Система наддування двигуна внутрішнього згоряння

Система наддування двигуна внутрішнього згоряння, яка містить компресор теплового стиску, що включає магістраль відведення стисненого повітря і магістраль підведення стискаючого газу з теплообмінником, розміщеним у випускному тракті двигуна, яка відрізняється тим, що до магістралі підведення стискаючого газу перед теплообмінником підключений привідний об'ємний нагнітач, а магістраль відводу стисненого повітря безпосередньо підключена до впускного тракту двигуна. Корисна модель відноситься до енергетичного машинобудування, зокрема, до систем наддуву двигунів внутрішнього згоряння І може бути використана в системах утилізації теплоти. Відомо систему наддуву двигуна внутрішнього згоряння, що містить на одному валу турбіну, підключену до випускного тракту двигуна, і компресор, підключений до впускного тракту двигуна [див. стор. 178, Двигуни внутрішнього згоряння' Теорія поршневих и комбінованих двигунів./ Д.Н.Вирубов, НА.Іващенко, В І.івин; Под ред. А С Орліна, М.Г. Круглова.-4-е изд , перераб и доп.-М.. Машиностроение, 1983-372с.]. Недоліком відомої1 системи наддуву є значне зниження ефективності на режимах відмінних від номінального, що обумовлює низьку пристосованість двигуна по крутному моменту. За прототип обирається система наддуву двигуна внутрішнього згоряння, яка містить компресор теплового стиску (КТС), що включає магістраль підведення стискаючого газу з теплообмінником, розміщеним у випускному тракті двигуна, і магістраль відведення стисненого газу, сполучену з активним соплом ежектора, пасивне сопло якого сполучене з атмосферою, а камера змішування з впускним трактом двигуна [див Деклараційний патент України №56553А, F02B 29/00, опубл. 15.05 2003, бюл. .№ 5]. Недоліком прототипу є відносно невисокий тиск наддуву, низький КПД, а також значне погіршення працездатності на часткових режимах навантаження двигуна Крім того, чутливість робочого процесу КТС до гідравлічного опору магістралі підведення стискаючого газу утрудняє використання високоефективних теплообмінників і обумовлює необхідність спеціальних заходів щодо інтенсифікації проштовхування робочого тіла через теплообмінник Технічним результатом корисної молелі є підвищення ККД і напірності системи наддуву, зниження чутливості робочого циклу КТС до гідравлічного опору теплообмінника, збереження високого тиску наддуву на часткових режимах роботи комбінованого двигуна, шляхом забезпечення прототипу приводним об'ємним нагнітачем, підключеним до магістралі підведення стискаючого газу, що приведе до підвищення ефективності і пристосованості по крутному моменту двигуна. Це досягається тим, що система наддуву двигуна внутрішнього згоряння, яка містить компресор теплового стиску, що включає магістраль відведення стисненого повітря і магістраль підведення стискаючого газу з теплообмінником, розміщеним у випускному тракті двигуна, відповідно до винаходу, до магістралі підведення стискаючого газу перед теплообмінником підключений приводний об'ємний нагнітач, а магістраль відведення стисненого повітря безпосередньо підключена до впускного тракту двигуна Підключення об'ємного приводного нагнітача до магістралі підведення стискаючого газу забезпечує сприятливе протікання кривої зміни тиску наддуву в широкому діапазоні режимів роботи двигуна, а також підвищення продуктивності компресора теплового стиску, останнє обумовлює можливість виключення ежектора, що значно знижує ККД системи наддуву в цілому. У свою чергу безпосереднім підключенням магістралі відведення стисненого повітря до впускного тракту досягається збереження високого тиску наддуву, що задається об'ємним нагнітачем. У такий спосіб у розглянутому пристрої об'ємний О) 6469 нагнітач виконує функцію