпрессора к снижению недостатка воздуха на режиме разгона, тем самым повышает параметры рабочего цикла двигателя.

Похожие патенты RU2293872C2

название год авторы номер документа
АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫМ ТОПЛИВОМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ЭТОЙ СИСТЕМЫ 1996
  • Блюмкин Лев Борисович
RU2120556C1
СИСТЕМА ПИТАНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ 2004
  • Глушков Владимир Александрович
RU2269659C1
СПОСОБ ПУСКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ НА КРИОГЕННОМ ТОПЛИВЕ 2021
  • Шишков Владимир Александрович
RU2772515C1
СИСТЕМА ПИТАНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ЖИДКИМ И ГАЗООБРАЗНЫМ ТОПЛИВОМ 2005
  • Глушков Владимир Александрович
RU2285137C1
ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ 2021
  • Болотин Николай Борисович
RU2773994C1
ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ 2021
  • Болотин Николай Борисович
RU2773995C1
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА ВОДОРОДОМ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2023
  • Павлов Григорий Иванович
  • Демин Алексей Владимирович
  • Кочергин Анатолий Васильевич
  • Накоряков Павел Викторович
  • Абраковнов Алексей Павлович
RU2807901C1
СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ ТОПЛИВА И РАБОЧЕГО ТЕЛА В ПАРОСИЛОВОМ ЦИКЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2014
  • Черкасов Владимир Константинович
  • Черкасов Константин Владимирович
  • Шаратинов Александр Дмитриевич
RU2579414C1
ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ 2020
  • Болотин Николай Борисович
RU2758172C1
Микротеплоэлектроцентраль, работающая на возобновляемых источниках энергии 2016
  • Ясаков Николай Васильевич
RU2608448C1

Реферат патента 2007 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с наддувом. Изобретение позволяет обеспечить снижение токсичности, повышение экономичности и эффективности работы двигателя внутреннего сгорания. Устройство для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания содержит турбонагнетатель, имеющий компрессор с воздушной линией нагнетания, соединенной с камерой сгорания двигателя через смеситель продуктов пиролиза и воздуха, и приводную паровую турбину, вход которой соединен с выходом водяной паровой полости закалочно-испарительного агрегата, а выход со смесителем паров топлива и водяного пара. В устройство введен испарительный теплоаккумулирующий агрегат, содержащий корпус, в котором жестко установлены цилиндрические трубы - внешние и внутренние. Поверхность внутренних труб выполнена оребренной. Пространство между внутренними и внешними трубами заполнено теплоаккумулирующим материалом, например, из сплава алюминия и кремния. В нижней части испарительного теплоаккумулирующего агрегата выполнены отверстия, в которые установлены форсунки, соединенные с водяным насосом. Вход паровой турбины соединен с выходом паровой полости испарительного теплоаккумулирующего агрегата посредством трубопроводов, соединенных между собой патрубком. Испарительный теплоаккумулирующий агрегат расположен в выпускном коллекторе. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 293 872 C2

Устройство для регулирования давления наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее турбонагнетатель, имеющий компрессор с воздушной линией нагнетания, соединенной с камерой сгорания двигателя через смеситель продуктов пиролиза и воздуха, и приводную паровую турбину, вход которой соединен с выходом водяной паровой полости закалочно-испарительного агрегата, а выход со смесителем паров топлива и водяного пара, отличающееся тем, что в него дополнительно введен испарительный теплоаккумулирующий агрегат, содержащий корпус, в котором жестко установлены цилиндрические трубы, внешние и внутренние, поверхность внутренних труб выполнена оребренной, при этом пространство между внутренними и внешними трубами заполнено теплоаккумулирующим материалом, например, из сплава алюминия и кремния, причем в нижней части испарительного теплоаккумулирующего агрегата выполнены отверстия, в которые установлены форсунки, соединенные с водяным насосом, вход паровой турбины соединен с выходом паровой полости испарительного теплоаккумулирующего агрегата посредством трубопроводов, соединенных между собой патрубком, при этом испарительный теплоаккумулирующий агрегат расположен в выпускном коллекторе.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2293872C2

АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫМ ТОПЛИВОМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ЭТОЙ СИСТЕМЫ 1996
  • Блюмкин Лев Борисович
RU2120556C1
Устройство для подачи воздуха в цилиндр двигателя внутреннего горения 1936
  • Квасников А.В.
SU49654A1
Силовая установка 1982
  • Деревянченко Дмитрий Григорьевич
  • Мялковский Иосиф Петрович
  • Кондратюк Георгий Васильевич
  • Бабко Александр Порфирьевич
SU1071789A1
СИЛОВАЯ УСТАНОВКА 1989
  • Меньшиков Станислав Степанович
RU2029880C1
US 3948235 А, 06.04.1976
JP 56012035 А, 05.02.1981.

RU 2 293 872 C2

Авторы

Заяц Юрий Александрович

Бугаев Сергей Васильевич

Буробина Галина Николаевна

Петров Константин Николаевич

Даты

2007-02-20Публикация

2001-09-12Подача