SU756058A1 - Способ работы двигателя внутреннего сгорания 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, двигателестроения, и касается способов работы двигателей внутреннего сгорания с наддувом.

Известны способы работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с наддувом, 5 по которым продувку и наполнение цилиндров двигателя осуществляют неразделенным потоком воздуха от агрегата наддува [1].

Одним из недостатков известных способов работы ДВС является наличие потерь ₁₀ определенной части наддувочного воздуха на осуществление продувки цилиндров. Наибольшей величины эти потери достигают в двухтактных ДВС, в которых вследствие значительного содержания продувочного воздуха в выхлопных газах снижается темпе- 15 ратура газов перед турбиной и затрудняется организация газотурбинного наддува.

Известен также способ работы двигателя внутреннего сгорания путем продувки цилиндров нерабочим телом, заполнения их сжатым воздухом, сжигания топлива, ис- ²⁰ пользования энергии расширения продуктов сгорания, выпуска отработавших газов, последующего использования энергии отрабо2

тавших газов и продувочного тела для сжатия воздуха и охлаждения цилиндров [2].

Указанный способ позволяет сократить потери наддувочного воздуха на продувку цилиндра и несколько уменьшить затраты энергии на сжатие воздуха в агрегате наддува. Однако данный способ работы ДВС с наддувом все же не исключает полностью потери наддувочного воздуха на осуществление продувки цилиндра двигателя.

Целью настоящего изобретения является повышение экономичности и увеличение мощности двигателя.

Указанная цель достигается за счет того, что цилиндры охлаждают путем омывания их поверхности жидкостью и последующего охлаждения этой жидкости в процессе испарения, а образовавшийся пар используют в качестве нерабочего тела для продувки. Кроме того, пар, используемый для продувки, дополнительно подогревают отработавшими газами, а также подают в смеси с отработавшими газами после совместного расширения этой смеси в процессе использования ее энергии для получения сжатого воздуха.

756058

3

На чертеже представлены две возможные

схемы соединения систем двигателя с наддувом, позволяющие реализовать предложенный способ работы ДВС.

Вода, нагретая в полостях охлаждения цилиндров двигателя 1, подается в котел-утилизатор 2, где она дополнительно подогревается за счет тепла выхлопа. Охлаждение воды производится в пароотделителе 3 за счет отвода тепла при кипении воды, после чего, с помощью циркуляционного насоса 4, охлажденная вода снова подается в полости охлаждения цилиндров двигателя 1. Образовавшийся пар по трубопроводу 5 направляется к впускным клапанам цилиндров двигателя 1. К этим же клапанам по отдельному трубопроводу 6 подается наддувочный воздух от компрессора 7, привод которого осуществляется парогазовой турбиной 8. Потоки нерабочего тела (пара) и сжатого (наддувочного) воздуха подаются в цилиндры ДВС попеременно. В конце процесса выпуска отработавших газов в цилиндре подают пар, осуществляя его продувку. После завершения продувки подача пара прекращается и начинается процесс заполнения цилиндра сжатым воздухом. Затем производится сжигание топлива в цилиндрах двигателя 1, исп'ользование энергии расширения продуктов сгорания в виде механической работы на коленчатом валу, а также энергии выпуска отработавших газов и продувочного тела для сжатия воздуха в компрессоре 7, приводимом от турбины 8. Для охлаждения цилиндров в данном случае применяется высокотемпературное испарительное охлаждение, которое заключается в том, что цилиндры охлаждают путем омывания их поверхности жидкостью, подогрева последней в котле-утилизаторе 2 за счет тепла отработавших газов и последующего охлаждения этой жидкости в процессе испарения в пароотделителе 3. Образовавшийся при этом пар используют для продувки. Пар, соединяясь с отработавшими газами, подогревается и образует парогазовую смесь, которая, в свою очередь, подогревает в котле-утилизаторе 2 воду, поступающую в пароотделитель 3.

Продувка цилиндра (преимущественно двухтактного двигателя) может осуществляться не чистым паром, а смесью пара и части охлажденного парогаза. Пар на продувку подается в смеси с отработавшими газами после совместного расширения этой смеси в процессе использования ее энергии в турбине 8 для получения сжатого воздуха

в компрессоре 7. Для этого к линии выхлопа за котлом-утилизатором 2 подключают трубопровод 9, по которому часть охлажденного в котле-утилизаторе парогаза подают в смесительную камеру струйного насоса 10, откуда смесь парогаза с чистым паром направляют к впускным клапанам двигателя 1.

Таким образом, на примере конкретного использования предлагаемого способа видно, что продувка цилиндров двигателя может быть осуществлена без затрат воздуха от агрегата наддува. Это даст возможность экономить на продувке наддувочный воздух до 17% у четырехтактных двигателей и до 45% — у двухтактных. Это может привести к увеличению мощности, повышению экономичности двигателей с газотурбинным наддувом и расширению возможностей агрегатов наддува в двухтактных двигателях.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Способ работы двигателя внутренне.го сгорания путем продувки цилиндров нерабочим телом, заполнениях их сжатым воздухом, сжигания топлива, использования энергии расширения продуктов сгорания, выпуска отработавших газов, последующего ис пользования энергии отработавших газов и продувочного тела для сжатия воздуха и охлаждения цилиндров, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и увеличения мощности двигателя, цилиндры охлаждают путем омывания их поверхности жидкостью и последующего охлаждения этой жидкости в процессе испарения, а образовавшийся пар используют в качестве нерабочего тела для продувки.
2. 2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что пар, используемый для продувки, дополнительно подогревают отработавшими газами двигателя.
3. 3. Способ по π. 1, отличающийся тем, что пар на продувку подают в смеси с отработавшими газами после совместного расширения этой смеси в процессе использования ее энергии для получения сжатого воздуха.