СИСТЕМА ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК F02N11/08 F02G5/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к системам пуска двигателей внутреннего сгорания.

Известна конструкция двигателя Стирлинга с тепловым аккумулятором, состоящая из двигателя Стирлинга, соединенного тепловой трубой с тепловым аккумулятором, подзаряжаемым от газовой горелки или электронагревателя (Д. Уокерт. Двигатели Стирлинга. /Сокр. пер.с англ. М. Машиностроение, 1985, с. 307-313).

Описанная конструкция обеспечивает работу двигателя Стирлинга, но не обеспечивает его взаимосвязь с двигателем внутреннего сгорания по использованию теплоты отработавших газов и прокрутки коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания двигателем Стирлинга.

Известна система электропуска двигателя внутреннего сгорания, состоящая из стартера, аккумуляторной батареи и цепи стартера (Роговцев В.Л. и др. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств. М. Транспорт, 1991, с. 161).

Описанная система не допускает частого кратковременного выключения двигателя внутреннего сгорания вследствие резкого сокращения ресурса аккумуляторной батареи и стартера по этой причине. При этом имеет место увеличенный расход топлива и выброс токсичных веществ в атмосферу при кратковременных остановках транспортного средства или отключении потребителя и работе двигателя внутреннего сгорания на режиме холостого хода. Значительное сопротивление прокрутки коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания при пуске требует применять мощный электрический стартер и аккумуляторную батарею большой емкости.

Цель изобретения повышение экономичности, уменьшение выброса токсичных веществ в атмосферу и потребной емкости аккумуляторной батареи.

Поставленная цель достигается тем, что система пуска, состоящая из электрического стартера, соединенного электрической цепью с аккумуляторной батареей, оснащена двигателем Стирлинга, связанным с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, и тепловым аккумулятором, выполненным в одном блоке с головкой двигателя Стирлинга и соединенным с выпускным газопроводом двигателя внутреннего сгорания посредством тепловой трубы, причем электрический стартер соединен с выходным валом двигателя Стирлинга. При этом для разогрева теплового аккумулятора после длительного перерыва в работе двигателя внутреннего сгорания он оснащен горелкой.

Отличительными признаками изобретения являются следующие:
применение двигателя Стирлинга для прокрутки выходного вала двигателя внутреннего сгорания;
выполнение теплового аккумулятора в одном блоке с головкой двигателя Стирлинга;
передача теплоты от отработавших газов двигателя внутреннего сгорания к тепловому аккумулятору посредством тепловой трубы;
применение горелки для разогрева теплового аккумулятора после длительного перерыва в работе двигателя внутреннего сгорания.

Применение описанной системы пуска двигателя позволяет частое выключение двигателя внутреннего сгорания при всех, даже кратковременных остановках транспортного средства или отключении потребителя, а повторный пуск двигателя внутреннего сгорания осуществлять путем прокрутки его выходного вала двигателем Стирлинга с разогревом рабочего тела от теплового аккумулятора, так как двигатель Стирлинга выключается только при длительных стоянках транспортного средств или отключении потребителя и обеспечивает быстрый повторный пуск двигателя внутреннего сгорания без использования стартера и аккумуляторной батареи. При этом за счет исключения работы двигателя внутреннего сгорания на режиме холостого хода повышается экономичность и уменьшается выброс токсичных веществ в атмосферу. Так как двигатель Стирлинга имеет малое сопротивление прокрутке его выходного вала и пускается только после длительного перерыва в работе двигателя внутреннего сгорания, требуется стартер малой мощности для его пуска и становится возможным уменьшить потребную емкость аккумуляторной батареи.

Разогрев теплового аккумулятора после длительного перерыва в работе двигателя внутреннего сгорания обеспечивается встроенной горелкой, работающей на топливе, применяемом в двигателе внутреннего сгорания.

На чертеже представлена схема системы пуска двигателя.

Система пуска двигателя 1 внутреннего сгорания оснащена двигателем 2 Стирлинга, выходной вал 3 которого связан с выходным валом 4 двигателя 1 внутреннего сгорания посредством муфты 5 свободного хода. Головка 6 двигателя 2 Стирлинга выполнена в одном блоке с тепловым аккумулятором 7, который посредством тепловой трубы 8 соединен с выпускным газопроводом 9 двигателя 1 внутреннего сгорания. Для пуска двигателя 2 Стирлинга на нем установлен электрический стартер 10, соединенный электрической цепью 11 с аккумуляторной батареей 12. Для разогрева теплового аккумулятора 7 после длительного перерыва в работе двигателя 1 внутреннего сгорания на нем установлена горелка 13.

