Комбинированный двигатель

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения мощности и надежности поршневых двигателей внутреннего сгорания. Предлагаемый комбинированный двигатель содержит: поршневой двигатель внутреннего сгорания 1 с выпускным 2 и впускным 3 коллекторами, первый из которых соединен с газовой турбиной 4, приводящей в действие компрессор 5; сжатый воздух из компрессора 5 поступает во впускной коллектор 3 через стабилизатор температуры 6, содержащий теплоаккумулирующее вещество фазового перехода 7 и оборудованный полостью для прохода отработавших газов 8. На выходе наддувочного воздуха из стабилизатора температуры 6 установлен температурный датчик 9, сигнал от которого передается на управляющий блок 10, обеспечивающий регулировку положения заслонки 11 в выпускном патрубке отработавших газов 12.

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения мощности и надежности поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Известны созданные для этих целей комбинированные двигатели внутреннего сгорания с наддувом.

Известен комбинированный двигатель внутреннего сгорания, содержащий: поршневую часть - дизель или бензиновый двигатель, компрессор для предварительного сжатия воздуха, подаваемого в цилиндры, и турбину для продолженного расширения отработавших газов, приводящей в действие компрессор (Патрахальцев Н.Н., Савастенко А.А. Форсирование двигателей внутреннего сгорания наддувом. - М.: Легион-Автодата, 2004. - 176 с.).

Недостатками этой конструкции являются:

1. Высокая температура надувочного воздуха, подаваемого в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания при его работе на больших нагрузках, что приводит к снижению плотности свежего заряда, и соответственно, к уменьшению коэффициента наполнения, в результате чего уменьшается мощность поршневого двигателя

и повышается термическая нагруженность его деталей.

2. Относительно низкая температура наддувочного воздуха, подаваемого в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания, при его длительной работе на малых нагрузках или режимах холостого хода и при низких температурах окружающей среды, что приводит к нарушениям в протекании рабочего процесса, вплоть до пропуска некоторых циклов. Кроме того, относительно низкая температура свежего заряда ведет к осмолению поршневых колец, отверстий распылителя форсунки и, как следствие, уменьшению сечения сопловых каналов, а значит и цикловой подачи топлива, что также вызывает снижение мощности двигателя.

Известен также комбинированный двигатель внутреннего сгорания, содержащий: поршневую часть - дизель или бензиновый двигатель, компрессор для предварительного сжатия воздуха, подаваемого в цилиндры, охладитель наддувочного воздуха, обеспечивающий его охлаждение перед поступлением в цилиндры при работе поршневого двигателя на больших нагрузках, и турбину для продолженного расширения отработавших газов, приводящей в действие компрессор (Дехович Д.А., Иванов Г.И., Круглов М.Г. и др. Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей. - М.: Машиностроение, 1973. - 295 с.).

Недостатками этой конструкции являются:

1. Значительные массогабаритные характеристики охладителей наддувочного воздуха и необходимость затраты энергии на перемещение холодного теплоносителя.

2. Дополнительное снижение температуры наддувочного воздуха при длительной работе поршневого двигателя внутреннего сгорания на режимах малых нагрузок и холостого хода, что усугубляет недостаток 2 аналога, изложенный выше.

Данная конструкции двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.

Задачей предложения является обеспечение снижения температуры наддувочного воздуха при работе поршневого двигателя внутреннего сгорания на режимах больших нагрузок (в результате чего происходит увеличение наполнения цилиндров двигателя свежим зарядом) и подогрев наддувочного воздуха при длительной работе поршневого двигателя внутреннего сгорания на режимах малых нагрузок, холостого хода и, как следование, исключение осмоления деталей на режимах малых нагрузок и холостого хода.

Решение поставленной задачи достигается тем, что во впускной системе поршневого двигателя внутреннего сгорания после компрессора устанавливается стабилизатор температуры наддувочного воздуха,

который содержит теплоаккумулирующее вещество фазового перехода и обеспечивает практически неизменную температуру воздуха независимо от режима работы поршневого двигателя.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.

Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство комбинированного двигателя.

Предлагаемый комбинированный двигатель содержит: поршневой двигатель внутреннего сгорания 1 с выпускным 2 и впускным 3 коллекторами, первый из которых соединен с газовой турбиной 4, приводящей в действие компрессор 5, сжатый воздух из компрессора 5 поступает во впускной коллектор 3 через стабилизатор температуры 6, содержащий теплоаккумулирующее вещество фазового перехода 7 и оборудованный полостью для прохода отработавших газов 8. На выходе наддувочного воздуха из стабилизатора температуры 6 установлен температурный датчик 9, сигнал от которого передается на управляющий блок 10, обеспечивающий регулировку положения заслонки 11 в выпускном патрубке отработавших газов 12.

Предлагаемый комбинированный двигатель работает следующим образом.

Отработавшие газы поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 по выпускному коллектору 2 поступают в газовую турбину 4, приводящую в действие компрессор 5, из которого сжатый воздух направляется в стабилизатор температуры 6, где высокая температура воздуха, сжатого в компрессоре 5 на режимах больших нагрузок, снижается за счет нагрева воздухом теплоаккумулирующего вещества фазового перехода 7. На режимах малых нагрузок и холостого хода, температурный датчик 9 подает сигнал на управляющий блок 10, обеспечивающий перемещение заслонки 11 в выпускном патрубке 12 таким образом, что часть отработавших газов направляется в полость стабилизатора температуры 6 и снаружи нагревает теплоаккумулирующее вещество 7, от которого относительно холодный наддувочный воздух нагревается перед поступлением в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания 1.

По сравнению с прототипом в предлагаемом комбинированном двигателе понижение температуры наддувочного воздуха на режимах больших нагрузок (обеспечивающее повышение коэффициента наполнения и, соответственно, мощности) происходит без затрат энергии, а при длительной работе на режимах малых нагрузок и холостого хода - подогрев отработавшими газами наддувочного воздуха через теплоаккумулирующее вещество стабилизатора температуры (также без затрат энергии), исключает охлаждение наддувочного воздуха, а следовательно

ликвидирует опасность осмоления деталей поршневого двигателя внутреннего сгорания и обеспечивает повышение мощности и надежность его работы.

Комбинированный двигатель, содержащий поршневой двигатель внутреннего сгорания, газовую турбину и компрессор для нагнетания воздуха в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что впускной тракт поршневого двигателя внутреннего сгорания оборудован стабилизатором температуры, который содержит теплоаккумулирующее вещество фазового перехода и полость для прохода отработавших газов, а выпускной патрубок поршневого двигателя внутреннего сгорания оснащен заслонкой, соединенной через управляющий блок с температурным датчиком.