Устройство для наддува двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК F02B37/00 F02P7/08 

00

о

00 СП Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройству двигателей внутреннего сгорания с наддувом, в частности к устройствам для запуска двигателя с высоким над дувом : и пониженной степенью сжатия Известны устройства для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащие турбокомпрессор с вспомогательным пусковым приводом и допол нительную камеру сгорания, подключенную к его газоприемному корпусу и сообщенную с воздухонапорным патрубком при помощи обводной трубы. Пусковой привод турбокомпрессора выполнен в виде электромотора. Если двигатель выполнен с низкой степень сжатия (менее 12), то перед его запуском : приводят во вращение турбокомпрессор при помопш электромото ра. Воздух, сжимаемый в компрессоре перепускают по обводной трубе в дополнительную камеру сгорания, сжига ют в ней топливо и направляют продукты сгорания в турбину. Турбокомпрессорная : группа работает при этом поЦИКЛУ замкнутой газотурбинной установки. После того, как число оборотов турбокомпрессора повмсится и давление, развиваемое компрессором, станет достаточным для об печения воспламенения топлива, впры киваемого в сжатый заряд цилиндра, производят запуск двигателя Cl. Однако так как электромотор для запуска должен преодолеть инерцию ротора турбокомпрессора и в начальный период запуска обеспечить сжати воздуха в турбокомпрессоре, он должен быть рассчитан на сравнительно большую мощность и механизмы его по соединения к ротору турбокомпрессор также сравнительно сложны. Известны также устройства для запуска турбокомпрессорных групп, у которых в качестве пускового привода используют вентилятор с электроприводом, подключенный своим напорным патрубком к трубе подачи сжа того воздуха в камеру сгорания, подключенную к газоприемному корпус турбины..Перед запуском турбокомпрессорной группы запускают вентилят сжатый в нем воздух поступает по трубе в дополнительную камеру сгора ния, а продукты сгорания из нее в турбини. Турбина начинает вращать ся и турбокомпрессорная группа запускается по циклу замкнутой газотурбинной установки С23. Для того, чтобы вентилятор обеспечил запуск турбокомпрессорной группы, мощность его привода также должна быть высока. Кроме того, узел подключения вентилятора к обводной трубе создает в ней дополнительное сопротивление, приводящее к потерям напора при работе двигателя под нагрузкой. Целью изобретения является снижение энергозатрат на запуск. Для достижения поставленной цели в предлагаемом устройстве вспомогательный пусковой привод турбокомпрессора выполнен в виде источника сжатого воздуха и подсоединенного к нему сопла эжектора, размещенного в обводной трубе. Источник сжатого воздуха может быть выполнен в виде резервуара, снабженного ручным вентилем. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Двигатель внутреннего сгорания 1 (дизель с пониженной степенью сжатия) снабжен турбокомпрессором, соСТОЯ1ЦИМ из турбины 2 и компрессора 3, расположенных на общем валу 4. Газоприемный корпус 5 турбокомпрессора и его воздухонапорный патрубок 6 сообщены между собой при помощи обводной трубы 7. К газоприемному корпусу 5 подключена дополнительная камера 8 сгорания, сообщенная с воздухонапорным патрубком при помощи обводной трубы 7. Топливо во вспомогательную камеру сгорания подается из вспомогательной топливной системы, а при работающем двигателе в нее поступают его отработавщие газы. В обводной Т1)убе размещено сопло 9 эжектора, подсоединенное к источнику сжатого воздуха, вьшолненному в видч резервуара 10, отделенного от сопла при помощи регулятора 11 давления, который может быть выполнен в виде ручного вентиля. Эжектор с источником сжатого воздуха выполняет функции вспомогательного пускового привода турбокомпрессора. Для смазки турбокомпрессора в период его запуска и подачи топлива во вспомогательную камеру сгорания предусмотрен вспомогательный электромотор 12, приводящий во вращение масляный насос 13 и топливный насос

14. После запуска дизеля вспомогательный; электромотор отключают и при помощи переключателя 15 обеспечивают смазку турбокомпрессора от насоса 16. Топливо к дозатору 17 в этом случае пг-тупает от насоса 18. Оба насоса приводятся во вращение двигателем. В систему циркулядии масла через подшипники 19 турбокомпрессора включен маслянЕ бак 20. Вместо бака может также использоваться картер двигателя. В топливной системе предусмотрен топливный резервуар 21,

Перед запуском двигателя соединяют сопло 9 эжектора с резервуаром 10. Под действием истечения сжатого воздуха из сопла создается эжекционный эффект и воздух просасывается через межлопаточные каналы компрессора 3 и нагнетается через камеру сгорания в турбину 2, вызывая ее вращение. По мере увеличения скорости вращения турбины увеличивается давление воздуха на выходе из компрессора. Это избыточное давление суммируется с разностью давлений лР, создаваемой эжектором. В связи с этим величина ДР, необходимая для запуска, может быть сравнительно небольшой и составлять величину около 0,015 бар, т.е. величину, достаточную для создания течения воздуха через дополнительную камеру сгорания. После раскрутки

турбокомпрессорной группы до оборотов, обеспечивающих давление сжатого воздуха, необходимое для воспламенение топлива в цилиндрах дизеля,

приводят во вращение его коленчатый вал и перекрывают подачу воздуха в эжектор. Сжатый воздух из компрессора поступает частично в обводную трубу и частично в дизель, а в камере сгорания происходит подмешивание отработавших газов дизеля к продуктам сгорания в ней. Двигатель может работать с нагрузкой. В результате того, что требуемый

перепад давлений для запуска невелик, а сопло создает в обводной трубе минимальное сопротивление, энергозатраты на запуск снижаются. Кроме того, источник разности давлений

сравнительно прост конструктивно, а резервуар сжатого воздуха может быть небольшим.

В случае невоспламенения или плохого зажигания в камере.сгорания для повторных запусков нет необходимости затрачивать энергию на раскрутку ротора турбокомпрессора, что дополнительно снижает затраты энергии. Предлагаемое устройство в результате заданного направления течения исключает также заброс отработавших газов на всасывание двигателя по обводной трубе, выполняя роль аэродинамического диода.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАДЦУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, со--««V-/ держащее турбокомпрессор с вспомогательным пусковым приводом и дополнительную камеру сгорания, подключенную к его газоприемному корпусу и сообщенную с воздухонапорным патруб ком при помощи обводной трубы, о-тличающееся тем, что, с целью снижения энергозатрат на запуск, вспомогательный пусковой привод турбокомпрессора вьтолнен в виде источника сжатого воздуха и подсоединенного к нему сопла эжектора, размещенного в обводной трубе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник сжатого воздуха выполнен в виде резервуара, снабженного вентилем. СУ)