Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК F02B37/12 F02N7/12 

(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

I

Изобретение относится к -машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с нагнетателями, приводимыми энергией выхлопа, и с вспомогательными пусковыми устройствами роторного типа.

Известны двигатели внутреннего сгорания (ДВС) содержащие выхлопной коллектор, подключенный при помощи трубопровода к соединенной с коленчатым валом силовой турбине, выпускной патрубок которой сообщен с турбиной турбокомпрессора, причем выхлопной коллектор сообщен при помощи обводной трубы с выпускным патрубком силовой турбины и снабжен органом поочередного открытия сечения обводной тру бы и трубопровода, а последний выполнен с установленной в нем дополнительной камерой сгорания 1.

Однако в этих устройствах затруднен запуск, так как турбокомпрессор в момент запуска не работает и не подает воздух для наддува двигателя, что приводит к ухуд щению динамики переходных процессов в момент запуска при низких температурах окружающего воздуха.

. Двигатель внутреннего сгорания по основному авт. св. № 709825 содержит магистраль выпуска отработавших газов и последовательно установленные в ней турбокомпрессор, снабженный обводной трубой и выхлопным патрубком, дополнительную камеру сгорания, сообщенную с обводной трубой, и силовую турбину, кинематически связанную с ваЛом,электростартера и с коленчатым валом двигателя. Силовая турбина соединена с всасывающим отверстием

10 турбокомпрессора при помощи напорного трубопровода с запорным органом и подключена к выхлопному патрубку турбокомпрессора при помощи трубопровода с органом перекрытия для поочередного сообщения выхлопного патрубка с атмосферой и

15 силовой турбиной. Этот ДВС обеспечивает возможность запуска как раздельным использованием электростартера и силовой турбины, так и совместным их использованием с предварительным наддувом двигателя перед запуском 2.

20

Однако при низких температурах окружающего воздуха (-60-65°С), даже в случае тепловой подготовки двигателя щтатным подогревателем, момент сопротивления проворачиванию коленчйтого вала остается достаточно большим и составляет 80% от первоначального до тепловой подготовки. В этом случае известные устройства с учетом затрат энергии на разгон маховых масс двигателя не могут обеспечить раскрутку двигателя до пусковой частоты вращения, при которой обеспечиваются надежное воспламенение и запуск двигателя, в связи с чем снижается надежность и увеличивается время запуска.

Цель изобретения - сокращение времени и повышение надежности запуска ДВС при низких температурах окружающего воздуха.

Это достигается тем, что ДВС дополнительно снабжен перепускным трубопроводом, подключенным к обводной трубе и к выхлопному патрубку через орган поочередного сообщения обводной трубы с турбокомпрессором и с его выхлопным патрубком

На чертеже приведена принципиальная схема Две.

Двигатель содержит турбокомпрессор, состоящий из компрессора 1 и приводящей его турбины 2, дополнительную камеру 3 сгорания, силовую турбину 4. Силовая турбина 4 кинематически связана через редуктор 5 с электростартером 6 ДВС.

Электростартер 6 двигателя 7 связан с коленчатым валом 8 двигател 7 через венец маховика 9, шестерню 10 привода при включенной муфте 11 сцепляющего механизма электростартера.

Устройство снабжено напорным трубопроводом 12, соединяющим силовую турби11 1 со всасывающим отверстием 13 турбокомпрессора. В трубопроводе 12 установлен запорный орган 14 (заслонка). Силовая турбина 4 подключена к выхлопному патрубку 15 турбокомпрессора с помощью трубопровода 16 и органа 17 перекрытия для поочередного сообщения выхлопного патрубка 15 с атмосферой и силовой турбиной 4. Силовая т рбина 4 имеет выходной патрубок 18. На входе в дополнительную камеру 3 сгорания установлена заслонка 19.

Турбокомпрессор снабжен обводной трубой 20 и установлен в магистрали выпуска отработавших газов, состоящей из выпускного трубопровода 21, выхлопного патрубка 15, трубопровода 16 и выходного патрубка 18.

Устройство снабжено перепускным трубопроводом 22, соединяющим выхлопной патрубок 15 с обводной трубой 20 и с выпускным трубопроводом 21 через орган 23 поочередного сообщения обводной трубы 20 и выпускноготрубопровода 21 с турбокомпрессором и с его выхлопным патрубком 15.

Устройство работает следующим образом.

При вращении силовой турбины 4 с помощью электростартера 6 через редуктор 5

при разомкнутой муфте 11 сцепляющего механизма воздух, поступая через патрубок 18, сжимается в силовой турбине 4 и направляется через напорный трубопровод 12, компрессор 1 Б дополнительную камеру Я

сгорания.Запорный орган 14 и заслонка 19 в этот период открыты, а орган перекрытия 17 запирает трубопровод 16 и открывает выход газов в атмосферу через патрубок 15. При

Q включенной камере 3 сгорания и работе обслуживающих систем обеспечивается раскрутка турбокомпрессора и выход его на самостоятельный режим работы.

После запуска турбокомпрессора осуществляется запуск самого двигателя. Для

этого заслонкой 14 перекрывается трубопровод 12 и открывается орган 17 перекрытия. Продукты сгорания от турбины 2 привода компрессора через трубопровод 16 направляются к силовой турбине 4 и далее через

патрубок 18 в атмосферу. В результате этого создается крутящий момент, способствующий проворачиванию .вала электродвигателя 6 стартера, а при включенной муфте 11 сцепляющего механизма через щестерни 10 и 9 - вращению коленчатого вала 8 и последующему запуску двигателя 7.

Для кратковременного циклического увеличения пускового момента органом 23 перекрывается выпускной трубопровод 21, открывается трубопровод 22 и продукты сгорания из камеры 3 сгорания направляются к силовой турбине 4 и далее через вь1ходной патрубок 18 в атмосферу. При достижении температуры газов на выходе из камеры 3 сгорания, максимально допустимой при устойчивой (беспомпажной) работе компрессора 1, орган 23 (заслонку) ставят в исходное положение. Эта операция с заслонкой при необходимости может повторяться.

Возможен комбинированный с работой электродвигателя 6 стартера и силовой турбины 4 запуск двигателя 7. После запуска

0 двигателя 7 органом 17 перекрытия и заслонкой 19 соответственно закрывается трубопровод |5 и отключается дополнительная камера 3 сгорания. Турбокомпрессор начинает работать как обычный агрегат наддува двигателя.

Таким образом, в предложенном ДВС появляются условия для кратковременного циклического увеличения (в 2 и более раза) располагаемого пускового момента подачей продуктов сгорания к силовой турбине под высокой температурой при использовании турбокомпрессором в это время запасенной кинетической энергии. Это позволяет уменьшить затраты электрической энергии на запуск двигателя, расщирить температурный диапазон при запуске, что в конечном итоге должно привести к сокращению времени, повышению эффективности и надежности запуска двигателя при нцзких температурах.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания по авт. св. № 709825, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени и повышения надежности запуска при низких температурах окружающего воздуха, он дополнительно снабжен перепускным трубопроводом подключенным к обводной трубе и к выхлопному патрубку через орган поочередного сообщения обводной трубы с турбокомпрессором и с его выхлопным патрубком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 709825, кл. F 02 В 37/00, 1978.