1869685196

I.    Wprowadzenie

Tłokowy silnik spalinowy jest podstawowym źródłem napędu wielu pojazdów drogowych. Już od dawna celem konstruktorów jest uzyskanie jak największej mocy oraz możliwie dużej sprawności silnika tłokowego jaką można uzyskać z jednostki użytego paliwa, poza tym ważnym aspektem jest również ekologia. W pewnym uproszczeniu na moc silnika spalinowego mają wpływ trzy czynniki, do których zaliczyć można średnie ciśnienie użyteczne, objętość skokową oraz prędkość obrotową wału korbowego. Stąd wniosek, aby uzyskać większą wartość mocy rosła trzeba dążyć do zwiększenia tych parametrów. Najprostszym sposobem prowadzącym do wzrostu mocy silnika jest zwiększenie objętości skokowej jednostki napędowej. Podstawową barierą w stosowaniu tego sposobu jest znaczący wzrost masy silnika. Innym sposobem jest wzrost prędkości obrotowej jednostki napędowej, która ma swoje ograniczenia, mianowicie silniki wytwarzają zbyt dużo start mechanicznych, poza tym wysoka prędkość obrotowa wpływa na trwałość całej jednostki napędowej. Pozostaje za tym zwiększenie średniego ciśnienia użytecznego. Można to uzyskać poprzez wykorzystanie energii przepływających spalin w układzie wylotowym na napęd turbosprężarki. Systemy turbosprężarkowe wymagają zmian konstrukcyjnych silnika spalinowego. Zmiany konstrukcyjne mają na celu zwiększenie trwałości silnika w wyniku przyrostu obciążeń mechanicznych i termicznych. Analizując literaturę stwierdzić można, iż znane są rozwiązania, które wykorzystują strumień spalin w układzie wylotowym. Do rozwiązań tych zaliczyć można: turbosprężarka, turbogenerator, elektryczny asystent turbodoładowania, turbocompound, wymiennik termoelektryczny [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,

II,    12], Turbogenerator z pośród przedstawionych rozwiązań, ze względu na swoją specyficzną budowę oraz warunki w jakich pracuje jest tematem niewielu publikacji naukowych [38, 39], Opublikowane informacje zawarte w materiałach naukowych mają charakter szczątkowy i ogólny. Istnieje więc luka w tej sferze badań i konieczność poszerzenia wiedzy w tym zakresie.

Energia cieplna uzyskana ze spalenia mieszanki paliwowo-powietrznej jest ściśle związana z silnikiem spalinowym. Niewykorzystana w postaci strat odprowadzana jest bezpowrotnie ze spalinami oraz przez układ chłodzenia do otoczenia. Energia uzyskana podczas spalania przekształcana jest w energię mechaniczną w następujących po sobie przemianach obiegu termodynamicznego. W silniku o zapłonie iskrowym, którego źródłem zasilania jest wtrysk wielopunktowy tylko 34% energii cieplnej przekształca się w energię mechaniczną. Jednostka napędowa wyposażona we wtrysk bezpośredni noże wykorzystać

7