Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02B37/00 F02B33/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестро- ению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания со сжатием воздуха вне цилиндров.

Цель изобретения - повышение мощности и улучшение эффективных показателей двигателя.

На чертеже приведена схема двигателя .

Двигатель содержит по меньшей мере один цилиндр 1 с поршнем 2, органами 3 и 4 впуска и выпуска и их приводом (не показан), многоступенчатый нагнетатель 5 сжатого воздуха, газовую турбину 6, промежуточный охладитель 7 сжатого воздуха, распылитель 8 охлаждающей жидкости в сжимаемый воздух и газовоздушный регенератор 9.

Органы 3 и 4 впуска и выпуска приводятся от рабочего комплекта кулачковых шайб 10, каждая из которых снабжена одним выступом, установленным на распределительном валу (не показан) . Газовая турбина 6 кинематиче гки связана с нагнетателем 5 и подключена к органам 4 выпуска.Промежуточный охладитель 7 сжатого воздуха установлен между ступенями нагнетателя 5. Распылитель 8 охлаждающей жидкости подсоединен к источнику 11 жидкости. Газовоздушный регенератор 9 включен полостью 12 охлаждения в выхлопной трубопровод 13 турбины 6 и полостью 14 подогрева в воз- духонапорный патрубок 15 нагнетателя 5.

Ступени сжатия нагнетателя 5 выполнены в виде винтовых компрессоров . Промежуточный охладитель 7 выполнен с водоотделителем 16. Распылитель 8 охлаждающей жидкости выполнен в виде по меньшей мере пары форсунок, каждая из которых установлен

0

5

0

5

0

5

0

5

во впускном отверстии винтового компрессора. Газовоздушный регенератор 9 выполнен в виде газодинамического вихревого теплообменника с внутренним и внешним концентричными винтовыми роторами 17 и 18. Полость 12 охлаждения вихревого теплообменника выполнена заодно с каналами внутреннего винтового ротора 17, а внешний винтовой ротор 18 подключен к внутреннему через кинематическую связь 19,

Двигатель может быть снабжен дополнительными комплектами кулачковых шайб 20, установленными на распределительном валу со смещением от рабочего комплекта шайб 10 по оси и выполненными с двумя центрально-симметричными выступами 21, а вал выполнен с возможностью осевого перемещения.

Двигатель работает следующим образом.

На рабочем режиме с помощью механизма осевого перемещения распределительные валы устанавливаются таким образом,чтобы над клапанами органов 3 и 4 впуска и выпуска располагались дополнительные комплекты кулачковых шайб 20, каждая из которых выполнена с двумя центрально-симметричными выступами 21, Воздух из окружающей среды поступает во впускное отверстие первой ступени сжатия многоступенчатого нагнетателя 5. Через распылитель 8 охлаждающей жидкости (в виде форсунок) во впускное отверстие нагнетателя подается жидкость от источника 11 охлаждающей жидкости. Из первой ступени сжатия винтового компрессора водовоздушная сжатая смесь подается в промежуточный охладитель 7, где осуществляется ее охлаждение. При этом вода отделяется от воздуха и через водоотделитель 16 удаляется из этого тепло- обменного аппарата.

Затем охлажденный воздух поступает во впускное отверстие второй ступени сжатия нагнетателя 5, куда также впрыскивается вода. Из воздухонапор- ного патрубка 15 нагнетателя 5 сжатия водово.здушная смесь через водоотделитель поступает в газовоздушный регенератор 9. В полости 14 подогрева последнего сжатый воздух подогревается за счет теплоты отработавших газов, поступающих из выхлопного трубопровода 13 турбины в полость 12 охлаждения. Полости 12 и 14 образованы каналами внутреннего и внешнего винтовых роторов 17 и 18 регенератора 9. Роторы 17 и 18 вращаются с no- мощью кинематической связи 19 и за счет потоков воздуха и газа.

В полости 14 подогрева сжатый воздух разогревается до температуры, достаточной для надежного самовосплаи начинает поступать 1

менения топлива.

