КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ГАЗОТУРБИННЫМ НАДДУВОМ И ПНЕВМАТИЧЕСКИМ РАСПЫЛИВАНИЕМ ТОПЛИВА

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для более полного использования энергии топлива, сжигаемого в поршневом двигателе внутреннего сгорания, и снижения токсичности его отработавших газов.
Известен комбинированный двигатель внутреннего сгорания, содержащий: поршневой двигатель внутреннего сгорания с выпускным и впускным коллекторами, причем первый соединен с газовой турбиной, вал которого приводит во вращение ротор высокочастотного электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию, и вал компрессора, подающего сжатый воздух во впускной коллектор. (Комбинированный двигатель: Патент на полезную модель RU 51 678 U1, F02G 5/02, опубл. 27.02.2007. Бюл.№ 6)
Недостатком этой конструкции являются:
1. Недостаточно хорошее смесеобразование, обусловленное существенной неоднородностью топливовозодушной смеси, образующейся при механическом (традиционном) распыливании топлива в цилиндрах двигателя и, как следствие, существенной неполнотой сгорания топлива
2. Значительным содержанием токсичных компонентов в отработавших газах (оксида углерода, углеводородами и сажей - в связи с неполной сгорания топлива, вызванной неравномерность распределения топлива по объему камеры сгорания, и оксидами азота, образование которых обусловлено воздействием высокой температуры на жидкое топливо и практическим отсутствием окислителя, в области сопловых отверстий, откуда это топливо поступает в цилиндр).
Данная конструкции двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.
Задачей предложения является обеспечение однородности топливовозодушной смеси, образующейся и, как следствие, существенного повышения полноты сгорания топлива и существенное снижение содержания токсичных компонентов в отработавших газах (оксида углерода, углеводородами и сажей - в связи с полным сгорания топлива, обусловленным однородностью распределения топлива по объему камеры сгорания, и оксидов азота, за счет исключения зон с жидким топливом и практическим отсутствием окислителя в области сопловых отверстий).
Решение поставленной задачи достигается тем, что в комбинированном двигателе внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом высокочастотный электрический генератор, расположенный между газовой турбиной и компрессором, вырабатывает электроэнергию, которая приводит в действие компрессор высокого давления, производящий сжатый воздух, обеспечивающий пневматическое распыливание топлива в цилиндры двигателя вместо механического.
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 с газотурбинным наддувом и с пневматическим распыливанием топлива содержит: поршневой двигатель внутреннего сгорания 1 с выпускным 2 и впускным 3 коллекторами, причем первый соединен с газовой турбиной 4, вал которой приводит во вращение ротор высокочастотного электрогенератора 5, вырабатывающего электроэнергию, и вал компрессора 6, подающего сжатый воздух во впускной коллектор 3. Вырабатываемая высокочастотным электрогенератором 5 электроэнергия приводит в действие компрессор высокого давления 7, сообщающийся воздушным трубопроводом 8 с ресивером 9, который воздухопроводами 10 связан с пневматическими форсунками 11, оборудованными
электромагнитной системой управления и соединенными топливопроводами 12 с топливным баком 13.
Предлагаемый комбинированный двигатель с газотурбинным наддувом и пневматическим распыливанием топлива работает следующим образом.
Отработавшие газы поршневого двигателя внутреннего сгорания 1 по выпускному коллектору 2 поступают в газовую турбину 4, вал которой вращает ротор высокочастотного электрогенератора 5, производящего электроэнергию, используемую для привода в действие компрессора высокого давления 7. Часть энергии, передаваемая от вала газовой турбины 4 ротору высокочастотного электрогенератора 5, передается через него на вал компрессора 6, с помощью которого производится наддув поршневого двигателя внутреннего сгорания 1. Компрессор высокого давления 7 по воздушному трубопроводу 8 нагнетает сжатый воздух в ресивер 9, откуда сжатый воздух по воздухопроводам 10 подается к пневматическим форсункам, оборудованным электромагнитной системой управления 11, к которым по топливопроводам 12 поступает топливо из топливного бака 13
По сравнению с прототипом в предлагаемом комбинированном двигателе с газотурбинным наддувом и пневматическим распыливанием топлива:
1. Вследствие распыливания топлива сжатым воздухом происходит хорошее смесеобразование, обеспечивающее однородную топливовозодушную смесь, и, как следствие, существенно большую полноту сгорания топлива.
2. Значительно (на 10-15%) снижается содержание токсичных компонентов в отработавших газах (оксида углерода, углеводородами и сажей - в связи с более полным сгоранием топлива, и оксидов азота - в связи с постоянным наличием окислителя (воздуха, которым топливо вдувается в цилиндр), в области сопловых отверстий, откуда это топливо поступает в цилиндр).