КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения мощности, приемистости и уменьшения расхода энергетических ресурсов, используемых при работе поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Известны созданные для этих целей комбинированные ДВС с наддувом.
Известен комбинированный тепловой двигатель, содержащий: поршневую часть - дизель или бензиновый двигатель, компрессор для предварительного сжатия воздуха, подаваемого в цилиндры, и турбины для продолженного расширения газов, приводящей в действие компрессор (Дехович Д.А., Круглов М.Г. и др. Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностраение, 1973, - 296 с.).
Недостатками этой конструкции является большое запаздывание по подаче наддувочного воздуха в цилиндры поршневого ДВС при резком изменении нагрузки и, как следствие, существенная неполнота сгорания топлива, сильное дымление на переходных режимах работы.
Известен также комбинированный двигатель, содержащий: поршневую часть - дизель или бензиновый двигатель, компрессор для предварительного сжатия воздуха, подаваемого в цилиндры, и механической передачи от коленчатого вала, приводящей в действие компрессор (Дехович Д.А., Круглов М.Г. и др. Агрегаты воздухоснабжения комбинированных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностраение, 1973, - 296 с.).
Недостатком этой конструкции является затрата значительной части мощности, вырабатываемой поршневым двигателем, на привод компрессора.
Известен также комбинированный двигатель, содержащий поршневой двигатель внутреннего сгорания, газовую турбину и компрессор для нагнетания воздуха в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания, и размещенным между ними высокочастотным электрическим генератором.(Кукис В.С, Руднев В.В., и др.: Патент на полезную модель RU 51678 U1 F 02 G 5/02. Опубл. 27.02.2006. Бюлл. 6)
Недостатком конструкции является большое запаздывание по подаче наддувочного воздуха в цилиндры поршневого ДВС при резком изменении нагрузки и, как следствие, существенная неполнота сгорания топлива, сильное дымление на переходных режимах работы, снижение приемистости двигателя.
Данная конструкции двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является исключение затрат мощности, вырабатываемой поршневым двигателем, на привод компрессора при обеспечении поршневого двигателя необходимым количеством наддувочного воздуха в соответствии с нагрузкой и повышение приемистости на переходных режимах работы комбинированного двигателя.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в выпускной системе поршневого ДВС устанавливается газовая турбина, а на входе во впускной коллектор компрессор для нагнетания воздуха. Газовая турбина и компрессор имеют один вал с высокочастотным электрическим мотор-генератором, который на установившихся режимах работы двигателя приводится в действие от газовой турбины как электрический генератор и вырабатывает электрическую энергию для заряда аккумуляторной батареи, а на переходных режимах работает как электрический мотор, получающий электрическую энергию от аккумулятора для привода компрессора. Управление режимами работы высокочастотного электрического мотор-генератора осуществляется через блок управления в зависимости от импульсов датчика частоты вращения коленчатого вала и датчика органа управления двигателем.
Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать
вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной моде ли.
Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображено принципиальное устройство комбинированного двигателя.
Предлагаемый комбинированный двигатель содержит: поршневой ДВС 1 с выпускным 2 и впускным 3 коллекторами, соединенными первый с газовой турбиной 4, а второй с компрессором 5, которые, в свою очередь, установлены на одном валу 6 с высокочастотным электрическим мотор-генератором 7, который имеет электрическую связь с аккумулятором 8 через блок управления 9 в зависимости от сигналов датчика органа управления двигателем 10 и датчика частоты вращения коленчатого вала 11.
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 и высокочастотный электрический мотор-генератор 7, производящий электрическую энергию, накапливаемую в аккумуляторе 8 на установившихся режимах. На переменных режимах резкого увеличения нагрузок датчик частоты вращения коленчатого вала 11 и датчик органа управления двигателем 10 подают сигнал на блок
управления 9, обеспечивающий переключение высокочастотного электрического мотор-генератора 7 из режима генератора в режим мотора, что обеспечивает подачу дополнительной мощности на вал компрессора 5, и увеличению скорости нарастания производительности последнего. Это приводит к увеличению массы наддувочного воздуха, поступающего в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания 1.
По сравнению с прототипом в предлагаемом комбинированном двигателе аккумулирование энергии на установившихся режимах работы и использование этой накопленной энергии на переменных режимах резкого увеличения нагрузок приводит к улучшению приемистости. Это происходит без затрат энергии и обеспечивает повышение мощности и надежность работы комбинированного двигателя на других режимах.