впуска в цилиндр 5-15° угла поворота кочерез органы 3 двигателя за ленчатого вала до момента впрыска топлива при движении поршня 2 к верхней мертвой точке. При этом органы 4 выпуска открыты и отработавшие за предыдущий цикл газы поступают в турбину 6. За 0-5° угла поворота вала до момента впрыска топлива в цилиндр 1 при движении поршня 2 к верхней мертвой точке органы 4 выпуска закрываются и начинаются процессы смесеобразования, сгорания и расширения. За 20-40 угла поворота коленчатого вала до нижней мертвой точки на рабочем ходу открываются органы 4 выпуска и начинается свободный выпуск газов в турбину 6.

При движении поршня 2 к верхней мертвой точке осуществляется принудительный выпуск газов из цилиндра 1. В турбине осуществляется расширение газов, за счет чего осуществляется вращение роторов винтовых компрессоров. Указанные фазы газораспределения являются ориентировочными и должны выбираться отдельно для каждого двигателя и условий его работы.

Для обеспечения запуска двигателя, его работы при выходе из строя вспомогательных агрегатов и осуществления перехода с двухтактного на четырехтактный цикл двигатель снабжен обычным комплектом кулачковых шайб 10, снабженных одним выступом и установленных на распределительном валу. Формула изобретени

0

5

0

5

5

0

5

0

5

1.Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр с органами впуска и выпуска, их привод от рабочего комплекта кулачковых шайб, каждая из которых снабжена одним выступом, установленным на распределительном валу, многоступенчатый нагнетатель сжатого воздуха, газовую турбину, кинематически связанную с нагнетателем и подключенную к органам выпуска, промежуточный охладитель сжатого воздуха, установленный между ступенями нагнетателя распылитель охлаждающей жидкости в сжимаемый воздух, подсоединенный к источнику жидкости, и газовоздушный регенератор, включенный полостью охлаждения в выхлопной трубопровод турбины и полостью подогрева - в воздухонапорньй патрубок нагнетателя, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повы- 0 шения мощности и улучшения эффективных показателей, ступени сжатия нагнетателя выполнены в виде винтовых компрессоров, промежуточный охладитель выполнен в виде динамического вихревого теплообменника с водоотделителем, распылитель охлаждающей жидкости выполнен в виде по меньшей мере пары форсунок, каждая из которых установлена во впускном отверстии винтового компрессора, а газовоздушный регенератор выполнен в виде динамического вихревого теплообменника с внутренним и внешним концентричными винтовыми роторами, причем полость охлаждения вихревого Теплообменника выполнена заодно с каналами внутреннего винтового ротора, а внешний винтовой ротор подключен к внутреннему через кинематическую связь.

2.Двигатель по п.отличающийся тем, что он снабжен дополнительными комплектами кулачковых шайб, причем последние установлены на распределительном валу со смещением относительно рабочего комплекта по оси и выполнены с двумя центрально симметричными выступами, а вал выполнен с возможностью осевого перемещения.

Для повышения мощности и улучшения эффективных показателей двигатель содержит цилиндр 1 с поршнем 2, многоступенчатый винтовой нагнетатель 5, газовую турбину 6, охладитель 7 сжатого воздуха в виде теплообменного аппарата с водоотделителем, распылителем 8 охлаждающей жидкости в нагнетатель 5, газовоздушный регенератор 9 в виде газодинамического вихревого теплообменника с концентрическими винтовыми роторами 17 и 18, а также дополнительный комплект кулачковых шайб 20 с двумя центрально-симметричными выступами 21. Сжатый в нагнетателе 5 и подогретый до температуры самовоспламенения в регенераторе 9 воздух подается в цилиндр 1, где при смешении с топливом осуществляется сгорание и расширение газов с совершением полезной работы. На рабочих режимах работают кулачковые шайбы с двумя выступами 21, а на пусковых - обычные кулачковые шайбы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.