| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2088768
Двопаливного газобензинових Двигуни внутрішнього згоряння з газотурбінним наддувом
Ім'я заявника: Всеросійський науково-дослідний інститут природних газів і газових технологій
Ім'я винахідника: Жабін В.М.
Ім'я патентовласника: Всеросійський науково-дослідний інститут природних газів і газових технологій
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.08.03
Використання: винахід відноситься до двигунобудування, а більш конкретно - до двопаливними двигунів внутрішнього згоряння з газотурбінним наддувом, використовуваним, переважно на автомобілях. Суть винаходу: між повітряним фільтром 18 і газовим перехідником-змішувачем 6 карбюратора 15 встановлено повітряне розподільний пристрій 19, виконане у вигляді пустотілої проставки з розміщеними по осі в його внутрішньої порожнини автоматичним зворотним клапаном 20 з сідлом 21, що розділяє внутрішню порожнину проставки на дві, сполучені між собою порожнини 22 і 23. Розподільний пристрій 19 забезпечений повітряними патрубками 24 і 25, призначеними для сполучення внутрішніх порожнин 22 і 23 з турбокомпресором. Крім того, повітряне розподільний пристрій 19 додатково забезпечено пневматичною системою управління, виконаної у вигляді циліндра 26 з розташованим в ньому поршнем 27, кінематично пов'язаних з тарілкою автоматичного клапана 20 штоком 28. Двигун оснащений турбокомпресором 29, що містить в свою чергу газову турбіну 30, що приводиться відпрацьованими газами і компресор 31 для подачі стисненого повітря в двигун 32. Газова турбіна 30 своїм газопріемним патрубком підключена до випускного колектора 33 двигуна 32 і для випуску відпрацьованих газів в атмосферу забезпечена випускним патрубком 34. компресор 31 своїм воздухопріемние патрубком через всмоктуючий трубопровід 35 повідомлений з повітряним патрубком 24, а воздухонапорним патрубком компресора 31 через нагнітальний трубопровід 36 повідомлений з повітряним патрубком 25 повітряного розподільного пристрою 19. Випускний колектор 33 забезпечений обвідним трубопроводом 37 з перепускним органом 38. надпоршневомупростір пневматичного циліндра 26 повідомлено з всмоктуючим патрубком компресора 31 трубопроводом малого перетину 39 з регулювальним гвинтом 40. Нагрівальний повітряний трубопровід 36 повідомлений з одного боку через балансуючу трубку 41 з наддіафрагменной порожниною першого ступеня, з іншого - через балансуючу трубку 42 - з наддіафрагменной порожниною другого ступеня газового редуктора 5.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до двигунобудування, а більш конкретно до двопаливними двигунів внутрішнього згоряння з газотурбінним наддувом, використовуваним переважно на автомобілях.
Відомі двигуни внутрішнього згоряння з газотурбінним наддувом, що містять поршневий двигун внутрішнього згоряння з встановленої в випускному трубопроводі газовою турбіною турбокомпресора, робоче колесо якої встановлено на одному валу з ротором відцентрового нагнітача, розташованого у впускному трубопроводі (Двигуни внутрішнього згоряння. Пристрій і робота поршневих і комбінованих двигунів . Під ред. А.С. Орліна, М. Машинобудування, 1970, с. 7-8).
При наддуванні щільність повітря підвищується і, отже, збільшується кількість свіжого заряду, що надійшов в циліндр при впуску, в порівнянні з зарядом повітря в тому ж двигуні без наддуву.
Однак карбюраторні бензинові двигуни з газотурбінним наддувом мають ряд недоліків.
Ці недоліки полягають в тому, що разом з підвищенням тиску наддуву зростають тиск і температура суміші в кінці стиснення, внаслідок чого згоряння суміші легко набуває детонаційний характер. З метою уникнення детонації доводиться або знижувати ступінь стиснення карбюраторного двигуна, або використовувати більш дорогий бензин з підвищеним октановим числом.
