Способ работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F02B37/00 F02B41/00 

2.Способ поп, 1,отпичаю - ш и и с я тем, что копичество огбирае мого воздуха изменяют пропорционально аавпению наддувочного воздуха.

3.Спосх)б по пп. 1 и 2, о т п и чающийся тем, что аккумупированную часть воздуха перед возвращением,

в ципиндр подогревают отработавшими

газами.

4. Способ по п. 1, отличаю -

щ и и с я тем, что возвращение в цилиндр аккумулированной части воздуха осуществляют тангенциально относительно стенок цилиндра.

1. СПОСОБ РАБОТЫ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО ОГОРАНИЯ путем заполнения ципиндра наодувочным воздухом, сжатия воздуха в цилиндре, подачи топлива в конце сжатия воздуха в цилйЬдре, сгорания топливовоздушной смеси, расшире ния продуктов сгорания на рабочем ходе отбора избыточного воздуха, подачи его вместе с продуктами сгорания в форсажную камеру, сжигания дополнительного топлива и направления из нее отработавших газов для расширения в fурбине, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, избы-, точный воздух перец подачей в форсажную камеру отбирают цпя подачи в цилиндр с наддувочным воздухом, затем в процессе сжатия воздуха в цилиндре вплоть до момента начала подачи топлива часть воздуха аккумулируют в дополнительном объеме, а на рабочем ходе после окончания подачи топлива аккумулированную часть воздуха возвращают в цилиндр и перемешивают с продуктами сгорания. rs fsi

1

Изобретение относится к мащиностроению, а именно двигатепестроению, и, в частности, к способам работы двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом и с дополнительной камерой сгорания.

Известны способы работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания путем заполнения цилиндра наддувоч-ным воздухом, сжатия воздуха в цил.индре, подачи топлива в конце сжатия воздуха в цилиндре, сгорания топливовоздущной смеси, расширения продуктов сгорания на рабочем ходе, отбора избыточного воздуха, подачи его вместе с тфодуктами сгорания в форсажную камеру, сжигания в ней дополнительного топлива и направления из нее отработавших газов для расширения в турбине Cl3.

Одним из недостатков известных способов работы двигателя является то, что избыточный воздух отбирают от дополнительного источника сжатого воздуха. Это приводит к ухудшению удельных показателей и к снижению эффективности работы двигателя.

Цепь изобретения - повышение эффективности работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.

Для достижения поставленной цели в способе работы четырехтактюго двигателя внутреннего сгорания путем заполнени цилиндра наддувочным воздухом, сжатия воздуха в цилиндре, подачи топлива в конце сжатия воздуха в цилиндре, сгорания топливовоздушной , расширение продуктов сзгорания на рабочем ходе, бтбора избыточного воздуха, подачи его вместе с продуктами сгорания в форсажную камеру,, сжигания в ней дополнитель ного топлива и направления из нее отработавших газов для расширения в турби.не, избыточный воздух перед подачей в форсажную камеру отбирают для подачи в

цилиндр с наддувочным воздухом, затем в процессе сжатия воздуха в цилиндре вплоть до момента, начала подачи топлива часть воздуха аккумулируют в дополнительном объеме, а на рабочем ходе после окончания подачи топлива аккумулированную часть воздуха возвращают в ципиндр и перемешивают с продуктами сгорания.

При этом количество отбираемого воздуха изменяют пропорционально давлению наддувочного воздуха

Причем аккумулированную часть воздуха перед возвращением в цилиндр подогревают отработавшими газами.

Кроме того, возвращение в цилиндр аккумулированной части воздуха осуществляют тангенциально относительно стенок цилиндра.

На чертеже показана схема двигателя, работа которого осуществляется по предлагаемому способу.

Двигатель содержит коленчатый вал 1 шатун 2, поршень 3, цилиндр 4, камеру

5 сжатия, выпускной клапан 6, впускной

впускной клепан 7 и крышку 8 цилиндра. В последней- выполнен дополнительный объем 9, сообщаемый с камерой 5 сжатия через перепускной кпапан 10, снабженный функциональными связями 11 и 12 соответственно по давпению наддува и фазам вращения коленчагого вапа. Двигатель содержит также трубопровод 13 впуска, компрессор 14,

ротор 15 которого жестко соединен с ротором 16 турбины 17, и форсажную камеру 18, снабженную устройством 19 топливоподачи и установленную в выпускном трубопроводе 20 перед турбиной 17.

Вал 21 ротора турбокомпрессора кинематически связан при помоши передачи 22 с коленчатым вапом 1 двигателя. Предлагаемый способ ос тцествпяется следующим образом.

При работе двигателя через впускной трубопровод 13 и клапан 7 осутцествпяют запопнение ципиндра 4 наддувочным воздухом повышенного давления, обеспечиваемым компрес(;хэром Д4. Затем в конце процесса сжатия воздуха в цилиндре 4 осуществляют подачу топлива в камеру 5 и сгорание в ней топливовоздушной смеси. Далее происходит расширение продуктов сгорания на рабочем ходе, отбор избыточного воздуха, подача его вместе с продуктами сгорания в форсажную камеру 18, сжигание в ней дополнительного топлива и направление из нее отработавших газов для расширения в турбине 17. Для повышения эффективности избыточный воздух перед-jnoдачей в форсажную камеру отбирают сначала для подачи в цилиндр 4 с наддувочным воздухом. В ковн де заполнения цилиндра 4 клапан 7 закрывается, а перепускной клапан 10 с момента достижения заданной величины наддува, контролируемой функциональной связью 11, начинает подключать в процессе сжатия дополнительный объем 9 к камере 5 сжатия с продолжительностью обусловленной фазовой связью 12. При этом в процессе сжатия воздуха в цилиндре 4, вплоть до момента начала подачи топлива, часть воздуха аккумулируют в дополнительном объеме 9. В конце сжатия воздуха 11Ьрепускной клапан 10 закрывается, а в камеру 5 сжатия подается топливо. На рабочем ходе после окончания подачи топлива в конце основного периода горения (40-50 поворота коленчатого вала после верхней мертвой точки) при помоши фазовой связи 12 клапан 1О вновь открывается. В результате этого аккумулированная в дополнительном объеме 9 часть воздуха возврюищется в цилиндр 4 и в камере 5 сжатия перемешивается с продуктами сгорания. Возвращение в цилиндр 4 аккумулированной части воздуха осуществляют тангенциально относительно стенок цилиндра 4.

В конце расширения откръ1вается выпускной клапан 6 и смесь продуктов сгорания с избыточнътм наддувочнъ1м возду

0 хом по трубопроводу 20 направляется в форсажную камеру 18 для сжигания дополнительного количества топлива, подаваемого устройством 19. Далее отработавшие газы с повышенной энергией по5даются в турбину 17, где, расширяясь на лопатках ротора 16, сообщают последнему избыточную мощность, значительная часть которой передается от вала -21 ротора турбокомпрессора при помощи ки0нематической передачи 22 коленчатому валу 1 двигателя.

Для дальнейшего повышения эффективности работы двигателя и снижения удель 5ного расхода дополнительного топлива в форсажной камере 18 количество отбираемого воздуха изменяют пропорционально давлению наддувочного воздуха, а перед возвращением в цилиндр аккумулированную часть воздуха подогревают отработавшими газами после расширения их в турбине 17.

Таким образом, предлагаемый способ работы .четырехтактного двигателя может обеспечить повышение эффективности, путем повышения индикаторного КПД поршневой .части двигателя, отказа от применения автономного источника попучения избыточного воздуха, а также за счет утилизации тепла отработавших газов.