Способ работы дизеля с низкой степенью сжатия и высоким наддувом

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ рн 759058(51)М, Кл,з Г 02 М 31/02//Г 02 В 37/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийЮ) Удт( 621,43.052: 6 21. 4 3-57 ( 088. 8 1 Дата опубликования описания 23.0830 ИностранецБернар Трей(72) Автор изобретения Иностранная Фирма,54) СПОСОБ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ С НИЗКОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ И ВЫСОКИМ НАДДУВОМИзобретение относится к области машиностроения, в частности дизеле- строения, а именно к способам работы дизеля с низкой степенью сжатия и вь 1 соким наддувом, и касается обработ ки воздуха, поступающего в двигатель при запуске и при работе с малыми нагрузками.Известны способы работы дизеля путем сжатия воздуха, подачи его вцилиндры через теплообменник и впрыска топлива в цилиндры.Мощность дизеля с наддувом можно повысить путем повышения давления наддува, что позволяет повысить массу 15 воздуха, вводимого в цилиндры двигателя и участвующего в сгорании, с одновременным соответственным увеличением количества топлива впрыскиваемого при каждом цикле работы двига теля 11 .Воздух наддува обычно обеспечивается при помощи одной или ческолькими турбовоздуходувок,нагнетающих воздух во в:асывающий ксллектор двигателя и 5 состоящих каждая иэ воздушного компрессора, механически связанного с турбиной, приводимой в действие выхлопными газами того же двигателя. В некоторых случаях возникает необ ходимость охлаждения впускаемого воздуха после его сжатия турбовоздуходувках, что осуществляется с помощью охладителя воздуха, размещенного между впускным коллектором и копрессором последней ступени сжатия. Это позволяет повысить массу вводимого в цилиндры воздуха при том же объеме и вместе с тем сохранить в течение цикла работы двигателя приемлемую температуру.Однако при заданной степени сжатия двигателя нельзя до бесконечности повышать степень наддува, поскольку при слишком высоком надцуве чрезвычайно возрастает давление конца сжатия в цилиндре, обуславливающее недопустимо высокие напряжения деталей и узлов дизеля. В результате приходится уменьшать степень сжатия дизеля, Уменьшение степени сжатия ниже некоторой определенной величины осложняет запуск дизеля и даже его работу на малом ходу, ибо в этом случае температура вводимого воз уха оказывается после сжатия недостаточно высокой для обеспечения стабильного воспламенения впрыснутого топлива.В связи с этим подогревают воздух при запуске. Известны способы759058 работы дизеля с низкой степенью сжатия и высоким наддувом путем подачивоздуха в цилиндры через теплообменник, впрыска топлива в сжатый в цилин рах воздух и предварительного подогрева воздуха в теплообменнике при запуске путем подачи вспомогательной греющей среды 2Однако возможности подогрева в теплообменнике ограничены и недостаточны для запуска.Целью изобретения является повышение эффективности.Это достигается тем, что по предложенному способу воздух при запуске дополнительно подогревают в цилиндрах путем его многократного сжатия и расширения, а топливо впрыскивают после того, как температура воздуха повысится до заданного значения, например до значения, обеспечивающего воспламенение впрыснутого топлива. Одним из существенно важных отличительных признаков такого способа является последовательное осуществление двух фаз процесса - замена охлаждающей среды в теплообменнике вспомогательной греющей средой, что поэволяет повысить температуру впущенного воздуха до первого уровня, достаточного для того, чтобы повторяющиеся сжатия и расширения воздуха в цилиндрах двигателя смогли повысить температуру до уровня самопроизвольногозагорания впускаемого затем топлива,и дополнительный нагрев с помощьюсжатий и расширений, способствующийбыстрому нагреву. На чертеже показан пример осуществления способа.Многоцилиндровый двигатель 1 дизеля с рядным расположением цилиндров 2 имеет по крайней мере один воздушный всасывающий коллектор 3, подключенный к отдельным цилиндрам трубами 4, и по крайней мере один выхлопной коллектор 5, присоединенный к отдельным цилиндрам трубами 6, Двигатель 1 имеет относительно низкий уровень сжатия. Он оборудован средствами для высокого наддува например коэффициент наддува более 4), обеспечиваемого двумя турбовоздухо- дувками, соответственно высокого давления 7 и низкого давления 8. Газовпускной патрубок турбовоздуходувкивысокого давления 7 подключен к выпускному концу 9 выхлопного коллектора, а выпускной патрубок 10 связансоединительным трубопроводом 11 с гаэовпускным патрубком 12 турбовоздуходувки низкого давления 8, выпускнойпатрубок 13 которой сообщен с атмосферой соплом или впускной трубой 14.