КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения мощностных и экономических показателей 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, 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. 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, 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 (полезная модель №54101, кл. F02G 5/02, опубл. 2005 г.) содержащий: поршневой двигатель внутреннего сгорания с выпускным и впускным коллекторами; газовую турбину с компрессором; стабилизатор температуры надувочного воздуха, содержащий теплоаккумулирующее вещество фазового перехода и оборудованный полостью для прохода отработавших газов, выпускной патрубок с заслонкой регулируемой посредством температурного датчика и управляющего блока.
Недостатком этой конструкции является невозможность снижения температуры надувочного воздуха при длительной работе двигателя на больших нагрузках, что снижает его мощностные и экономические показатели при работе в этих условиях.
Данная конструкции двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является обеспечение снижения температуры наддувочного воздуха при длительной работе поршневого двигателя внутреннего сгорания на режимах больших нагрузок (в результате чего происходит увеличение наполнения цилиндров двигателя свежим зарядом и повышение его мощностных и экономических показателей).
Решение поставленной задачи достигается тем, что комбинированный двигатель, содержит поршневой двигатель внутреннего сгорания, газовую турбину и компрессор, стабилизатор температуры надувочного воздуха с теплоаккумулирующим веществом фазового перехода, связанный с выпускным патрубком для отработавших газов с заслонкой, регулируемой посредством температурного датчика и управляющего блока, при этом стабилизатор температур снабжен полостью с одной стороны, соединенной с патрубком для отработавших газов, а с другой стороны соединенной с рубашкой охлаждения жидкости поршневого двигателя внутреннего сгорания посредством трубопровода с клапаном, регулируемым посредством температурного датчика и дополнительного управляющего блока.
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 впускными 3 коллекторами, первые из которых соединены с газовой турбиной 4, приводящей в действие компрессор 5; сжатый воздух из компрессора 5 поступает во впускные коллекторы 3 через стабилизатор температуры 6, содержащий теплоаккумулирующее вещество фазового перехода 7 и оборудованный полостью 8 для прохода либо отработавших газов, либо охлаждающей жидкости. 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. Рубашка охлаждения (на чертеже не показана) поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 соединена с полостью 8 стабилизатора температуры 6 трубопроводом 13, в котором размещен клапан 14, связанный с управляющим блоком 15, получающим сигнал также от температурного датчика 9.
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 надувочного воздуха 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 длительных 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 надувочного воздуха 6 и снаружи нагревает теплоаккумулирующее вещество 7, от которого относительно холодный наддувочный воздух нагревается перед поступлением в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания 1. На режимах длительных больших нагрузок температурный датчик 9 подает сигнал на управляющий блок 15, обеспечивающий открытие клапана 14 в трубопроводе 13 таким образом, что часть охлаждающей жидкости направляется в полость 8 стабилизатора температуры надувочного воздуха 6 и снаружи охлаждает теплоаккумулирующее вещество 7, от которого горячий наддувочный воздух охлаждается перед
поступлением в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания 1.
По сравнению с прототипом в предлагаемом комбинированном двигателе обеспечивается понижение температуры наддувочного воздуха на режимах продолжительных больших нагрузок (что приводит к повышению коэффициента наполнения на 11% и, соответственно, мощности - на 5%, а также к сокращению расхода топлива на 5-6%) за счет подачи охлаждающей жидкости в стабилизатор температуры.