УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА И РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02N17/00 F02N7/12 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для запуска и регулирования двигателей, которые могут использоваться в различных отраслях народного хозяйства, например в автотранспорте для всетемпературного запуска тяжелых дизелей.

Известен ДВС с системой наддува "Гипербар", которая улучшает характеристики двигателя, в том числе пусковые, за счет изменения характеристики крутящего момента до получения постоянной мощности от двигателя. Известный ДВС содержит турбокомпрессор, пусковой электродвигатель, охладитель наддувочного воздуха, перепускной канал, топливный насос, регулятор подачи перепускного воздуха, камеры перемешивания выпускных газов и обводного воздуха, камеры сгорания и устройства для зажигания и контроля пламени [1]
В известном ДВС решается задача поддержания необходимого входного давления воздуха на входе в цилиндры ДВС, независимо от режима работы поршневой части. При этом за счет нагрева воздуха при сжатии в компрессоре происходит улучшение пусковых характеристик двигателя. В этом случае подача воздуха в двигатель производится минуя теплообменник.

К недостаткам известной системы наддува "Гипербар" можно отнести то, что система не обеспечивает полной подготовки двигателя в предпусковом режиме и непосредственную раскрутку двигателя от газовой турбины.

Известен также дизель с газотурбинным наддувом, ближайший по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержащий газотурбинный двигатель, имеющий компрессор, соединенный с электростартером, камеру сгорания с регуляторами топлива и воздуха и турбину, выполненную со свободной ступенью, кинематически соединенной с коленчатым валом ДВС [2]
Недостатком известного ДВС является то, что после запуска дизеля свободная турбина продолжает вращаться через редуктор. Отсутствует регулирование параметров газа в двигателе и, кроме того, не предусмотрена утилизация тепла выхлопных газов из-за турбины и использование его для предпускового прогрева воды и масла. Отсутствует единый для ДВС электронный блок управления, что значительно усложняет регулирование двигателя в широком диапазоне режимов его работы и конструктивное выполнение.

На чертеже представлено устройство для запуска и регулирования ДВС.

Устройство содержит газотурбинный двигатель, имеющий компрессор 1, соединенный с электростартером 2, камеру 3 сгорания с регулятором 4 топлива и воздуха и турбину 5, выполненную со свободной ступенью 6, кинематически соединенной с коленчатым валом 7. ДВС снабжен водяным насосом 8, рубашкой 9 охлаждения ДВС, подключенной к насосу 8, теплообменником 10, соединенным посредством насоса 8 с рубашкой 9 охлаждения с одной стороны и с трактом 11 свободной ступени 6 турбины 5 с другой, муфтой 12 сцепления, установленной в кинематическом соединении, и электронным блоком 13 управления, подключенным к регулятору 4 топлива и воздуха, к водяному насосу 8, муфте 12 сцепления, валу 7 ДВС и электростартеру 2. Камера сгорания ДВС снабжена свечой 14 зажигания, соединенной с электронным блоком 13.

При работе ДВС в момент его запуска с электронного блока 13 управления подаются сигналы на электростартер 2, регулятор 4 расхода топлива и воздуха и свечу 14 зажигания, причем сигналы подаются по программе, заложенной в блоке 13. Электростартер 2 начинает раскручивать вал газотурбинного двигателя, а компрессор 1 сжимать воздух и подавать в камеру сгорания. При достижении определенного давления за компрессором 1 срабатывает сигнал подачи топлива и воздуха. Стехиометрия расхода воздуха топливу обеспечивается программой, заложенной в электронном блоке 13. Свеча 14 зажигания включается по сигналу из блока 13 в момент образования топливовоздушной смеси, готовой к воспламенению. Из камеры 3 сгорания выхлопные газы срабатываются на турбине 5 и свободной ступени 6. Выхлопные газы из тракта 11 поступают в теплообменник 10. Крутящий момент с вала свободной турбины ступени 6 раскручивает насос 8. Посредством его вода из ДВС поступает в теплообменник 10, нагревается в нем газами из-за турбины и снова поступает в ДВС. Как только вода нагреется до определенной температуры с блока 13 поступает сигнал на включение муфты 12 сцепления. Начинается раскрутка вала ДВС, и продолжается циркуляция воды через теплообменник 10. При достижении ДВС режима малого газа с блока 13 поступает сигнал на прекращение подачи топлива в камеру сгорания. Газотурбинный двигатель отключается. ДВС выходит на самостоятельный режим работы, а управление им осуществляется с электронного блока 13.

Такое выполнение устройства позволяет в 2-3 раза быстрее, по сравнению с существующими ДВС, осуществить запуск при значительно низких температурах окружающей среды, обеспечить единое (с одного электронного блока) регулирование всей системой, значительно снизить вес ДВС за счет ввода электронного блока управления.

Сущность изобретения: в момент запуска ДВС с блока 13 управления подается сигнал на включение ГТД. Одновременно с включением ГТД начинается прогрев воды в теплообменнике 10 выхлопными газами из-за турбины. Как только прогрев воды до заданной температуры закончен, а ДВС выведен на малые обороты, ГТД отключается по команде блока 13 управления. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА И РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий газотурбинный двигатель, имеющий компрессор, соединенный с электростартером, камеру сгорания с регулятором топлива и воздуха и турбину, выполненную со свободной ступенью, кинематически соединенной с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания (ДВС), отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит теплообменник, с одной стороны соединенный с рубашкой охлаждения ДВС посредством водяного насоса, кинематически связанного с валом свободной ступени, а с другой стороны с трактом последней, и электронный блок управления, подключенный к регулятору топлива и воздуха, водяному насосу, валу ДВС, электростартеру и муфте сцепления, посредством которой свободная ступень турбины кинематически соединена с валом ДВС.