Система наддування двигуна внутрішнього згоряння з каскадним обмінником тиску

Система наддування двигуна з каскадним обмінником тиску, що містить каскадний обмінник тиску з каналом для відведення стисненого повіт 3 повітря (наприклад, на привод вентилятора охолоджувача), що додатково знижує ККД. Технічним результатом корисної моделі є підвищення ККД. і потужності двигуна внутрішнього згоряння, а також зниження теплонавантаженості деталей комбінованого двигуна за рахунок глибокого охолодження надувального повітря і зниження витрат на здійснення продування циліндрів двигуна і ротора КОТ шляхом того, що продувний агрегат виконано у вигляді компресора, розташованого на одному валу с турбіною. Поставлене завдання досягається тим, що в системі наддування двигуна з каскадним обмінником тиску, що містить каскадний обмінник тиску з каналом для відведення стисненого повітря, сполученим з продувним агрегатом, вихідний патрубок якого постачений охолоджувачем надувального повітря і нагнітальним трактом сполученим з впускним колектором двигуна внутрішнього згоряння, згідно корисної моделі, продувний агрегат виконано у вигляді компресора, розташованого на одному валу з турбіною, у нагнітальному тракті розміщений холодильник глибокого охолодження, вихідний патрубок компресора сполучено байпасним каналом з впускним патрубком турбіни, випускний патрубок якої підключений до холодильника глибокого охолодження. Виконання продувного агрегату у вигляді компресора, розташованого на одному валу з турбіною, дозволить здійснити циркуляцію газоповітряних середовищ у лінії високого тиску КОТ, а також продування циліндрів двигуна свіжим зарядом без відволікання механічної енергії з колінчатого вала двигуна за рахунок роботи розширення стисненого повітря у турбіні. Завдяки цьому підвищується потужність і паливна економічність комбінованого двигуна. Розміщення у нагнітальному тракті холодильника глибокого охолодження забезпечить глибоке охолодження надувального повітря до температури нижчої за температуру навколишнього середовища, що сприятиме підвищенню щільності заряду і, отже, підвищенню потужності і ККД комбінованого двигуна за рахунок збільшення маси повітряного заряду у циліндрах двигуна. При цьому реалізується можливість збільшення кількості палива, що спалюється у циліндрах, при достатньому для ефективного згоряння палива коефіцієнті надлишку повітря. Крім того, зниження температури робочої суміші у циліндрах двигуна забезпечить зменшення теплонавантаженості деталей циліндропоршневої групи двигуна і ротора КОТ, завдяки чому збільшується ресурс комбінованого двигуна і розширюється можливість його подальшого форсування наддуванням. Сполучення вихідного патрубка компресора байпасним каналом з впускним патрубком турбіни і підключення випускного патрубка турбіни до холодильника глибокого охолодження дозволить знизити температуру надлишкової частини стисненого у КОТ повітря у процесі її розширення в турбіні до температури, значно нижчої за температуру навколишнього середовища з наступним використанням отриманого низькотемпературного потоку повітря як холодоагенту холодильника гли 56778 4 бокого охолодження. У цьому випадку холодильний цикл системи наддування здійснюється без витрат механічної енергії, що відводиться з колінчатого вала двигуна, що, у свою чергу, забезпечить підвищення ККД і потужності останнього. Крім того, використання турбіни як турбодетандера, відповідно до описаної схеми, дозволить використовувати роботу розширення стисненого повітря для приводу компресора, завдяки чому виключаються витрати механічної енергії на циркуляцію газоповітряних середовищ у лінії високого тиску системи повітропостачання комбінованого двигуна внутрішнього згоряння. Сутність корисної моделі пояснюється схематичним зображенням системи наддування двигуна внутрішнього згоряння з каскадним обмінником тиску. Система наддування двигуна внутрішнього згоряння містить каскадний обмінник тиску (КОТ) 1, що включає