Комбинированный двигатель внутреннего сгорания

(5) ГОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ ОПИСАН Е ИЗОБРЕТ И К 2общен с атмосферой, а канал.33 выпускагазов повышенного давления подключен кпотребителю их энергии, например к силовой турбине 16, В процессе работы двигателя каждая ячейка 9 ротора 8 периодическисообщается с каналом 11 и вдоль нее распространяется волна давления, сжимающаянаходящийся в ней газ, Через канал 13 этотгаз поступает к потребителю мощности. Вмомент сообщения с каналом 13 вдоль ячейки начинает распространяться волна разрежения и в момент достижения еюпротивоположного торца ячейки последняясообщается с каналом 12, В этом каналепроисходит истечение газов с атмосфернымдавлением. После перекрытия канала 13 вячейке возникает волна разрежения. Таким, йобразом, в момент подключения к выхлопному патрубку 14 турбины давление в каждой ячейке ниже атмосферного, а1 трансформация давления в ячейках позволяет использовать энергию газов для получения дополнительной работы, 2 з.п,ф-лы,2 ил,в(54) КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение позволяет улучшить эффективные показатели комбинированногодвигателя внутреннего сгорания. Компрессор 3 наддува двигателя и турбина 4 подключены к цилиндрам 1, К выхлопному патрубку14 турбины 4 подключен газовпускной ка-.нал 11 трансформатора 7 давления. Канал12 выпуска газов пониженного давления соВ 33/42, 37/00,41/10, Е 04 Г 11/Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а конкретнее к комбинированным двигателям внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом.Цель изобретения - улучшение эффективных показателей двигателя.На фиг,1 представлена схема двигателя в случае выполнения потребителя энергии газов в виде силовой турбины; на фиг,2 - потребитель энергии газов с турбиной привода компрессора.Комбинированный двигатель содержит поршневую часть с цилиндрами 1 турбокомпрессор 2 с размещенными на его валу компрессором 3 наддува и газовой турбиной 4, из которых компрессор подключен к впускному трубопроводу 5, а турбина подключена своим газоприемнцм патрубком к магистрали б выпуска отработавших газов из цилиндров, а также трансформатор 7 давления, выполненный в виде ротора 8 с напорообменными ячейками 9 и статора 10 с каналами 11 - 13. Газовпускной канал 11 трансформатора давления подключен к выхлопному патрубку 14 турбины 4 первый выпускной канал 12 предназначен для выпуска газов пониженного давления и сообщен с атмосферой, второй выпускной канал 13 предназначен для выпуска газов повышенного давления и подключен к потребителю энергии газов.На фиг,1 показан вариант с подключением этого канала к впускному патрубку 15 силовой турбины 16, которая связана с коленчатым валом; на фиг,2 - вариант потребителя энергии газов повышенного давления заодно с турбиной 4 привода компрессора 3 наддува, В этом канал 13 сообщен с газовпускным патрубком 17 турбины 4.Двигатель работает. следующим образом.Отработавшие газы из цилиндров 1 по магистрали 6 поступают в турбину 4, мощНость которой расходуется на привод компрессора 3, нагнетающего воздух на наддув цилиндров 1,Из турбины 4 отработавшие газы через выпускной патрубок 14 подводится к газовпускному каналу 11. В процессе вращения ротора 8 каждая из ячеек 9 периодически подключается к окнам каналов 11 - 13, При этом в момент, предшествующий подключению к окну канала 11, ячейка 9 заполнена выпускными газами под промежуточным давлением, При совмещении с окном канала 11 вдоль ячейки 9 распространяется волна давления, сжймающая находящиеся, в ней газы. К моменту достижения этой волной противоположного (правого) торца ячейки 9, последняя подключается к окну канала 13 и сжатый газ нагнетается к сопловому аппарату силовой турбины 15. ПрОходное сечение соплового аппарата сйловой турбины 15 выполняется меньшим по отно 5 шению к проходномусечению окна канала 13,вследствие чего давление газов в канале 13 превышает давление газов в канале 11, Поэтому в сечении окна канала 13 формируется отраженная волна давления, которая 10 распространяется в обратном направлении,К моменту достижения отраженной волной левого торца ротора ячейка 9 выходит из сопряжения с окном канала 11.После разобщения с окнами каналов 11 15 и 13 в ячейке 9 устанавливается остаточноедавление, превышающее атмосферное, Остаточное давление зависит от уровня давления в канале 13 и отношения проходных сечений окон каналов 11 и 13, т,е, повыша ется с увеличением значений последних.В процес" е дальнейшего вращения ротора 8 эта же ячейка 9 подключается к окну выпускного канала 12, Образующаяся при этом волна разрежения распространяется к 25 правому концу ячейки, За фронтом прямойволны разрежения устанавливается примерно атмосферное давление ( при условии нЕзначительной величины гидравлического сопротивления выпускно ге тракта низкого давления). При отраженииэтой волны разрежения от правой торцовой стенки корпуса 10 формируется обратная волна разрежения, распространяющаяся к левому концу ячейки, За фронтом обратной 35 волны разрежения устанавливается давление ниже атмосферного. При атеем скорость потока за фронтом этой волны практически отсутствует. К моменту достижения обратной волны разрежения левого конца 40 ячейка 9 выходит из сопряжения с окномканала 12. Ввиду отсутствия скорости потока за фронтом обратной волны разрежения волна уплотнения после отключения ячейки 9 не возникает. Поэтому в ячейке устанавли вается промежуточное давление ниже атмосферного.В общем случае величина обратной волны разрежения, а следовательно, и промежуточное давление зависит от величины 50 прямой волны разрежения, которая, в сйоюочередь, зависит от остаточного давления в ячейке в период отключения ее от окон каналов 11 и 13.Таким образом, с увеличением давле ния газов перед силовой турбиной илиуменьшением проходного сечения окно канала 13 промежуточное давление в ячейке снижается, что способствует снижению противодавления выпуску газой из турбины 4 турбокомпрессора.1717853 Составитель М.иай Техред М.Моргента тор Н оррек каз 86 ОНИ Тираж ПодписноеИ Государственного комитета поизобретениям и открыт113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 при ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 Таким образом, выполнение преобразователя энергии отработавших газов в виде трансформатора давления позволяетповысить КПД комбинированного двигателя как за счет вторичного использования 5энергии отработавших газов в силовой турбинеили для повышения мощности газовой турбинытурбокомпрессора, так и эа счет повышениътеплоперепада, срабатывающего в рабочемколесе газовой турбины привода компрессора наддува иэ-за снижения противодавления выхлопу,Формула изобретения1. Комбинированный двигатель внутреннего сгорания, содержащий турбину 15привода компрессора наддува, подключенную впускным патрубком к магистрали выпуска отработавших газов из цилиндров, иволновой преобразователь энергии, подключенный газовпускным каналом к выхлопному патрубку турбины приводакомпрессора,отлича ющийсятем,что,с целью улучшения эффективных показателей, волновой преобразователь энергии выполнен в виде трансформатора давленияотработавших газов с двумя выпускными каналами; первым - для выпуска газов пониженного давления и вторым - для выпуска,газов повышенного давления, а двигатеЛьснабжен потребителем энергии газов повышенного давления, причем первый выпускной канал трансформатора давлениясообщен с атмосферой, а второй подключенк потребителю энергии газов,2. Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что потребитель энергии газов повышенного давления кинематически связан сколенчатым валом и выполнен в виде силовой турбины.3, Двигатель по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что потребитель энергии газов повышенного давления выполнен заодно с турбиной привода компрессора наддува в видегазовой турбины,