З відомих двигунів внутрішнього згоряння з газотурбінним наддувом найбільш близьким за технічною сутністю і по досягається результату є двигун внутрішнього згоряння (Григор'єв В.Г. Колубаев В.Д. Ерохов В.І. та ін. Газобалонні автомобілі, 1989, с.37, рис .12), що містить впускний трубопровід із закріпленими на ньому послідовно карбюратором, переходником-змішувачем з патрубками впуску повітря і газу і повітряним фільтром, випускний трубопровід для випуску відпрацьованих газів з випускного колектора в атмосферу, магістраль для подачі бензину в карбюратор, забезпечену електромагнітним клапаном з паливним фільтром, магістраль подачі газу в перехідник-змішувач, в якій послідовно встановлені редуктор високого тиску, електромагнітний клапан з газовим фільтром і двоступінчастий редуктор низького тиску.
Однак відомі двигуни внутрішнього згоряння мають ряд суттєвих недоліків. Ці недоліки полягають в тому, що переклад роботи двигуна з бензину на стиснений природний газ (при незмінній ступеня стиснення) супроводжується зниженням його максимальної потужності на 18 22% що тягне, в свою чергу, до зниження вантажопідйомності автомобіля. Крім того, зниження максимальної потужності газових двигунів, що працюють на стиснутому природному газі, супроводжується погіршенням тяговодінаміческіх і експлуатаційних характеристик автомобіля.
Для підвищення потужних і економічних показників роботи двигуна на часткових і повних навантаженнях шляхом поліпшення регулювання складу газоповітряної суміші пропонується двохпаливний газобензиновий двигун внутрішнього згоряння з газотурбінним наддувом, забезпечений турбокомпресором з всмоктуючим воздухонапорним і газопріемним патрубками, останній з яких повідомлений з випускним трубопроводом, забезпеченим органом перепуску випускних газів з приводом управління, а між повітряним фільтром і перехідником-змішувачем встановлено повітряне розподільний пристрій у вигляді проставки, всередині якої співвісно з нею розміщений автоматичний зворотний клапан, що розділяє внутрішній простір на дві порожнини, одна з яких з'єднана з повітряним фільтром і з всмоктуючим патрубком турбокомпресора , а інша -з переходником-змішувачем і, через нагнітальний трубопровід, з воздухонапорним патрубком турбокомпресора, причому нагнітальний трубопровід повідомлений з наддіафрагменнимі порожнинами першого і другого ступенів редуктора низького тиску, повітряне розподільний пристрій додатково забезпечено пневматичною системою управління, виконаної у вигляді циліндра з розташованим в ньому поршнем, кінематично пов'язаних з тарілкою автоматичного клапана, надпоршневое циліндровим простір якого через трубопровід малого перетину повідомлено з всмоктуючим патрубком турбокомпресора, причому трубопровід малого перетину забезпечений регулювальним гвинтом.
На кресленні схематично показано пристрій двопаливного газобензинових двигуна внутрішнього згоряння з газотурбінним наддувом.
 |
Двохпаливний газобензиновий двигун внутрішнього згоряння з газотурбінним наддувом містить магістральний вентиль 1, підігрівач газу 2, одноступінчатий редуктор високого тиску 3, електромагнітний клапан з газовим фільтром 4, двоступеневий газовий редуктор низького тиску 5 і газовий перехідник-змішувач 6, повідомлені між собою газовими трубопроводами високого тиску 7, 8, 9 і 10 і трубропроводамі низького тиску 11 і 12. Бензинова система для подачі палива в двигун включає в себе паливний бак (не показаний), бензонасос 13, електромагнітний клапан з бензиновим фільтром 14 і карбюратор 15, повідомлені між собою через бензопроводи 16 і 17. Між повітряним фільтром 18 і газовим перехідником-змішувачем 6 встановлено повітряне розподільний пристрій 19, виконане у вигляді пустотілої проставки з розміщеним по осі в її внутрішньої порожнини автоматичним зворотним клапаном 20 з сідлом 21, що розділяє внутрішню порожнину проставки на дві, сполучені між собою порожнини 22 і 23. Розподільчий пристрій 10 забезпечений повітряними патрубками 24 і 25. Крім того, повітряне розподільний пристрій 19 додатково забезпечено пневматичною системою управління, виконаної у вигляді циліндра 26 з розташованим в ньому поршнем 27, кінематично пов'язаних з тарілкою автоматичного клапана 20 штоком 28. Двигун оснащений турбокомпресором 29, що містить в свою чергу газову турбіну 30, що приводиться відпрацьованими газами, і компресор 31 для подачі стисненого повітря в двигун 32. Газова турбіна 30 своїм газопріемним патрубком підключена до випускного колектора 33 двигуна 32 і для випуску відпрацьованих газів в атмосферу забезпечена випускним патрубком 34. |
Компресор 31 своїм Воздухопріемние патрубком через всмоктуючий трубопровід 35 повідомлений з повітряним патрубком 24, а воздухонапорним патрубком через нагнітальний трубопровід 36 повідомлений з повітряним патрубком 25 повітряного розподільного пристрою 19.