ротор 2 з комірками 3, канал 4 для підведення свіжого повітря, постачений продувним вентилятором 5, канал 6 для відведення стискаючого середовища, канал 7 для підведення стискаючого середовища, підключений до випускного колектора 8 двигуна 9, і канал 10 для відведення стисненого повітря, сполучений з продувним компресором 11, вихідний патрубок 12 якого постачений охолоджувачем надувального повітря 13 і нагнітальним трактом 14 з'єднаний с впускним колектором 15 двигуна 9. Вихідний патрубок 12 сполучений байпасним каналом 16 з впускним патрубком 17 турбіни 18, розташованої на одному валу 19 з продувним компресором 11. Випускний патрубок 20 турбіни 18 підключений до холодильника глибокого охолодження 21, розміщеному в нагнітальному тракті 14. Система наддування двигуна внутрішнього згоряння з каскадним обмінником тиску працює наступним чином. Відпрацьовані у двигуні 9 гази через випускний колектор 8 і канал 7 для підведення стискаючого середовища підводяться у комірки 3 ротора 2, де в результаті робочого процесу КОТ 1, здійснюється стиснення повітря, що надходить у комірки 3 через канал 4 для підведення свіжого повітря під дією продувного вентилятора 5. Відпрацьовані гази, які розширилися, що витісняються з комірок 3 свіжим повітрям, відводяться у атмосферу через канал 6 для відведення стискаючого середовища, а стиснене у роторі 2 повітря направляється у канал 10 для відведення стисненого повітря, де його тиск додатково підвищується продувним компресором 11 до рівня, достатнього для подолання гідравлічного опору контуру високого тиску КОТ 1. У вихідному патрубку 12 продувного компресора 11 стиснене повітря попередньо прохолоджується у результаті теплообміну з навколишнім середовищем у охолоджувачі надувального повітря 13 і потім розділяється на два потоки, один з яких через нагнітальний тракт 14 і холодильник глибокого охолодження 21 охолоджувачі надувального повітря 13 і потім розділяється на два потоки, один з яких через нагнітальний тракт 14 і холодильник глибокого охолодження 21 направляється у впускний колектор 15 двигуна 9. Через високу ефектив 5 56778 ності каскадного обмінника тиску масова витрата стисненого у КОТ 1 повітря значно перевершує масову витрату надувального повітря, споживаного поршневою частиною двигуна 9. Надлишкова частина повітря, що нагнітається КОТ, яка складає другий потік, відводиться по байпасному каналу 16 через впускний патрубок 17 у турбіну 18, де, розширюючись, прохолоджується до температури, значно нижчої ніж температура навколишнього середовища, і далі як хладоагент надходить у холодильник глибокого охолодження 21, забезпечуючи глибоке охолодження надувального повітря. Робота розширення стисненого повітря у турбіні 18 за допомогою вала 19 передається на обертання продувного компресора 11, забезпечуючи його обертання без витрат механічної енергії, що відводиться з колінчатого вала двигуна 9. Таким чином, якість продування комірок 3 ротора 2 і циліндрів поршневої частини двигуна 9 здійснюється без витрат механічної енергії, яка відводиться з Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 6 колінчатого вала двигуна 9, що сприяє додатковому підвищенню ККД і потужності останнього. Таким чином, глибоке охолодження і підвищення щільності надувального повітря досягається, в основному, за рахунок теплової енергії відпрацьованих газів з незначними витратами механічної енергії, що витрачається на привод вентилятора 5 і ротора 2. Завдяки збільшенню масового повітряного заряду у циліндрах двигуна реалізується можливість ефективного згоряння більшої кількості палива, і, отже, підвищення потужності і ККД комбінованого двигуна. При цьому додаткове глибоке охолодження надувального повітря сприятиме зниженню максимальної температури робочого циклу двигуна, що забезпечить зниження теплонавантаженості циліндро-поршневої групи і ротора КОТ, і, відповідно, значить збільшення моторесурса всієї установки. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601