Система наддува двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02B37/13 F02D23/00 

12 Изобретение относится к машиностроению, а-нменно двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом и донолнительной камерой сгорания. Целью изобретения является повышение эффективности системы наддува двигателя внутреннего сгорания путем стабилизации массового расхода в воздушном сопле дополнительной камеры сгорания. На чертеже показана схема системы наддува двигателя внутреннего сгорания. Система наддува содержит свободный турбокомпрессор 1, обводной трубопровод 2, дополнительную камеру 3 сгорания, орган 4 изменения расхода топлива, дроссель 5 первичного воздуха, воздушное сопло 6 и регулируемый дроссель 7. Турбокомпрессор 1 подсоединен через воздухонапорный патрубок 8 и газоприемное отверстие 9 к цилиндрам 10 двигателя. Обводной трубопровод 2 подключен к воздухонапорному патрубку 8 и газоприемному отверстию 9 турбокомпрессора 1. Дополнительная камера 3 сгорания и дроссель 5 первичного воздуха установлены в обводном трубопроводе 2. Орган 4 изменения расхода топлива подсоединен к форсунке 11, установленной в дополнительной камере 3 сгорания. Воздушное сопло 6 расположено соосно с форсункой 1I вблизи ее носка и подсоединено через перепускную магистраль 12 к воздухонапорному патрубку 8 турбокомпрессора 1. Регулируемый дроссель 7 установлен в перепускной магистрали 12 воздушного сопла 6 и выполнен в виде подпружиненного клапана 13, мембраны 14 и подпружиненного сильфона 15. Клапан 13 подсоединен к одной стороне мембраны 14 и установлен в перепускной магистрали 12. Подпружинепный сильфом 15 подсоединен к другой стороне мембраны 14 через пружину 16, и его внутренняя полость 17 подключена к газоприемному отверстию 9 турбокомпрессора 1, а поверхность 18 сообщена с атмосферой. В обводном трубопроводе 2 установлен дроссель 19 перепуска воздуха. Система работает следуюи иги образом. При работе двигателя на пониженных частотах вращения коленчатого вала дроссель 19 перепуска открыт настолько, что расход воздуха поддерживается не ниже величин, заданных ограничительной характеристикой турбокомпрессора 1 (проходящей вблизи границы помпажа). В зависимости от нагрузочного режима работы двигателя орган 4 изменения расхода топлива и дроссель 5 первичного воздуха открыты настолько, что благодаря надлежащему подогреву перепускаемого с воздухонапорного патрубка 8 компрессора в газоприемное отверстие 9 турбины воздуха при горении в камере 3 сгорания давление наддувочного воздуха поддерживается не ниже величин, заданных ограничительной характеристикой цилиндров 5 10 двигателя. Поток первичного воздуха, поступающий по обводному трубопроводу 2 на вход камеры 3 сгорания, проходит в лопаточный завихритель и, закручиваясь, образует зону обратных токов, в которой осуществляется основное горение и стабилизация пламени. При открытом дросселе 5 первичного воздуха приток незначительного количества воздуха через воздушное сопло 6 практические не оказывает влияния на рабочие процессы в камере 3 сгорания, однако благодаря обдуву носка форсунки 11 защищает ее от образования углеродистых отложений. На режимах работь двигателя с поминальной и околономинальной частотами вращения коленчатого вала, когда энергетической функции от камеры 3 сгорания не требуется и дроссели 19 и 5 перекрыты, а орган 4 изменения расхода топлива оставляет в форсунке И минимально возможный определяемый качеством распыливания расход топлива, необходимый для стабилизации пламени в ка.мере 3 сгорания, приток воздуха поступает только через воздушное сопло б и управляется автоматически регулируемым дросселем 7. Часть сжатого в турбокомпрессоре 1 воздуха поступает по пере |ускной магистрали 12 во входное отверстие регулируемого дросселя 7 и, проходя в зазоре между седлом и подпружиненным клапаном 13, подается по магистрали 12 в воздушное сопло 6 камеры 3 сгорания. На частичных нагрузках двигателя, когда давление в газоприемпом отверстии 9 турбины во внутренней по.:ости 17 подпружиненного сильфона 15 невелико и уравновешивающая пружина на внешней поверхности 18 в наибольшей степени сжата (благолТ,аря пружине 16 и упругости сильфона 15), т.е. клапап 13 незначительно дросселирует проходящий поток воздуха. В этом случае регулируемое давление Р, на выходе из дросселя 7 близко по величине давлению Рк в воздухонапорном патрубке 8 турбокомпрессора 1. При выходе двигателя на режимы высоких нагрузок, в том числе номинальной, усилие уравповешиваюцдей пружины на внещпей поверхности 18 уменьЕпается вследствие вызванного ростом давления Pi в газоцриемном отверстии 9, перемещения поверхности 18 сильфона 15 и равновесное положение мембраны 14 и клапана 13 создают значительное дросселирование потока воздуха, так что перепад PC- Рт уменьц:ается практически обратно пропорционально возросшей плотности сжатого турбокомпрессором 1 воздуха. В результате массовый расход воздуха в воздушном сопле 6 камеры 3 сгорания при разных нагрузках двигателя остается почти неизменным, что позволяет стабилизировать величину наименьшего расхода топлива на пнлот-пламя в камере 3 сгорания вне зависимости от нагрузочных режимов двигателя.

Формула изобретения

Система наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащая турбокомпрессор, подсоединенный через воздухонапорный патрубок и газоприемное отверстие к цилиндрам двигателя, обводной трубопровод, подключенный к воздухонапорному патрубку и к газоприемному отверстию турбокомпрессора, дополнительную камеру сгорания, установленную в обводном трубопроводе, орган изменения расхода топлива, подсоединенный к форсунке, установленной в дополнительной камере сгорания, дроссель первичного воздуха, установленный в обводном трубопроводе, воздушное сопло, расположенное соосно с форсункой вблизи ее носка и подсоединенное через перепускную магистраль к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора, и регулируемый дроссель, установленный в перепускной магистрали воздушного сопла, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем стабилизации массового расхода в воздушном сопле, регулируемый дроссель выполнен в виде подпружиненного клапана, мембраны и подпружиненного сильфона, причем клапан подсоединен к одной стороне мембраны и установлен в перепускной магистрали, подпружиненный сильфон подсоединен к другой стороне мембраны через пружину и его внутренняя полость подключена к газоприемному отверстию турбокомпрессора, а внешняя поверхность сообщена с атмосферой.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с дополнительной камерой сгорания (ДКС). Цель изобретения - повышение эффективности путем стабилизации массового расхода в воздушном сопле ДКС. Устройство содержит турбокомпрессор 1, ДКС 3, воздушное сопло б, регулируемый дроссель 7. Турбокомпрессор подключен к цилиндрам 10 ДВС. Регулируемый дроссель 7 перепускает воздух из турбокомпрессора 1 в воздушное сопло 6 в зависимости от давления наддува и противодавления газов перед турбокомпрессором 1. 1 ил.