СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02N9/02 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), а именно дизелям средней и большой мощности.

Известна система пуска ДВС, содержащая источник газа и устройство подачи его в цилиндры.

Изобретение решает задачу цилиндрового пуска ДВС от компактного источника сжатого газа с регулируемым давлением и расходом. Ожидаемый технический результат от использования изобретения уменьшение массы и габаритов пусковой системы, облегчение пуска из холодного состояния, обеспечение экологической чистоты, обеспечение автономного пуска в аварийной ситуации (при обесточивании, утечке воздуха из баллонов и т.д.).

Предлагаемая система пуска ДВС, содержащая источник газа и устройство подачи его в цилиндры двигателя, отличается тем, что источник газа выполнен в виде заключенного в емкость жидкого реагента с бездетонационной экзотермической реакцией разложения и снабжен средством инициирования этой реакции и устройством регулирования подачи реагента.

При этом в качестве реагента используют, например, окись этилена, перекись водорода, гидразин или их растворы. Средство инициирования реакции разложения представляет собой запал или каталитический пакет, содержащий вещества, вызывающие при контакте с реагентом реакцию разложения, например состав на основе окислов марганца для перекиси водорода. Источник газа снабжен устройством подачи реагента, содержащим запорный узел, например, в виде клапана и средство для регулируемого давления в подаваемом реагенте, например, в виде плунжерного насоса с приводом. Источник газа может быть снабжен предохранительным клапаном.

На чертеже изображена система пуска ДВС.

Емкость 1 с реагентом 2 посредством запорного узла, выполненного, например, в виде клапана 3, сообщается с камерой разложения 4, на входе в которую размещается средство инициирования реакции разложения, выполненное, например, в виде каталитического пакета 5. Камера разложения 4 посредством трубопровода 6 сообщается через газораспределитель 7 с цилиндрами ДВС 8 (показан один цилиндр). Устройство регулирования подачи реагента снабжено средством регулируемого давления в реагенте 2, выполненным, например, в виде плунжерного насоса (плунжера) 9 с приводом (не показан). На камере разложения 4 установлен предохранительный клапан 10.

Предлагаемая система пуска ДВС работает следующим образом.

При создании плунжером 9 давления в емкости 1 с реагентом 2 открывается запорный узел (клапан 3) и реагент 2 поступает в камеру разложения 4. При контакте со средством инициирования реакции разложения, например каталитическим пакетом 5, начинается реакция разложения с выделением нагретых газообразных продуктов реакции, которые по трубопроводу 6 через газораспределитель 7 направляются последовательно в цилиндры пускаемого двигателя, например в цилиндр 8, приводят в движение поршни и коленвал ДВС (не показан). С подачей топлива осуществляется пуск ДВС, и система пуска отключается (сбрасывается усилие на плунжер 9, закрывается клапан 3 и прекращается подача реагента 2 в камеру разложения 4). Если при пуске давление в камере разложения превышает заданное, срабатывает предохранительный клапан 10 на камере разложения 4.

Жидкие реагенты, используемые в предлагаемой системе пуска ДВС, имеют высокую энергоемкость. В частности, моль перекиси водорода, занимающий объем 0,023 л, при разложении выделяет около 100 кДж энергии. Сжатый воздух, совершающий такую же работу при адиабатном расширении от начального давления 1,5 МПа, которое обычно поддерживается в баллонах систем воздушного пуска, занимает объем около 7 л. Соответственно при использовании изобретения резко уменьшаются габариты и масса пусковых устройств. Температура газообразных продуктов разложения чистых реагентов около 800 1200^оС. При разбавлении инертной жидкостью, например водой, она может быть снижена до необходимых значений. Мощность, развиваемая при пуске, регулируется расходом жидкого реагента, т.е. давлением в системе его подачи.

Применение предлагаемой системы пуска ДВС обеспечивает упрощение конструкции, снижение стоимости изготовления и эксплуатации по сравнению с применяемой пневматической системой цилиндрового пуска, так как становятся ненужными компрессор, баллоны сжатого воздуха, редукционный клапан, соединительные воздухопроводы. Уменьшаются масса и габариты пускового устройства. Облегчается пуск из холодного состояния за счет высокой температуры газообразных продуктов разложения, нагревающих стенки камеры сгорания. В результате становятся ненужными применяемые в известных системах цилиндрового пуска подогрев воздуха на впуске и применение легковоспламеняющихся пусковых жидкостей. При использовании же в качестве реагента перекиси водорода пуск дополнительно облегчается тем, что продукты разложения содержат кислород, парциальное давление которого выше, чем в атмосферном воздухе. В результате свежий заряд обогащается кислородом и интенсифицируется горение топлива в цилиндре. При пуске из горячего состояния высокая температура продуктов разложения способствует уменьшению температурных градиентов на поверхности теплообмена газов со стенками камеры сгорания, вследствие чего уменьшаются термические напряжения, приводящие к трещинообразованию.

Предлагаемая система пуска ДВС экологична. В частности, при использовании перекиси водорода газообразными продуктами разложения являются безвредные водяной пар и кислород. Проскок незначительного количества неразложившихся капель и паров перекиси водорода способствует дожиганию углеводородов и сажевых частиц в выхлопе двигателя и дополнительно снижает вредные выбросы.

Предлагаемая система пуска ДВС может применяться как в стационарных и судовых дизелях большой и средней мощности, которые в настоящее время имеют системы цилиндрового пуска, так и в ДВС меньшей мощности, включая карбюраторные.

Возможность осуществления изобретения подтверждается тем, что ряд жидких реагентов, пригодных для использования в предлагаемой системе пуска ДВС, выпускается промышленностью без ограничений. Отработана технология их безопасного хранения, транспортировки и применения. Осуществление устройства подачи жидкого реагента, запорного узла базируется на имеющемся опыте энергомашиностроения.

Использование: двигателестроение, устройства для запуска двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система пуска двигателя внутреннего сгорания содержит источник газа, выполненный в виде емкости, заполненной жидким реагентом с бездетонационной экзотермической реакцией разложения и снабженной устройством для регулирования подачи жидкого реагента и средством инициирования реакции разложения реагента, и устройство подачи его в цилиндры. Причем в качестве реагента в системе пуска используют или окись этилена, или перекись водорода, или гидразин, или их растворы. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая источник газа и устройство подачи его в цилиндры двигателя, отличающаяся тем, что источник газа выполнен в виде емкости, заполненной жидким реагентом с бездетонационной экзотермической реакцией разложения, снабженной устройством для регулирования подачи жидкого реагента и средством инициирования реакции разложения реагента. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве реагента используют или окись этилена, или перекись водорода, или гидразин, или их растворы. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство инициирования реакции разложения реагента выполнено в виде запала или каталитического пакета, содержащего вещества на основе окислов марганца при использовании в качестве жидкого реагента перекиси водорода. 4. Система по пп.1 3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средство регулирования избыточного давления в реагенте, выполненное в виде плунжерного насоса с приводом, а устройство подачи реагента выполнено в виде запорного клапана. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что источник газа снабжен предохранительным клапаном.