Способ работы двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02B43/08 

-оЧ

/1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для улучшения работы двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом на переходных режимах.

Цель изобретения - повышение эффективности.

На чертеже изображена схема двигателя, реализующего предлагаемый способ.

Двигатель 1 внутреннего сгорания магистралями выпуска 2 и впуска 3 соединен с газовой турбиной 4 и нагнетателем 5 турбокомпрессора, на сопловом направляющем аппарате последнего установлено сопло 6. Устройство 7 термического разложения кис- лородоносителя, выполненное в виде емкости с расположенной в ней теплопередающей поверхностью 8, через первый исполнительный орган 9 регулятора 10 перепуска отработавших газов подключено к магистрали 2 выпуска отработавших газов после турбины 4 турбокомпрессора. Вход регулятора 10 соединен с датчиком 11 давления, установленным в газовом объеме устройства 7. Регулятор 12 переходного процесса соединен с измерителем 13 мощности двигателя и электрическими частями измерителя 14 расхода воздуха, установленного в магистрали 3 впуска до нагнета- теля 5 турбокомпрессора, второго исполнительного органа 15 регулятора перепуска отработавших газов, соединяющего магистраль 2 выпуска после турбины 4 и магистраль 3 впуска до нагнетателя 5, и исполнительного органа 16 подачи кислорода, соединяющего газовую полость устройства 7 с соплом 6.

Способ реализуется следующим образом.

При работе двигателя внутреннего сгорания в установившемся по частоте вращения режиме (с неизменной нагрузкой) отработавшие газы через магистраль 2 поступают на колесо турбины 4 (не показано), приводя ее во вращение, и направляются через исполнительный орган 9 в теплопере- дающую поверхность 8 устройства 7 термического разложения кислородоносителя. Нагретые отработавшие газы, проходя че- рез теплопередающую поверхность 8 устройства 7 термического разложения кислородоносителя. инициируют реакцию разложения перекиси водорода, в результате которой в газовый объем устройства раз- ложения кислородоносителя выделяется свободный кислород и парогаз.

. При достижении в газовом объеме устройства 7 давления, соответствующего уставке срабатывания датчика 11. регулятор

10,воздействуя на исполнительный орган 9, осуществляет перепуск отработавших газов помимо, устройства термического разложения кислородоносителя. Перепуск отработавших газов приводит к замедлению и последующей остановке реакции термического разложения перекиси водорода. С течением времени пары воды конденсируются в жидкостном объеме устройства 7, в газовом объеме устройства содержится сжатый газообразный кислород. При снижении давления в устройстве 7 ниже значения уставки срабатывания датчика 11 регулятор 10, воздействуя на исполнительный орган 9, осуществляет подачу отработавших газов через теплопередающую поверхность 8 устройства 7, что вызывает ускорение реакции разложения перекиси водорода и, как следствие, рост давления в нем до достижения значения уставки срабатывание датчика

11.В дальнейшем процесс повторяется. При мгновенном увеличении нагрузки

на двигатель 1 в регуляторе 12 переходного процесса возникает сигнал рассогласования от измерителя 13 мощности и измерителя 14 расхода воздуха. При этом регулятор 12 формирует сигнал на открытие исполнительного органа 16, который осуществляет подачу сжатого кислорода из устройства 7 в сопло 6, и управляющий сигнал на открытие исполнительного органа 15. Последний осуществляет перепуск части отработавших га- зов из магистрали 2 в магистраль 3. Настройку регулятора 12, формирующего сигнал на подачу кислорода и перепуск отработавших газов с выпуска на всасывание, выполняют таким образом, чтобы при сгорании рабочей смеси, состоящей из воздуха, кислорода, отработавших газов и топлива, в цилиндрах двигателя выделялось количество теплоты, достаточное для совершения работы в режиме с увеличенной нагрузкой. Подача сжатого кислорода приводит к росту коэффициента избытка воздуха в цилиндрах двигателя, определяя тем самым более полное сгорание органического топлива, что улучшает эффективные показатели рабочего процесса и, как следствие, показатели качества переходного процесса. При исчезновении сигнала рассогласования подача кислорода и перепуск отработавших газов во всасывающую систему прекращаются, двигатель начинает работать на новом установившемся режиме, характеризующемся соответствием расхода воздуха и нагрузки.

Формула изобретения

Способ работы двигателя внутреннего сгорания путем подачи воздуха в цилиндры

при помощи нагнетателя, кинематически связанного с газовой турбиной, установленной в магистрали выпуска отработавших газов, впрыска углеводородного топлива в цилиндры, его сжигания и преобразования энергии расширяющихся газов во вращательную энергию вала, причем в процессе работы измеряют значения расхода воздуха и мощности, сравнивают их с заданными значениями и при наличии сигнала рассогласования вводят в цилиндры присадку, активизирующую процесс сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, в качестве присадки используют продукты разложения перекиси

водорода при помощи подвода к ней теплоты отработавших газов, выделяющийся при этом кислород вводят на впуск нагнетателя и давление кислорода выдерживают в процессе введения постоянным, а

образовавшуюся при разложении воду сливают.

Изобретение позволяет улучшить работу двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом на переходных режимах. Отработавшие газы, проходя через теплопередающую поверхность 8 устройства 7 термического разложения кислорода, инициируют реакцию разложения перекиси водорода, в результате которой выделяется кислород. При мгновенном увеличении нагрузки на двигатель 1 в регуляторе 12 переходного процесса возникает сигнал рассогласования от измерителя 13 мощности и измерителя 14 расхода воздуха. При этом регулятор 12 формирует сигнал на открытие исполнительного органа 16, который осуществляет подачу сжатого кислорода из устройства 7 в сопло 6. Исполнительный орган 15 осуществляет перепуск части отработавших газов из выпускной магистрали 2 во впускную магистраль 3. Настройку регулятора 12 выполняют таким образом, чтобы при сгорании рабочей смеси, состоящей из воздуха, кислорода, отработавших газов и топлива, в цилиндрах двигателя выделялось количество теплоты, достаточное для совершения работы, соответствующей режиму с увеличенной нагрузкой. 1 ил.