Випускний колектор 33 забезпечений обвідним трубопроводом 37, оснащеним в свою чергу перепускним органом управління 38.
Надпоршневомупростір пневматичного циліндра 26 повідомлено з всмоктуючим патрубком компресора 31 трубопроводом малого перетину 39 з регулювальним гвинтом 40.
Нагнітальний повітряний трубопровід 36 повідомлений з одного боку через балансуючу трубку 41 з наддіафрагменной порожниною першого ступеня, а з іншого через балансуючу трубку 42 з наддіафрагменной порожниною другого ступеня газового редуктора 5.
Магістральний вентиль 1 і бензиновий насос 13 через систему трубопроводів і запірної арматури повідомлені відповідно з газовими балонами і бензобаком (не показано).
РОБОТА ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ наступним чином
При роботі на газоподібному паливі стиснений природний газ з балонів високого тиску (не показані) через відкриті видатковий (не показаний) і магістральний вентиль 1 і газовий трубопровід 7 надходить в підігрівач газу 2. З підігрівача 2 підігрітий газ через газовий трубопровід 8 надходить в одноступінчатий редуктор високого тиску 3, де тиск газу знижується до 0,8-1,2 МПа. Підігрітий газ, проходячи через магістральний електромагнітний клапан з газовим фільтром 4, очищається від механічних домішок і через газовий трубопровід 10 надходить в першу щабель двоступінчастого газового редуктора низького тиску 5, в якому тиск знижується до 0,18-0,20 МПа. Потім газ з першого ступеня надходить у другу сходинку редуктора, де його тиск знижується до атмосферного.
Надалі газ з другого ступеня редуктора низького тиску надходить у дозуючий економайзерное пристрій, що забезпечує подачу необхідної кількості газу в газоповітряний перехідник-змішувач 6 карбюратора 15, де змішується з очищеним стисненим повітрям, що надходять одночасно з повітряного фільтра 18 через порожнину 22 повітряного розподільного пристрою 19, всмоктуючий трубопровід 35, компресор 31, нагнітальний трубопровід 36 і нижню порожнину 23, утворюючи горючу суміш. Зворотний повітряний клапан 20 при цьому за рахунок різниць тисків між порожнинами 22 і 23 
з одного боку і за рахунок додаткового зусилля на зворотний клапан 20, що чиниться внаслідок розрідження, створюваного у всмоктуючому патрубку компресора 31 і переданого через відкритий регулювальний гвинт 40 і трубопровід малого перетину 39, і надпоршневомупростір пневматичного циліндра 26, щільно притиснутий до сідла 21. Поршень 27 в цей момент знаходиться в крайньому (на кресленні в верхньому) положенні. Площі поперечного перерізу циліндра 26 і трубопроводу малого перетину 39 підібрані таким чином, що вже при малих навантаженнях роботи двигуна, а, отже, відносно невисоких частотах обертання валу компресора 31 в циліндрі 26 створюється розрідження, достатнє для утримання тарілки клапана 20 в закритому стані. За допомогою регулювального гвинта 40 досягається необхідна чутливість роботи пневматичної системи управління. Новоутворена горюча суміш у змішувачі, володіючи підвищеною щільністю в порівнянні з сумішшю газу з атмосферним повітрям в двигуні без наддуву, через дифузори і змішувальні камери карбюратора-змішувача (не показано) направляється у впускний трубопровід і розподіляється по окремих циліндрах двигуна. Суміш, вступаючи в двигун 32 під надлишковим тиском, компенсує втрату потужності в порівнянні з потужністю двигуна при роботі його на бензоповітряної суміші.