Турбовоэдуходувка низкого давления 8,всасывает воздух из атмосферы черезвпускное отверстие 15 и нагнетаетего по напорному патрубку 16, черезпромежуточный охладитель 17, по воэдухоприемному патрубку 18 турбоьоэдуходувки высокого давления 7. Этасвязь обеспечивается трубопроводами д, 20, соединяющими впуск и выпускиэ промежуточного охладителя воздухасоответственно : напорным патрубком16 турбовоэдухопродувки Я и воздухоприемным патрубком турбовоздухопродувки 7. Напорный патрубок 21 турбовоэдуходувки соединен трубопроводом 22с конечным охладителем воздуха 23,у которого выпускное отверстие соедйнено с всасывающим коллектором 3. Охладители воздуха 17 и 23 состоят иэтеплообменника, через который проходит поток охлаждающей среды, прину 15 дительно циркулируемой.Таким образом, соответствующиевпускная 24 и выпускная 25 трубыохлаждающей среды охладителя 17 воздуха присоедщены соответственно и 20 последовательно вводной и возвратной трубами 26 и 27 к источникухолода 28. Аналогично этому впускная29 и выпускная труба 30 охлаждающейсреды конечного охладителя воздуха 25 23 последовательно присоединенывпускными трубами 31 и возвратнымитрубами 32 к источнику холода 33,В течение одного периода запускаподогревается предварительно сжатый Зр воздух наддува, подаваемый во всасывающий коллектор 3. Этот подогревможет быть в равной мере осуществленпри малой нагрузке или при пониженнойсйорости вращения. Воздух, вместоохлаждения, нагревается в охладителе23. Для этого подачу охлаждающейсреды в конечный охладитель 23 заменяют подачей теплой среды, напримергорячей воды. Охладитель воздуха 23таким образом превращается в подогреватель воздуха. Для этого в соответственных трубах ввода 31 и возврата32 предусмотренытрехходовые краны34, 35, к которым подсоединены отводы - с одной стороны от источника 45 холода 33, а с другой стороны отисточника тепла 36. Таким источникомтепла может, например, служить котелдля нагрева воды, парогенератор илиместная распределительная сеть на . - щ ходящейся под давлением горячей воды.Кранами 34 и 35 можно подключать контур охлаждения конечного охладителявоздуха 23 или источник холода 33для охлаждения воздуха наддува (принормальном режиме работы двигателя)или источник горячей воды 36 - напротив для нагрева воздуха наддува (врежиме запуска или работы с малойнагрузкой или малой скоростью),Далее нагревают воздух наддува при ЙО запуске путем уменьшения выпускавыхлопных газов (вводя для этоговременно в выхлопной коллектор 5 илина выпуске турбовоздуходувки высоко го давления 7 сопротивление). Напри- .мер, можно предусмотреть установкуклапана или подвижного затвора, например задвижки 37, устанавливаемой в трубопроводе 11, или можно применять подвижную мембрану 38, имеющую по крайней мере одно калиброванное пропускное отверстие или т.п. Тот или другой полностью или частично перекрывающий орган служит для подачи, хотя бы частичной, воздуха в цилиндры двигателя таким образом, чтобы последовательные сжатия, создаваемые механически перемещаемыми поршнями внутри цилиндров, подогревали воздух до температуры, достаточной для обеспечения устойчивого воспламенения топлива. Заслонку 37 или мембрану 38 можно размещать перед турбовоздуходувкой 7, либо в трубопроводе 11, либо за турбовоздуходувкой. Этот запорный орган может. быть также размещен в нижнем по ходу) конце выхлопного коллекто ра 5 или в каждой соединительной трубе 6.Таким образом, при работе дизеля по предложенному спос бу обеспечивается низкая степень сжатия и высокий 25 наддув путем подачи воздуха в цилиндры через теплообменник, впрыска топлива в сжатый в цилиндрах воздух, предварительного подогрева воздуха при запуске путем подачи вспомогательной )О греющей среды, дополнительного подогрева воздуха при запуске в цилиндрах путем его многократного сжатия и расширения и впрыска топлива после то-о, как температура воздуха повысится до заданного зйачения.Дополнительный подогрев воздуха сокращает время подогрева и повышает эффективность способа.Формула изобретенияСпособ работы дизеля с низкой степенью сжатия и высоким наддувом путемподачи воздуха в цилиндры через теплообменник,впрыска топлива в сжатый вцилиндрахвоэдух и предварительногоподогрева воздуха в теплообменникепри запуске путем подачи вспомогательной греющей среды,о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,с целью повышения эффективности,воздух при запуске дополнительно подогревают в цилиндрах путемего многократного сжатия и расширения,а топливо впрыскивают после того,кактемпература воздуха повысится до заданного значения, например до значеньФ,обеспечивающего воспламенение впрыснутого топлива.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Симсон А.Э. Газотурбинный наддув дизелей, М., Машгиз, 1958,с.5.2. Патент ФРГ В 2008159,кл. 46 а, 29/04, опублик. 26.04.73.759058 Составитель М. ФайнТехред Е, Гаврипешко ктор М. Юарошн дактор Е. Кравцов Тираж 608 ПодпИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. аз 5666/53 сно 113035 филиал ППП "Патент",г. ужгород, ул. Проектная, 4