ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F02G5/02 F02B47/02 F02B37/00 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в автомобильных, тракторных, судовых и стационарных ДВС.

Известен ДВС с продолженным расширением продуктов сгорания топлива и работающий с подводом теплоты в рабочем цикле при постоянном объеме, при постоянном давлении, со смешанным подводом теплоты [Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. В.П.Алексеев и др./ Под общ. ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.] и содержащий коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, рабочий цилиндр, головку с установленными в ней газораспределительными клапанами, впускной и выпускной коллектор и турбокомпрессор. Воздух поступает на вход турбокомпрессора, имеющего привод от турбины, вращаемой отработавшими газами, с давлением, близким к атмосферному. Недостатком такого ДВС является неполное использование теплоты отработавших газов.

Известен ДВС с продолженным расширением продуктов сгорания топлива и работающий с подводом теплоты в рабочем цикле при постоянном объеме, при постоянном давлении, со смешанным подводом теплоты [SU 731007, F02B 37/00, 1980, 3 с.] и содержащий коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, цилиндр, впускной и выпускной клапан, впускной и выпускной коллекторы, турбокомпрессор, а также впрыск воды в выпускной коллектор.

Недостатком такого ДВС является низкая скорость парообразования при впрыске воды.

Технической задачей данного изобретения является использование теплоты продуктов сгорания топлива для повышения скорости парообразования при впрыске воды в выпускной коллектор, что приведет к более быстрому увеличению энтальпии продуктов сгорания топлива по сравнению с прототипом.

Техническая задача решается в двигателе внутреннего сгорания, содержащего коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, рабочий цилиндр, головку с установленными в ней газораспределительными клапанами, впускной и выпускной коллектор, турбокомпрессор, форсунку для впрыска воды в продукты сгорания топлива, установленную в выпускном коллекторе между выпускным клапаном и турбиной, трубопровод подвода воды к форсунке, снабженный регенератором теплоты продуктов сгорания топлива во внутреннюю энергию воды.

Новизна изобретения заключается в том, что вода подводится к форсунке и впрыскивается в перегретом состоянии через трубопровод, снабженный регенератором теплоты продуктов сгорания топлива во внутреннюю энергию воды.

При впрыске перегретой воды ее испарение интенсифицируется за счет внутреннего подвода теплоты, что ведет к увеличению скорости возрастания энтальпии отработавших газов, поступающих на вход турбины, что ведет к росту давления наддува турбокомпрессора.

На чертеже изображена схема ДВС предлагаемой конструкции.

ДВС содержит, по меньшей мере, коленчатый вал 1, шатун 2, поршневой палец 3, поршень 4, цилиндр 5, впускной клапан 6, выпускной клапан 7, впускной коллектор 8, выпускной коллектор 9, турбокомпрессор 10, форсунку для впрыска воды 11 и трубопровод 12 подвода воды к форсунке и регенератор теплоты продуктов сгорания топлива 13.

Работает предлагаемый ДВС с продолженным расширением продуктов сгорания топлива и работающий с подводом теплоты в рабочем цикле при постоянном объеме, при постоянном давлении, со смешанным подводом теплоты следующим образом.

Атмосферный воздух подается к компрессору турбокомпрессора 10 и нагнетается им во впускной трубопровод 8, откуда через впускной клапан 6 попадает в цилиндр 5 в процессе движения поршня 4 от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). Далее, при закрытых впускном и выпускном клапанах 6 и 7 следует такт сжатия при движении поршня 4 от НМТ к ВМТ и затем такт расширения при движении поршня от ВМТ к НМТ и такт выпуска продуктов сгорания топлива при движении поршня от НМТ к ВМТ при открытом выпускном клапане 7. При движении продуктов сгорания топлива по выпускному коллектору 9 в них через форсунку 11 впрыскивается вода, подведенная по трубопроводу 12 и предварительно перегретая в регенераторе теплоты продуктов сгорания топлива 13, которая испаряется за счет избытка своей внутренней энергии, за счет подвода теплоты от отработавших газов и горячих поверхностей выпускного коллектора. На колесе турбины турбокомпрессора парогазовая смесь совершает работу, понижая при этом свое давление до атмосферного.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, цилиндр, впускной и выпускной клапаны, впускной и выпускной коллекторы, турбокомпрессор, форсунку для впрыска воды в выпускной коллектор и трубопровод подвода воды к форсунке согласно изобретению трубопровод подвода воды снабжен регенератором теплоты продуктов сгорания топлива, а впрыск воды в выпускной коллектор осуществляется в перегретом состоянии. Изобретение обеспечивает повышение скорости парообразования при впрыске воды в выпускной коллектор и увеличение энтальпии продуктов сгорания топлива. 1 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий коленчатый вал, шатун, поршневой палец, поршень, цилиндр, впускной и выпускной клапаны, впускной и выпускной коллекторы, турбокомпрессор, форсунку для впрыска воды в выпускной коллектор и трубопровод подвода воды к форсунке, отличающийся тем, что трубопровод подвода воды снабжен регенератором теплоты продуктов сгорания топлива, а впрыск воды в выпускной коллектор осуществляется в перегретом состоянии.