задатчика тиску наддуву, а компресор теплового стиску - теплового підсилювача витрати, завдяки чому забезпечується висока ефективність роботи системи наддуву в утилізаційному контурі двигуна Сутність корисної моделі пояснюється ілюстративним матеріалом, де зображено систему наддуву двигуна внутрішнього згоряння Система наддуву двигуна внутрішнього згоряння містить компресор теплового стиску 1, що включає ротор 2 з комірками 3 і статор 4. У статорі 4 виконані напірообмінні канали 5, що з'єднують суміжні комірки 3 ротора 2, і опозитно розташовані вікно підведення низького тиску 6 (ПНТ) і вікно підведення високого тиску 7 (ПВТ). Зовнішня частина статора 4, що охоплює ротор 2, містить опозитні вікна відведення низького тиску 8 (ОНТ) і відведення високого тиску 9 (ОВТ). До вікна 7 ПВТ підключена магістраль підведення стискаючого газу 10 з теплообмінником 11, розміщеним у випускному тракті 12 двигуна 13, і об'ємним приводним нагнітачем 14. Вікно 9 ОВТ магістраллю відведення стиснутого повітря 15 сполучено з впускним трактом 16 двигуна 13. Система наддуву двигуна внутрішнього згоряння працює наступним чином Ротор 2 компресора теплового стиску 1 і об'ємний приводний нагнітач 14 приводяться в обертання колінчатим валом двигуна (на кресленні не показаний) Атмосферне повітря, стиснене у нагнітачі 14 проштовхується через теплообмінник 11, де підігрівається теплотою відпрацьованих газів, що вийшли з випускного тракту 12 двигуна 13, і далі по магістралі 10 підводиться до вікна 7 ПВТ Тиск, створений нагнітачем 14, перевищує тиск наддуву двигуна 13 (тиск у магістралі 15), тому гаряче повітря, надходячи в комірку 3 ротора 2, витісняє попередньо стиснене у ньому повітря в магістраль 15. У момент попередній підходу контактної границі розподілу гарячого і холодного повітря до зовнішнього перетину комірки 3, остання роз'єднується з вікнами 7 ПВТ і 9 ОВТ. У процесі подальшого обертання ротора 2 (за годинною стрілкою) кожна з комірок 3 ротора 2 підключається до напірообмінних каналів 5, через які частина гарячого повітря відводиться до суміжних, відносно цих каналів, комірок. У результаті тиск у розглянутій комірці в міру її наближення до продувних вікон 6 ПНТ і 8 ОПТ поступово знижується. При підключенні комірок 3 до вікон 6 ПНТ І 8 ОНТ під дією відцентрових сип здійснюється їх продування свіжим зарядом. У процесі наступного підключення комірки 3 до напірообмінних каналів 5 статора 4, у результаті надходження в неї гарячого повітря Із суміжних комірок ротора 2 тиск у ніґ східчасте підвищується, досягаючи рівня попереднього стиску до моменту сполучення з вікнами високого тиску 7 і 9 3 вікна 9 ОВТ стиснене повітря відводиться до впускного тракту 16 двигуна 13. Далі робочий цикл компресора теплового стиску поновлюється. Масова витрата наддувного повітря в магістралі 15 перевищує витрату стисненого нагнітачем 14 повітря пропорційно відношенню температур гарячого повітря у вікні 7 ПВТ і стисненого повітря у вікні 9 ОВТ. Завдяки цьому знижуються витрати потужності на привід приводного об'ємного нагнітача 14. До переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, варто віднести: - підвищення тиску наддувного повітря у всьому діапазоні експлуатаційних режимів, включаючи режими низьких частот колінчатого вала, що супроводжується істотним поліпшенням пристосовності двигуна по крутному моменту; - розширення області ефективної роботи системи наддуву внаслідок зниження чутливості робочого циклу КТС до гідравлічного опору теплообмінника; - підвищення ККД установки завдяки більш повному використанню теплоти утилізаційного контуру двигуна. 16 13 Комп'ютерна верстка Г Паяльніков Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Ки'їв, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601