Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02G5/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестрое- нию, в частности к системам утилиза- 50 ции теплоты отработавших газов, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1483069.

Цель изобретения - увеличение эффективности утилизации энергии от- 35 работавших газов.

На чертеже изображена принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель содержит по меньшей ме- 40 ре один цилиндр 1 с крышкой 2, впускной трубопровод, подключенный к воз- духояапорному патрубку 3 турбокомпрессора 4 через охладитель 5 наддувочного воздуха, выпускной трубопровод, 45 подключенный к газовпускному патрубку 6 турбокомпрессора 4, утилизационную силовую турбину 7, снабженную патрубком 8 выпуска отработавших газов и нагнетатель 9 воздуха, установленный «JQ на одном валу с утилизационной турбиной 7 и подключенный при помощи напорного трубопровода к элементам двигателя. Силовая турбина 7 сообщена при помощи газовой магистрали с выхлоп- ,„ ным патрубком 10 турбокомпрессора 4. Напорный трубопровод нагнетателя 9 выполнен разветвленным, одна его , ветвь 11 подключена к охлаждаемым

элементам двигателя, вторая ветвь 12 подключена к охладителю 5 наддувочного воздуха и подсоединена своим выходным срезом к патрубку 8 выпуска отработавших газов с образованием дополнительного активного сопла эжектора, пассивное сопло которого выполнено в виде части патрубка 8 выпуска отработавших газов. Между нагнетателем 9 и охладителем 5 последовательно установлен орган 13 регулирования проходного сечения ветви и второй дополнительный эжектор, активное сопло 14 которого выполнено в виде участка этой ветви, а пассивное 15 связано с окружающей средой. Камера 16 смешения второго дополнительного эжектора выполнена перфорированной и сообщена через перфорацию с атмосферой,Между охладителем 5 и патрубком 8 выпус- ка отработавших газов утилизационной турбины 7 установлен диффузор 17, Третья ветвь 18 напорного трубопровода подключена к воздуховпускному патрубку 19 турбокомпрессора 4 и снабжена органом 20 регулирования ее проходного сеченияв Воздухонапор- ный патрубок 3 турбокомпрессора 4 дополнительно подключен к второй ветви 12 напорного трубопровода при помощи обводной трубы 21 и органа 22 регулирования ее сечения. Охладитель 5 над5

дувочного воздуха выполнен в виде кожуха, снабженного конфузорной,цилиндрической и диффузорной частями, и размещенных внутри кожуха теплооб- менных поверхностей из трубок. Трубки размещены между трубными досками 23 и 24, имеющими форму усеченных конусов, и изогнуты по форме кожуха„ Кожух подключен к второй ветви 12 напорного трубопровода, а трубки - к воздухонапорному патрубку 3 турбокомпрессора 4.

Двигатель работает следующим образом.

На номинальном режиме отработавшие газы двигателя по выпускному трубопроводу через турбокомпрессор 4 поступают в силовую турбину 7,которая вращает нагнетатель 9 охлаждающего воздуха. Сжатый воздух от нагнетателя 9 идет по второй ветви 12 через орган 13 регулирования ее сечения в активное сопло 14 второго дополнительного эжектора, через пассив ное сопло 15 и перфорированную камеру 16 смешения эжектируется холодньй воздух из окружающей среды в охладитель 5 наддувочного воздуха. Поступающий холодный воздух омывает со значительными скоростями охлаждаемые поверхности трубок. После охладителя 5 воздух поступает в патрубок 8 выпуска отработавших газов утилизационной турбины 7 и эжектирует отработавшие газы, что повышает мощность утилизационной турбины 7 вследствие увеличения глубины расширения,Сжатый в турбокомпрессоре 4 наддувочный воздух поступает в трубки охладителя 5 наддувочного воздуха,проходит внутри теплообменных трубок противотоком к охлаждающему воздуху и поступает во впускной трубопровод двигателя.

На режиме максимальной мощности и при увеличении давления наддува часть сжатого воздуха от турбокомпрессора 4 для снижения максимального давления в цилиндрах двигателя перепускается

10

15

20

25484936

сопло 14, и увеличить количество BOSJ- духа, подаваемого по первой ветви I1 на охлаждение цилиндра I и крышки 2. На частичных нагрузках часть сжатого в нагнетателе 9 воздуха подается по третьей ветви 18 через регулирующий орган 20 в воздуховпускной патрубок 19 турбокомпрессора 4, что дает возможность повышать давление наддува и соответственно мощность двигателя, приближая его к двигателю постоянной мощности,

В результате эффект шного охлаждения наддувочного воздуха и регулирования наддува на различных режимах применение турбонагнетателя,утилизирующего энергию отработавших газов после турбокомпрессора, позволяет повысить экономичность двигателя,снизить тепловую напряженность элементов конструкции, уменьшить токсичность отработавших газов.

Формула изобретения

1,Двигатель внутреннего сгорания по авт.св.. (Р 1483069, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности утилизации энергии отработавших газов, разветвленный напорный трубопровод выполнен с третьей ветвью и органом регулирования ее сечения, третья ветвь подключена к воз- духовпускному патрубку турбокомпрессора и воздухонапорный патрубок последнего дополнительно подключен к второй ветви напорного трубопровода при помощи обводной трубы и органа регулирования ее сечения,

2.Двигатель по п,1, о тл и - чающийся тем, что охладитель наддувочного воздуха выполнен в виде кожуха, снабженного конфузорной,цилиндрической и диффузорной частями, и размещенных внутри кожуха теплообменных поверхностей из трубок,причем трубки изогнуты по форме кожуха,кожух подключен к второй ветви напорно

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для повышения использования энергии отработавших газов двигателей. Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с крышкой 2, выпускной трубопровод, подключенный к воздухонапорному патрубку 3 турбокомпрессора 4 через охладитель 5 наддувочного воздуха, выпускной трубопровод, подключенный к газовпускному патрубку 6 турбокомпрессора 4, утилизациионную турбину 7, снабженную патрубком 8 выпуска отработавших газов и сообщенную при помощи газовой магистрали с выхлопным патрубком 10 турбокомпрессора 4, и нагнетатель 9 воздуха, установленный на одном валу с утилизационной турбиной 7. Напорный трубопровод нагнетателя 9 выполнен разветвленным, одна его ветвь 11 подключена к охлаждаемым элементам двигателя, вторая ветвь 12 подключена к охладителю 5 наддувочного воздуха и подсоединена своим выходным срезом к патрубку 8 с образованием дополнительного активного сопла эжектора, пассивное сопло которого выполнено в виде части патрубка 8. На входе в охладитель 5 установлен второй дополнительный эжектор, активное сопло 14 которого выполнено в виде участка этой ветви, а пассивное сопло 15 связано с окружающей средой. Камера 16 смешения выполнена перфорированной и сообщена через перфорацию с атмосферой. Третья ветвь 18 напорного трубопровода подключена к воздуховпускному патрубку 19 турбокомпрессора, воздухонапорный патрубок 3 последнего дополнительно подключен к второй ветви 12. Охладитель 5 выполнен в виде кожуха, снабженного конфузорной, цилиндрической и диффузорной частями, и размещенных внутри кожуха теплообменных поверхностей из трубок, изогнутых по форме кожуха. При работе двигателя часть воздуха по первой ветви подается к охлаждаемым элементам двигателя, часть воздуха по второй ветви подается в охладитель наддувочного воздуха, и часть воздуха на частичных режимах может перепускаться к воздуховпускному патрубку турбокомпрессора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.