Способ работы силовой установки Советский патент 1986 года по МПК F02G5/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестрое нию, а конкретно к способам использования тепла отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение надежности силовой установки с использованием тепла отработавших газов двигателя для получения холода и использования этого холода для глубокого охлаждения наддувочного воздуха. Надежность достигается путем снижения температуры отработавших газов перед турбокомпрессором наддува при подмешивании к ним отработавшего возду са, используемого в качестве хладагента в холодильной установке.

На чертеже представлена схема силовой установки, при помощи которой реализуют предлагаемьм способ работы

Двигатель внутреннего сгорания силовой установки включает составной поршень 1, цилиндр 2, выпускной коллектор 3, теплообменник 4 вьсшопных газов турбины турбокомпрессора 3, ко лодршьный агрегат 6, дополнительный теплообменник 7.

Цилиндр 2 состоит из подпоршне- вой полости 8 и надпоршневой полости 9, в которую входят впускные и выпускные каналы 10, а также форсунка (не показана) подачи топлива.

Двигатель содержит также дополнительную гильзу 11, подсоединенную снизу к цилиндру 2, в которой уста- новлён ползун 12, являющийся частью составного поршня 1. К подпоршневой полости 8 подсоединен выпускной патрубок 13 с клапаном 14 и впускной

.патрубок 15 с клапаном 16. 1

Турбокомпрессор 5 содержит комп- рессор 17, трубопровод 18 подачи сжатого наддувочного воздуха в двигатель, турбину 19, а также приводной элемент 20 объемного нагнетателя хладагента холодильного агрегата 6, которьй включает также трубопроводы 21, дроссельньй вентиль 22, охладитель 23, конденсатор 24.

Теплообменник 4 содержит канал 2 подвода выхлопных газов от турбины 19, канал 26 отвода газов из теплообменника 4 и трубопровод 27 отвода сжатого и нагретого атмосферного воздуха.

Дополнительный теплообменник 7 предусмотрен для подогрева- атмосфер

ного воздуха перед сжатием и включает, кроме отверстия, подсоединенного к каналу 26, по которому поступа ют газы от теплообменника 4., канал 28 отвода газов из дополнительного теплообменника 7, а также впускной патрубок 29 подачи атмосферного

воздуха

Из дополнительного теплообменника 7 через впускной патрубок 15 воздух подают в подпоршневую полость 8.

Силовая установка работает следующим образом.

Наддувочный воздух после сжатия в компрессоре 17 подают по трубопроводу 18 для обдува двигателя и отвода тепла от некоторых его деталей (форсунка, клапан, поверхность головки цилиндров). При этом наддувочный воздух нагревается и затем поступает в охладитель 23 холодильного агрегата 6. Приводной элемент 20 объемного нагнетателя х-олодильного агрегата подает хладагент по трубопроводу 21 в конденсатор 24, а затем на вентиль 22, где происходит дросселирование потока хладагента и снижение его температуры. В охладителе 23 происходит отбор тепла от наддувочного воздуха испаряющимся хладагентом, при этом температуру наддувочного воздуха можно понизить до 20°С и ниже. Испаряющийся хладагент направляют в конденсатор 24, а охлажденный наддувочный воздух поступает после охладителя 23 через впускной клапан 10 в надпоршневую полость 9. Затем в цилиндре 2 происходит сжатие поступившего воздуха, впрыск топлива форсункой, сгорание рабочей смеси и совершение остальных циклов работы. Отработавшие газы из цилиндра 2 через вьшускной клапан 10 поступают в вьтускной коллектор 3, смешиваются со сжатым воздухом, посту- паюЕцим в качестве добавки из под- поршневой полости 8, и поступают в турбину 19 для совместного расщире- ния. В компрессоре 5 происходит сжатие наддувочного воздуха, поступающего из атмосферы.

Выхлопные газы из турбины 19 по трубопроводу 25 поступают в теплообменник 4, где отдают тепло сжатому воздуху, а после теплообменника 4 поступают по трубопроводу 27 в до

полнительный теплообменник 7, где подогревают атмосферный воздух перед сжатием в подпоршневой полости.

Атмосферный воздух, подаваемый в подпоршневую полость 8 через патру-- бок 15 и клапан Ю, подогревают, кроме того, в конденсаторе 24 теплом испаряющегося хладагента. В подпоршневой полости 8 подогретый воздух вначале расширяется, перемещая составной поршень 1 вверх на тактах сжатия и вьшуска, а перед подачей в турбину сжимается при движении порш- ,ня 1 вниз (рабочий ход и впуск) до давления, превышающего давление на

:вьшуске из цилиндра на 0,2-0,3 кгс/см В теплообменнике 4 воздух нагревают

2244284

Тёплом выхлопных газов турбины и направляют по трубопроводу 26 на вход колеса турбины 19 в качестве добавки к поступающим в нее отрабо5 тавшим газам. При этом сжатый воздух смешивается с отработавшими газами из цилиндра 2, имеющими более вы- Гсокую температуру. Такое смешивание газов перед турбиной снижает темпе10 ратуру перед ту; биной и увеличивает количество рабочего тела, поступающего в турбину. Мощность турбины используется на сжатие наддувочного воздуха двигателя, вьфабатываемая в

15 турбине дополнительная энергия исполь зуется для сжатия хладагента в привод чом элементе холодильного агрегата.

Редактор М.Келемеш

Составитель М.Файн

Техред Г.Гербер Корректор В.Синицкая

1901/29

Тираж 523 Подписное ВНИИПИ Государственного ко.хитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4