RU2161706C2 - Двигатель автомобильный - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может найти применение в малом наземном транспорте. Двигатель содержит входное устройство, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину и выходное устройство, причем перед камерой сгорания установлен тепловой ресивер и топливопровод с форсунками и зажигательными устройствами, а внутри нее помещена теплостойкая изолирующая насадка, рабочая турбина посредством газового лабиринта отделена от камеры низкого давления, при этом двигатель снабжен дополнительным компрессором, расположенным сзади по ходу движения газов, и связанным с валом отбора мощности. Теплостойкая изолирующая насадка выполнена из керамики. Изобретение обеспечивает высокий КПД, повышение долговечности и моторесурса вследствие низкотемпературного режима работы, снижается расход специальных дорогостоящих сталей, обеспечивается многотопливность двигателя, снижение количества вредных выбросов в атмосферу. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может найти применение в малом наземном транспорте.

Известен двигатель, состоящий из входного устройства, компрессора, камеры сгорания, газовой турбины и выходного устройства /выходного сопла/. /Теория авиационных двигателей. П.К.Казанджан, Н.Д.Тихонов, А.К.Янко. - М.: Машиностроение, 1983 г., с. 4/.

Недостатками вышеописанного двигателя является низкий КПД, высокая температура в камере сгорания, снижающая показатель долговечности двигателя и способствующая образованию вредных окислов азота и, как следствие, наносящая вред экологии.

Предлагаемое изобретение создано для повышения КПД известных двигателей, снижения уровня вредных выбросов в результате их работы.

Сущность изобретения заключается в том, что в двигателе, содержащем компрессор, вал отбора мощности, камеру сгорания и турбину, перед камерой сгорания установлен тепловой ресивер и теплопроводов с форсунками и зажигательными устройствами, а внутри нее помещена теплостойкая изолирующая насадка, рабочая турбина выполнена в виде турбины с газовым лабиринтом, после которой образована камера низкого давления, при этом двигатель снабжен дополнительным компрессором, расположенным сзади по ходу движения газов и связанным с валом отбора мощности. Тепловая изолирующая насадка выполнена, например, из керамики. На чертеже представлен предложенный двигатель.

Корпус представляет собой трубу круглого сечения, внутри которой помещены устройства крепления подшипников, трубопроводов и других деталей.

Входной компрессор - это роторный компрессор, вмонтированный в корпус.

Тепловой ресивер постоянно работает в режиме "нагрев-охлаждение" за счет перекачивания электроэнергии с вала отбора мощности. Ресивер применен для того, чтобы турбина короткое время могла работать вхолостую /около 10 мин/, что обеспечит устойчивый режим работы двигателя без разгона и рывков. В керамическом ресивере теплоты /энергии/ выполнен помимо нагревательных электрических приборов множество мелких проходов для сжатого воздуха.

После ресивера установлена сетка труб - топливопроводов вместе с форсунками /горелками/ для топлива и зажигательными устройствами /свечи зажигания/.

Камера сгорания представлена объемом, обмурованным изнутри керамической насадкой, имеющей крупно-ребристую поверхность, которая служит стабилизатором пламени.

Теплостойкая изолирующая насадка служит стабилизатором процесса горения и предохраняет корпус двигателя от чрезмерного разогрева и разрушения.

Паровая турбина с газовым лабиринтом - рабочий орган, преобразующий тепловую энергию горячих газов во вращательную энергию вала отбора мощности /см. заявку N 93030956/06, автора В.И.Спиридовича "Паровая турбина"/.

Выходной компрессор - это роторный компрессор, вмонтированный в корпус. Он создает пониженное давление отработанных газов. Выходной компрессор установлен сзади, чтобы добиться при работе двигателя наивысшего КПД, не применяя тяжелого, дорогостоящего и сложного роторного компрессора высокого давления с выходным давлением более 10 МПа. Достаточно смонтировать два облегченных дешевых и менее сложных компрессора невысокого давления с выходным давлением около 1 МПа.

Все детали и узлы двигателя помещены в корпус 1. В лобовой части двигателя расположены входной компрессор 2 и тепловой ресивер /накопитель/ 3. Далее по ходу движения воздуха смонтирован топливопровод с форсунками 4, расположенными в камере высокого давления /КВД/. Камера высокого давления изолирована от корпуса 1 керамической насадкой 5. После камеры высокого давления расположена турбина 6 с газовым лабиринтом 7, отделяющим КВД от камеры низкого давления /КНД/, являющейся камерой отработанных газов. Последний агрегат по ходу газа в двигателе - это выходной компрессор 8.

Компрессор 8 и турбина 6 смонтированы на одном валу 9, который является валом отбора мощности.

Принцип работы двигателя. Наружный воздух закачивается вовнутрь роторным входным компрессором 2. Под повышенным давлением и подогретый /вследствие адиабатного сжатия/ воздух поступает в тепловой ресивер 3 и частично еще подогревается.

В камеру сгорания /КВД/ из форсунок 4 поступает мелкораспыленное топливо и происходит полное его сгорание. Вследствие этого газ в камере сгорания нагревается до расчетной температуры. Сильно нагретые газы поступает на рабочую турбину, совершает работу и охлаждаются, испытывая полное адиабатное расширение. После этого охлажденные отработанные газы попадают в камеру низкого давления, где давление газов значительно ниже атмосферного /вакуум/. После этого выходным компрессором 8 и под конечным давлением, равным, атмосферному, выбрасывается наружу. Выходной компрессор 8 служит одной цели - созданию вакуума в КНД.

Преимущества предлагаемого двигателя по сравнению с существующими заключаются в достижении высокого КПД, повышении моторесурса вследствие низкотемпературного режима работы, повышении долговечности, снижении расхода специальных дорогостоящих сталей, многотопливности конструкции, снижении количества вредных выбросов.

Claims (2)

1. Двигатель автомобильный, содержащий компрессор, вал отбора мощности, камеру сгорания и турбину, отличающийся тем, что перед камерой сгорания установлен тепловой ресивер и топливопровод с форсунками и зажигательными устройствами, а внутри нее помещена теплостойкая изолирующая насадка, рабочая турбина выполнена в виде турбины с газовым лабиринтом, после которой образована камера низкого давления, при этом двигатель снабжен дополнительным компрессором, расположенным сзади по ходу движения газов и связанным с валом отбора мощности.

2. Двигатель автомобильный по п.1, отличающийся тем, что теплостойкая изолирующая насадка выполнена, например, из керамики.