Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1979 года по МПК F02B37/02 

1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности дизелестроения, а именно к устройствам для наддува двигателя внутреннего сгорания.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие по меньшей мере один цилиндр, снабженный смещенными по фазам открытия органами выпуска отработавших газов, подключенную к. ним выхлопную магистраль с трубопроводом высокого давления и трубопроводом низкого давления и трубокомпрессор наддува, снабженный по меньшей мере двумя ступенями турбины, из которых первая подключена, к трубопроводу высокого давления, а вторая и последующие - к трубопроводу низкого давления и к первой ступени турбины. Органы выпуска отработавших газов могут быть выполнены в виде смещенных по ходу поршня выпускных окон двухтактного двигателя 1,.либо в виде комбинации окон и клапана и соединенных с ним трубопроводов разного уровня давления 2.

В процессе работы двигателя газы высокого давления расширяются последовательно в двух ступенях турбины, а газы более низкого давления - в одной, что способствует повышению эффективности использования их энергии.

Однако при работе двигателя с малыми

значениями чисел оборотов разность давлений в трубопроводах невелика, что ограничивает мощность, т. е. эффективность разделения потока отработавших газов невелика. В то же время для этих режимов характерно понижение давления наддува, а в известных двигателях с разделенным выпуском мероприятия по повышению наддува не предусмотрены.

Целью изобретения является повышение мощности двигателя при пониженных значениях чисел оборотов.

Для.достижения поставленной цели трубопровод низкого давления выполнен с ответвлением, подключенным к первой ступени турбины, и снабжен органом поочередног/) перекрытия его сечения и сечения ответвления. Орган поочередного перекрытия может быть выполнен в виде золотника

и снабжен каналом для сообщения трубопровода низкого давления и ответвления с атмосферой.

На чертеже представлена принципиальная схема описываемого двигателя.

Цилиндр 1 двигателя внутреннего сгорания сообщен с турбокомпрессором 2 при помощи выхлопной магистрали с трубопроводом 3 высокого давления и трубопроводом 4 низкого давления. Органы выпуска

отработавших газов из цилиндра выполнены смещенными по фазам открытия в виде окна 5, открываемого норшнем, и кланана 6 с приводом через газораспределительный механизм (на чертеже не показан). Турбина турбокомпрессора выполнена многоступенчатой, а выхлопная магистраль состоит из нескольких трубопроводов. Первая ступень 7 турбины подключена к трубопроводу 3 высокого давления, а,вторая и остальные, показанные в виде трапеции 8, - к первой ступени и к трубопроводу 4 низкого давления. Нагнетатель 9 турбокомпрессора при помощи напорной магистрали 10 подключен к впускному клапану II цилиндра двигателя. В цилиндре перемещается поршень 12, соединенный при помощи кривощипно-щатунного механизма 13 с валом отбора мощности.

В трубопроводе 4 низкого давления установлен золотник 14, к которому подсоединено ответвление 15, подключенное к первой ступени 7 турбины.- Канал 16 предусмотрен в золотнике для сообщения трубопровода 4 низкого давления и ответвления 15 с амтосферой. Золотник выполняет функции поочередного перекрытия сечения трубопровода низкого давления и ответвления.

При работе двигателя на номинальном режиме в период процесса выпуска отработавшие газы через окна поступают в первую ступень 7, а через клапан 6 к золотнику 14, откуда по трубопроводу низкого давления отработавшие газы поступают во вторую ступень 8 турбины. Нагнетатель 9, приводимый во вращение турбиной, подает сжатый воздух по магистрали 10 через впускной клапан 11 в цилиндр 1. При снижении числа оборотов двигателя уменьшается количество отработавших газов, поступающих на турбокомпрессор. Это приводит к снижению мощности и КПД турбины, вследствие чего уменьшается цикловая работа и крутящий момент двигателя. Для увеличения давления наддува на этих режимах золотник 14 устанавливают в положение, при котором отработавшие газы из трубопровода 4 по ответвлению 15 поступают в первую ступень 7 турбины. Увеличение количества газов обеспечивает увеличение давления газов, поступающих в первую ступень турбины, вследствие чего возрастает MonuiocTi, и КПД первой ступени турбины (3) и, следовательно, увеличивается давление наддува, цикловая работа, крутя1ций момент и моп1,ность двигателя.

Формула изобретения

1.Двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один цилиндр,

5 снабженный смещенными по фазам органами выпуска отработавщих газов, подключенную к ним выхлопную магистраль с трубопроводом высокого давления и трубопроводом низкого давления, и турбокомпрессор, снабженный по меньшей мере двумя ступенями турбины, из которых первая подключена к трубопроводу высокого давления, а вторая и последующие - к трубопроводу низкого давления и к первой

5 ступени турбины, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности двигателя при пониженных значениях чисел оборотов, трубопровод низкого давления выполнен с ответвлением, подключенным к первой ступени турбины, и снабжен органом поочередного перекрытия его сечения и сечения ответвления.

2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что орган поочередного перекрытия

5 выполнен в виде золотника и снабжен каналом для сообщения трубопровода низкого давления и ответвления с атмосферой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 0 1. Патент США № 2979887, кл. 60-13, опубл. 1961.

2. Маханько М. Г. Повышение термодинамической работоспособности газотурбинных систем двигателей внутреннего сгорания. Автореферат докторской диссертации, М., 1965, рис. 1.