Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК F02B29/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к системам охлаждения двигателей с утилизацией энергии отработавших газов.

Цель изобретения - повышение экономичности путем утилизации энергии отработавших газов.

На чертеже изображена схема двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с крышкой 2 и ребрами 3 воздушного охлаждения, впускной трубопровод 4, подключенный к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора 5 через охладитель 6 наддувочного воздуха, выпускной трубопровод 7, подключенный к газовпускному патрубку турбокомпрессора 5, утилизационную турбину 8, снабженную патрубком 9 выпуска отработавших газов и соединенную при помощи газовой магистрали 10 с выхлопным патрубком турбокомпрес- сора 5, и нагнетатель 11 воздуха, уста- ной турбиной 8. Напорный трубопровод 12 ной турбиной 8. Напорный турбопровод 12 нагнетателя 11 воздуха выполнен разветвленным. Одна его ветвь подключена к ох- лаждаемым поверхностям двигателя в виде ребер 3 воздушного охлаждения и снабжена на своем выходном срезе активными соплами 13 эжектора, пассивные сопла 14 которого сообщены с атмосферой. Вторая ветвь напорного трубопровода 12 выполнена с установленными в ней органом 15 регулирования проходного сечения ветви и охладителем 6 наддувочного воздуха и подключена выходным срезом к патрубку 9 выпуска отработавших газов утилизационной турбины 8 с образованием первого допол- нительного эжектора, пассивное сопло которого выполнено в виде части патрубка 9 выпуска отработавших газов. Орган 15 регулирования проходного сечения ветви снаб0

5 0 5 0 5

жен блоком 16 управления. На входе в охладитель 6 наддувочного воздуха установлен второй дополнительный эжектор 17, активное сопло которого выполнено в виде участка второй ветви, а пассивное связано с окружающей средой, и на выходе их охладителя 6 установлен диффузор 18.

Двигатель работает следующим образом.

Отработавшие газы из цилиндра 1 по выпускному трубопроводу 7 поступают в турбину турбокомпрессора 5 и из нее по газовой магистрали 10 в силовую турбину 8, которая вращает нагнетатель 11 охлаждающего воздуха. Сжатый нагнетателем 11 воздух подается по напорному трубопроводу 12 в две ветви. По одной ветви к активным соплам 13 эжектора и из них обдувает ребра 3 воздушного охлаждения цилиндра 1 и крышки 2, при этом энергия затопленной струи воздуха, истекающего из сопла 13 используется для создания дополнительного потока воздуха из атмосферы при помощи эжектирования его через пассивное сопло 14. По второй ветви сжатый в нагнетателе 11 воздух через регулирующий орган 15, управляемый с помощью блока 16, подается в охладитель 6 наддувочного воздуха, куда дополнительно эжек- тируется с помощью второго дополнительного эжектора 17 воздух из атмосферы. Нагретый в охладителе 6 сжатый воздух на выходе из охладителя сжимается в диффузоре 18 и по второй ветви поступает в первый дополнительный эжектор. За счет подачи сжатого воздуха за патрубком выпуска утилизационной турбины 8 создается разрежение, что обеспечивает улучшение условий работы утилизационной турбины 8. Наддувочный воздух, сжатый в компрессоре турбокомпрессора 5, охлаждается в охладителе 6 наддувочного воздуха и поступает по впускному трубопроводу 4 в цилиндр 1 двигателя, обеспечивая возможность сжигания впрыскиваемого в цилиндр топлива, расширение продуктов сгорания и выпуск отработавших газов в выпускной трубопровод 7. Утилизация энергии отработавших газов в утилизационной турбине 8 обеспечивает дополнительное охлаждение элементов двигателя, снижая их тепловую напряженность, и повышает степень охлаждения наддувочного воздуха, что позволяет уменьшить потери на сжатие воздуха в цилиндре и повысить эффективность использования теплоты, подведенной с топливом.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с крышкой, впускной трубопровод, подключенный к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора через охладитель наддувочного воздуха, выпускной трубопровод, подключенный к газовпускному патрубку турбокомпрессора, утилизационную турбину, снабженную патрубком выпуска отработавших газов и соединенную при помощи газовой магистрали с выхлопным патрубком турбокомпрессора, и нагнетатель воздуха, установленный на одном валу с утилизационной турбиной и подключенный при помощи напорного трубопровода к охлаждаемым элементам двигателя и к охладителю наддувочного воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем увеличения степени утилизации энергии отработавших газов, двигатель снабжен блоком управления системы воздухоснабжения, напорный трубопровод нагнетателя воздуха выполнен разветвленным, одна ветвь подключена к охлаждаемым поверхностям двигателя и выполнена в виде активных сопл эжектора, чщссивные сопла которого сооб0 щены с атмосферой, а вторая выполнена с установленным в ней охладителем наддувочного воздуха и подключена выходным срезом к патрубку выпуска отработавших газов утилизационной турбины с образованием первого дополнительного эжектора, активное сопло которого выполнено в виде участка второй ветви, а пассивное сопло выполнено в виде участка патрубка выпуска отработавших газов, причем во второй ветви между нагнетателем и охладителем

0 последовательно установлены орган регулирования проходного ее сечения, связанный с блоком управления системы воздухоснабжения, и второй дополнительный эжектор, активное сопло которого выполнено в виде участка этой ветви, а пассивное связано с окружающей средой, и между охладителем и патрубком выпуска утилизационной турбины установлен диффузор.

5

5

Изобретение относится к машиностроению и обеспечивает повышение экономичности двигателя путем утилизации энергии отработавших газов. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с крышкой 2 и ребрами 3 воздушного охлаждения, впускной трубопровод 4, подключенный к воздухонапорному патрубку турбокомпрессора 5 через охладитель 6 наддувочного воздуха, выпускной трубопровод 7, утилизационную турбину 8, снабженную патрубком 9 выпуска отработавших газов и соединенную при помощи газовой магистрали 10 с выхлопным патрубком турбокомпрессора 5, и нагнетатель 11 воздуха, установленный на одном валу с утилизационной турбиной 8. Напорный трубопровод 12 нагнетателя 11 выполнен разветвленным. Одна его ветвь подключена к ребрам 3 охлаждения и снабжена на выходе активными соплами 13 эжектора, пассивные сопла 14 которого сообщены с атмосферой. Во второй ветви установлен орган 15 регулирования ее проходного сечения с блоком 16 управления и охладитель 6 наддувочного воздуха, и она подключена к патрубку 9 выпуска отработавших газов утилизационной турбины 8 с образованием первого дополнительного эжектора. На входе в охладитель 6 наддувочного воздуха установлен второй дополнительный эжектор 17, а на выходе из него установлен диффузор 18. Утилизация энергии отработавших газов в утилизационной турбине 8 обеспечивает дополнительное охлаждение элементов двигателя, снижая их тепловую напряженность, и повышает степень охлаждения наддувочного воздуха, что позволяет уменьшить потери на сжатие воздуха в цилиндре и повысить эффективность использования теплоты, подведенной с топливом. 1 ил.