Четырехтактный дизель с газотурбинным наддувом Советский патент 1988 года по МПК F02D17/04 F02B3/04 

113

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение при- емистости и экономичности.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого дизеля; на фиг. 2 - турбина с вариантом исполнения одного межлопаточного канала глухим, диаметраль- ный разрез.

Дизель содержит отключаемую группу цилиндров с впускным 1 и выпускным 2 коллекторами, охладителем 3 наддувочного воздуха, компрессором 4 и турбиной 5 турбокомпрессора.

Постоянно работающая группа цилиндров содержит впускной 6 и выпускной 7 коллекторы, охладитель 8 наддувочного воздуха, турбину 9 и компрессор 10 турбокомпрессора. Трубопровод II для подачи на турбину отключаемого ряда цилиндров дополнительного рабочего тела одним концом соединен с межлопаточным каналом соплового аппа- рата 12 турбины 5, а другим - с выпускным коллектором 7 постоянно работающей группы цилиндров. Уравнительный трубопровод 13, в котором установлен обратный клапан 14, соеди- няет выпускной коллектор 2 отключаемой группы цилиндров с одним из меж- лопаточных каналов соплового аппара та 15 турбины постоянно работающей группы цилиндров.

Трубопроводы 11 и 13, направляющие потоки газа на рабочие колеса турбин, подсоединены к межлопаточньгм каналам, отделенньм от газоподводящих улиток заглушкой 16 (фиг. 2).

Дизель работает следующим образом.

На режимах холостого хода и малых нагрузок отключаемая группа цилиндров не работает. Газ из отключаемой груп. пы цилиндров в коллектор 2 не посту- пает. Цилиндры постоянно работающей группы нагружены, причем индикаторная мощность этих цилиндров может быть доведена до мощности, соответствующей номинальному режиму. Основная масса продуктов сгорания, поступающих из работающих цилиндров в коллектор 7, попадает в турбину 9. Некоторая незначительная часть газов по трубопроводу 11 подводится в один межло- паточный канал соплового аппарата 12 Этот канал заглушкой 16 отделен от газоподводящей улитки. Поскольку давление в зазоре между рабочим колесом турбины 5 и сопловым аппаратом 12 существенно ниже давления в коллекторе 7, газ из соплового канала, к которому подключен трубопровод 11, вытекает с большой скоростью на рабочее колесо турбины 5. Это вызывает вращение рабочего колеса. Вся мощность, развиваемая турбиной турбокомпрессора отключаемой группы цилиндров на этом режиме, расходуется на преодоление сил трения в подшипниках, трения дисков компрессора и турбины о воздух и газ.

Таким образом, несмотря на то, что отключаемая группа цилиндров не работает, ротор KOMiii cccopa 4 этого ряда вращается, часто. вращения зависит от количества подведенной с газом энергии. При включении в работу цилиндров отключаемой груп пы благодаря тому, что ротор турбины 5 постоянно вращается уменьшаются время пе-. реходного процесса и перерасход топлива. При работе цилиндров обоих рядов с одинаковой нагрузкой газ по трубопроводу I1 все равно поступает в межпопаточный канал соплового аппарата 12 турбины 5, так как при равенстве давлений в коллекторах 2 и 7 давление в зазоре между сопловым аппаратом 12 и рабочим колесом меньше давления в коллекторе 7.

Если не принять специальных мер, при работе всех цилиндров расход газа через турбины 5 и 9 окажется различным, что приведет к различным в частотах вращения роторов турбоком ,- прессоров и параметров наддувочного воздуха по правому и левому рядам.

Для обеспечения равенства расхода газа через турбины обоих турбокомпрессоров при работе всех цилиндров двигателя коллектор 2 соединен уравнительным трубопроводом 13 с одним межлопаточным каналом соплового аппарата 15 турбины 9.

При работе всех цилиндров двигателя расход газа через трубопроводы 11 и 13 одинаковый, так как одинаковы параметры состояния газа в коллекторах 2 и 7 и радиальных зазорах между рабочими колесами турбин и сопловыми аппаратами 12 и 15.

При отключении группы цилиндров не происходит движения газа по трубопроводу 13 от турбины 9 и выпускному коллектору 2, так как в трубопроводе

1

имеется самодействующий обратный кла пан 14, пропускающий газ только в од ном направлении - от коллектора 2 к турбине 9.

Вариант исполнения дизеля может быть таким, что трубопроводы 11 и 13 подвода дополнительного рабочего тела к турбинам соединены со штуцерами установленными в корпусах турбин и имеющими сопловые отверстия, направ ленные на лопатки рабочего колеса. В некоторых случаях такое решение может быть конструктивно проще, чем подвод газа в межпопаточный канал соплового аппарата.

Использование предлагаемого дизеля позволяет повысить его приемистость с отключаемой группой цилиндров и двумя турбокомпрессорами, а также уменьшить расход топлива на 0,5-1% при переходных процессах, воз никающих в момент включения в работу ранее отключенной группы цилиндров.

Формула изобретения

10

702744

и впускным коллекторами, трубопровод

подачи дополнительного рабочего тела . на турбину турбокомпрессора отключа-

g емой группы цилиндров, отличающийся тем, что, с целью повышения приемистости и экономичности, дизель снабжен дополнительным трубопроводом с обратным клапаном, трубопровод подачи дополнительного рабочего тела подсоединен одним концом к межлопаточному каналу соплового аппарата турбины турбокомпрессора отключаемой группы цилиндров и другим концом к выпускному коллектору постоянно работающей группы цилиндров, а один межлопаточный канал турбины турбокомпрессора постоянно работающей группы подсоединен дополнительным трубопроводом с обратным клапаном к вьшускному коллектору отключаемой группы цилиндров, причем один из меж- лопаточных каналов соплового аппарата каждого турбокомпрессора выполнен глухим и примыкающим к минимальному сечению газоподводящей улитки.

15

20

25

Изобретение относится к автома тическому регулированию двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить приемистость и экономичность. Трубопровод 11 для подачи на турбину отключаемого ряда идлиндров дополнительного рабочего тела одним концом соединен с межлопаточным каналом соплового аппарата 12 турбины 5, а другим - с выпускш П коллектором 7 по стояино работающей 1 руппы цилиндров. Уравнительный трубопровод 13, в котором установлен обратный клапан 14, соединяет выпускной коллектор 2 отключаемой группы цилиндров с одним из межлопаточных каналов соплового аппарата 15 турбины постоянно работающей группы цилиндров. Трубопроводы 11 и 13, направляющие потоки газа на рабочие колеса турбин, подсоединены к межлопаточным каналам, отделенным от газоподводящих улиток заглушкой. При включении в работу цилиндров отключаемой группы благодаря тому, что ротор турбины 5 постоянно вращается, л-меньшаются время переходного процесса и перерасход топлива. При работе всех цилиндров двигателя расход газа через трубопроводы II и 13 одинаков, т.к. одинаковы параметры состояния газа в коллекторах 2 и 7 и радиальных зазорах ме/еду рабочими колесами тур- бин и согшовыми аппаратами 12 и 15. При отключении группы цилиндров отсутствует движение газа по трубопроводу 13 от турбины 9 к выпускному коллектору. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 1C (Л 00 о ГчЭ 4

1. Четырехтактный дизель с газотурбинным наддуве, содержащий постоянно работающую и отключаемую группы цилиндров, каждая из которых снабжена свободным турбокомпрессором, снабженным газоподводящей улиткой и лопаточным сопловым аппаратом радиальной турбины и соединенным с вьтускным

ВНЮШИ Заказ 385/30

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 2

Тираж 505

Подписное