ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовало для повышения мощности, надежности поршневых двигателей внутреннего сгорания и снижения токсичности их отработавших газов.
Известны поршневые 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., Круглев 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.
Известен также комбинированный двигатель (Кукис B.C. Комбинированный двигатель: (см. патент на полезную модель RU 54101 F02G, 5/02 / Опуб. 10.06.2006), 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; температурный датчик; управляющий блок и заслонку в выпускном патрубке отработавших газов.
Недостатком этой конструкции является значительное гидравлическое сопротивление полости для прохода отработавших газов в стабилизаторе температуры наддувочного воздуха при длительной работе на режимах малых нагрузок и холостого хода, в результате чего увеличивается противодавление в выпускной системе поршневого двигателя внутреннего сгорания, что приводит:
1) к уменьшению мощности, развиваемой двигателем;
2) повышению температуры в цилиндре двигателя и соответствующему росту тепловой нагруженности деталей, образующих внутрицилиндровое пространство;
3) увеличению количества вредных веществ в отработавших газах двигателя. Данная конструкции двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является обеспечение снижения гидравлического сопротивления (т.е. противодавления) на выходе отработавших газов из цилиндра поршневого двигателя внутреннего сгорания при длительной работе на режимах малых нагрузок и холостого хода и, следовательно:
1) увеличения мощности, развиваемой двигателем;
2) снижения температуры в цилиндре двигателя и соответствующее снижение тепловой нагруженности деталей, образующих внутрицилиндровое пространство;
3) уменьшения количества вредных веществ в отработавших газах двигателя. Решение поставленной задачи достигается тем, что впускная система поршневого двигателя внутреннего сгорания после компрессора оборудована стабилизатором температуры наддувочного воздуха, содержащим теплоаккумулирующее вещество фазового перехода, и тепловой трубой, которые обеспечивают практически неизменную температуру воздуха независимо от режима работы поршневого двигателя без увеличения противодавления в выпускной системе поршневого двигателя внутреннего сгорания.
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 воздушный патрубок 6, проходящий через стабилизатор температуры 7 с теплоаккумулирующим веществом фазового перехода, (последнее на чертеже не указана) окруженный элементом тепловой трубы 8, переходящим в Г-образный трубопровод, смонтирован на ответвленном 9 выпускном патрубке отработавших газов 10. В воздушном патрубке 6 установлен температурный датчик 11, сигнал от которого передается на управляющий блок 12, обеспечивающий регулировку положения заслонки 13 в выпускном патрубке отработавших газов 11.
Предлагаемый двигатель внутреннего сгорания с наддувом 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 7, где высокая температура воздуха, сжатого в компрессоре 5 на режимах больших нагрузок, снижается за счет нагрева воздухом теплоаккумулирующего вещества фазового перехода стабилизатора температуры 7. При этом заслонка 13, расположенной в выпускном патрубке отработавших газов 11 закрыт. На режимах малых нагрузок и холостого хода, температурный датчик 11 подает сигнал на управляющий блок 12, обеспечивающий перемещение заслонки 13, расположенной в выпускном патрубке отработавших газов 11, таким образом, что часть отработавших газов направляется в ответвленный 9 выпускной патрубок отработавших газов 10 и нагревает верхний элемент тепловой трубы 8, нижний элемент которой нагревает теплоаккумулирующее вещество стабилизатора температуры 6, от которого относительно холодный наддувочный воздух нагревается перед поступлением в цилиндры поршневого двигателя внутреннего сгорания 1.
По сравнению с прототипом предлагаемый поршневой двигатель с наддувом при длительной работе на режимах малых нагрузок и холостого хода подогрев наддувочного воздуха осуществляется без создания противодавления на выпуске обеспечивает увеличение мощности развиваемой двигателем на 7-10%, снижение температуры в цилиндре двигателя и соответствующее снижение тепловой нагруженности деталей, образующих внутрицилиндровое пространство, а так же уменьшение количества вредных веществ в отработавших газах двигателя.