Двигатель внутреннего сгорания

(22) Заявлено 25.10.78 (2 вт. свид-ву 678727/25-0 ием заявки исоеди сударственный комите(72) Авторы изобретения вов и С. А. Синат В(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИ Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройству двигателей с нагнетателями, приводимых в действие энергией выхлопа и снабженных системой разомкнутого высокотемпературного охлаждения.Известны двигатели внутреннепо сгорания с газотурбинным наддувом, содержащие газовую турбину, снабженную разделенным лопаточным сопловым аппаратом 10 с несколькими газоподводящими улитками (от 2 до 4), а также контур циркуляции охлаждающей жидкости двигателя 1, 2,Существенным недостатком указанных двигателей является необходимость автоматического управления сложными регулирующими устройствами турбокомпрессора для улучшения характеристик двигателя за счет совершенствования воздухоснабжения. Применение регулирования турбины приво дит, как правило, к снижению ее КПД,Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий турбокомпрессор, снабженный по меньшей мере двумя газо- подводящими улитками, охватывающими 25 сопловой аппарат турбины и подключенными к выхлопному коллектору двигателя, паросепаратор, установленный в контуре циркуляции охлаждающей жидкости двигателя, и смеситель подаваемых в турбоком- ЗО прессор отработавших газов с паром пз паросепаратора 3.В известном двигателе турбина выполнена нерегулируемой, что упрощает конструкцию турбины и позволяет сохранить ее КПД неизменным. В то же время количество пара, вырабатываемого в паросепараторе и подаваемого на смешение с выпускными газами перед турбиной, пропорционально мощности двигателя, что способствует некоторому увеличению мощности турбины, давления и расхода наддувочного воздуха вместе с ростом нагрузки на двигатель.Однако в указанном двигателе подача пара в выпускной коллектор приводит к возрастанию давления в коллекторе и ухудшеншо газообмена в цилиндрах двигателя, а также к увеличению расхода парогазовой смеси, росту потерь давления в проточной части до турбины и уменьшению эффективности наддува. Кроме того, для подачи пара г, выпускной коллектор двигателя его давление в паросспараторе необходимо установить большим, чем давление газов в колл:кторе на величину потерь напора в паропроводе, Так, при давлении наддува 0,2 - 0.3 Л 1 Па температура воды в паросепараторе (на входе в двигатель) должна поддерживаться в пределах 120 - 135 С, что можетпривести к значительному возрастанию теплонапряженности деталей цилиндро-поршневой группы двигателя,Целью настоящего изобретения является повышение экономичности и снижение тс плонапряженности деталей двигателя,Указанная цель достигается тем, что смеснтель совмещен с улитками и выполнен в виде их конечных участков, охватывающих 15 - 250, сопел соплового аппарата.На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - корпус турбины с двумя газоподводящими улитками.Двигатель 1 снабжен турбокомпрессором наддува, состоящим,из центробежного компрессора 2 и импульсной газовой турбины 8.Основными элементами разомкнутой системы высокотемпературного охлаждения двигателя 1 являются контур циркуляции охлаждающей воды двигателя (не показан) с паросепяратором 4 и циркуляционным на сосом б. 1(онечггые участки б двух газоподводящих улиток 7 в корпусе турбины 3 сообщены с паросепаратором 4 паропроводами 8.Конечные участки б улиток 7 являются смесителем подаваемых в турбокомпрессор отработавших газов с паром из паросепаратора 4. Длины конечных участков б выбраны таким образом, что эти участки охватывают 5 - -25% сопел соплового аппарата 9 турбины 3, подключенной к выхлопному коллектору 10 двигателя 1.Работа описываемого двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.Нагретая в контуре циркуляции охлаждающей жидкости двигателя 1 вода поступает в паросепаратор 4, откуда после охлажденсия за счет своего частичного испарения (давление воды в паросепараторе ниже давления воды на входе в него) насосом 5 снова подается в полости охлаждения двиателя 1, Пар из паросепаратора 4 по паэопроводам 8 направляется к конечным ,часткам б улиток 7 корпуса турбины 3 и ,месте с выпускными газами, поступившиин из выхлопного коллектора О, подаетсясопловой аппарат 9 турбины 3. Туроина, работающая на парогазовой смеси, приводит В движение Вал компрессора 2, подаю.пито воздух в цилиндры двигателя 1. Количество пара, направляемого в турбину, ягтсматически возрастает с увеличением на 5 грузки на двигатель, что способствует повышению мощности турбины, а также давлеия и расхода паддувочного воздуха.Расчеты и сравнительные испытанияпредлагаемого и известных двигателей поо казали, что применение изобретения позволяет увеличить весовой расход воздуха через двигатель на 8 - 11 О 1 О, его давление после компрессора на 5 - 7 ого и уменьшить темпсрят.ру газов на выходе из цилиндров на 15 40 - 80 С. Одновременно может быть снижена температура воды в паросепараторе на 5- 6 С, В целом это может привести к повышению экономичности и снижению теплопапряженности деталей двигателя, 20Формула изобретенияДвигатель внутреннего сгорания, содер Б жащий турбокомпрессор, снабженный полспьшсй мере двумя газоподводящими улитками, охватывающими сопловой аппарат турбины и подключенными к выхлопному коллектору двигателя, паросепаратор, уста- ЗО повленнь.й в контуре циркуляции о;слаж,",яквцсй жидкости двигателя, и смеситель подаваемых в турбокомпрессор отработавших газов с паром из паросепаратора, о тличающийся тем, что, с целью повыи;ения экономичности и снижения теплонапряхс.нпости деталей двигателя, смеситель совмещен с улитками и выполнен в виде их конечных участков, охватывающих 15 - 25 о сопел соплового аппарата,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Лгрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания.Под ред, Круглова М, ГМ., Машиностроение, 1973, с. 211, рис. 140,2. Байков Б, П.,и др, Турбокомпрессоры для наддува дизелей. Справочное пособис. Л Чяшиностроение, 197 р, с, 101,50 рис, 69.3, Л втор ское свидетельство СССРЛЪ 189243, кл, Г 02 В 39,04, 1966,ип. Харьк. фил. пред. Патент Заказ 370/580НПО Поиск Г Изд.265дарственного комитета СС 113035, Москва, Ж, Ра Тираж 626 по делам изобретений кая наб д 4/5 одписное открытий