При роботі двигуна випускні гази, проходячи по випускного колектора 33 і перепускному органу управління 38, обертають ротор газової турбіни 30, а разом з ним і ротор компресора 31, а віддаляються випускні гази в атмосферу через випускний патрубок 34.
При збільшенні навантаження і, як наслідок, збільшення тиску наддувочного повітря, останнім передається в наддіафрагменние порожнини високого і низького тиску редуктора. Зростання тиску в наддіафраменних порожнинах високого і низького тиску з одночасним розрідженням в порожнині другого ступеня редуктора низького тиску 5 супроводжується збільшенням перепаду тисків в порожнинах першого і другого ступенів редуктора, що призводить до виникнення виконавчих зусиль на діафрагми. Ці зусилля діють відповідно на діафрагми і клапани низького і високого тиску. Ступінь відкриття клапанів високого і низького тиску збільшується, що призводить до відповідного збільшення витрат паливного газу через ці клапани. Все це в цілому приводить до зростання витрат газу відповідно до зрослим витратою повітря через двигун.
Подальше зростання навантаження двигуна обумовлює збільшення тиску наддувочного повітря і, як наслідок, збільшення ступеня відкриття клапанів високого і низького тиску відповідно першого і другого ступенів редуктора 5, що призводить до збільшення подачі газу відповідно до збільшеним навантаженням двигуна.
При роботі двигуна на газоподібному паливі електромагнітний клапан 4 відкритий. Пропускний орган управління 38 у випускному колекторі 33 встановлений в положення для подачі випускних газів в газову турбіну 30.
При роботі двигуна на рідкому паливі бензин з бензобака (не показаний) бензиновим насосом 13 через бензопровід 16, відкритий електромагнітний клапан 14 і бензопровід 17 подається в карбюратор 15, в який одночасно через повітряний фільтр 18, відкритий зворотний клапан 20 і нижню порожнину 23 надходить атмосферне повітря. Новоутворена топливовоздушная суміш в карбюраторі 15 через повітряні колектори (не показано) надходить в циліндри двигуна. Турбокомпресор 29 при цьому не працює, так як в цьому випадку випускний колектор 33 через перепускний орган управління 38 і обвідний трубопровід 37 повідомлений з випускним патрубком 34, минаючи газопріемний патрубок газової турбіни 30.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Двохпаливний газобензиновий двигун внутрішнього згоряння з газотурбінним наддувом, що містить впускний трубопровід із закріпленими на ньому послідовно карбюратором, переходником-змішувачем з патрубками впуску повітря і газу і повітряним фільтром, випускний трубопровід, магістраль подачі бензину в карбюратор, забезпечену електромагнітним клапаном і паливним фільтром, магістраль подачі газу в перехідник-змішувач, в якій послідовно встановлені редуктор високого тиску, електромагнітний клапан з газовим фільтром і двоступінчастий редуктор низького тиску, що відрізняється тим, що він забезпечений турбокомпресором з всмоктуючим, воздухонапорним і газопріемним патрубками, останній з яких повідомлений з випускним трубопроводом, забезпеченим органом перепуску випускних газів з приводом управління, а між повітряним фільтром і перехідником-змішувачем встановлено повітряне розподільний пристрій у вигляді порожнистої проставки, всередині якої співвісно з нею розміщений автоматичний зворотний клапан, що розділяє внутрішній простір проставки на дві порожнини, одна з яких з'єднана з повітряним фільтром і з всмоктуючим патрубком турбокомпресора, а інша з перехідником-змішувачем і через нагнітальний трубопровід з воздухонапорним патрубком турбокомпресора, причому нагнітальний трубопровід повідомлений з наддіафрагменнимі порожнинами першого і другого ступенів редуктора низького тиску, а повітряне розподільний пристрій додатково забезпечено пневматичною системою управління, виконаної у вигляді циліндра з розташованим в ньому поршнем, кінематично пов'язаних з тарілкою автоматичного клапана, надпоршневое циліндричний простір якого через трубопровід малого перетину повідомлено з всмоктуючим патрубком турбокомпресора, причому трубопровід малого перетину забезпечений регулювальним гвинтом.
Версія для друку
Дата публікації 26.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.