При включении стартера 10 он пускает двигатель 2 Стирлинга, работа которого обеспечивает пуск двигателя 1 внутреннего сгорания через муфту 5 свободного хода, связывающую выходные валы 3 и 4 двигателя 2 Стирлинга и двигателя 1 внутреннего сгорания.

При работе двигателя 1 внутреннего сгорания теплота отработавших газов передается от выпускного газопровода 9 к тепловому аккумулятору 7 посредством тепловой трубы 8 и нагревает его. Тепловой аккумулятор 7, выполненный в одном блоке с головкой 6 двигателя 2 Стирлинга, разогревает ее и обеспечивает дальнейшую автономную работу двигателя 2 Стирлинга. После пуска двигателя 1 внутреннего сгорания частота вращения его выходного вала 4 превышает частоту вращения выходного вала 3 двигателя 2 Стирлинга и муфта 5 свободного хода разъединяет эти валы.

При кратковременных остановках транспортного средства или отключении потребителя двигатель 1 внутреннего сгорания выключается и прекращается подача в него топлива и выброс токсичных веществ в атмосферу. При этом двигатель 2 Стирлинга продолжает работать за счет теплоты, накопленной в тепловом аккумуляторе 7. Повторный пуск двигателя 1 внутреннего сгорания осуществляется включением муфты 5 свободного хода.

При остывании теплового аккумулятора 7 после длительного перерыва в работе двигателя 1 внутреннего сгорания нагрев теплового аккумулятора 7 перед пуском двигателя 2 Стирлинга производится включением горелки 13, работающей на топливе, используемом в двигателе 1 внутреннего сгорания.

Описанная система пуска двигателя позволяет повысить экономичность и уменьшить выброс токсичных веществ в атмосферу, так как при кратковременных остановках транспортного средства или отключениях потребителя прекращается подача топлива в двигатель внутреннего сгорания и выброс из него отработавших газов. При этом автономная работа двигателя Стирлинга позволяет осуществить многократные повторные пуски двигателя внутреннего сгорания без использования стартера и аккумуляторной батареи, причем работа двигателя внутреннего сгорания после каждого пуска пополняет запас теплоты в тепловом аккумуляторе. Выполнение теплового аккумулятора в одном блоке с головкой двигателя Стирлинга позволяет уменьшить потери теплоты при передаче ее к рабочему телу двигателя Стирлинга. Применение тепловой трубы для передачи теплоты от отработавших газов в выпускном газопроводе двигателя внутреннего сгорания к тепловому аккумулятору улучшает компоновку двигателя внутреннего сгорания без увеличения потерь теплоты при подаче ее между этими приборами. Малый момент сопротивления двигателя Стирлинга при пуске позволяет применить стартер малой мощности и уменьшить емкость аккумуляторной батареи. Встроенная в тепловой аккумулятор горелка обеспечивает разогрев теплового аккумулятора и пуск двигателя Стирлинга после длительного перерыва в работе двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, использование системы пуска двигателя, описанной выше, придает системе пуска двигателя новые конструктивные особенности, неизвестные из других технических решений. Эти особенности состоят в том, что для прокрутки выходного вала двигателя внутреннего сгорания применен двигатель Стирлинга, в одном блоке с головкой которого выполнен тепловой аккумулятор, соединенный с выпускным газопроводом двигателя внутреннего сгорания посредством тепловой трубы и оснащенный горелкой. Это в свою очередь позволяет повысить экономичность и уменьшить выброс токсичных веществ в атмосферу и потребную емкость аккумуляторной батареи за счет выключения двигателя внутреннего сгорания при кратковременных остановках транспортного средства или отключениях потребителя и повторного пуска двигателя внутреннего сгорания двигателем Стирлинга вместо электрического стартера и тем самым достичь цели изобретения.

Использование: в машиностроении, в частности в двигателестроении, в системах пуска двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: система пуска состоит из электрического стартера, соединенного электрической цепью с аккумуляторной батареей, оснащена двигателем Стирлинга, связанным с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, и тепловым аккумулятором, выполненным в одном блоке с головкой двигателя Стирлинга и соединенным с выпускным газопроводом двигателя внутреннего сгорания посредством тепловой трубы, причем электрический стартер соединен с выходным валом двигателя Стирлинга, при этом для разогрева теплового аккумулятора после длительного перерыва в работе двигателя внутреннего сгорания он оснащен горелкой. Изобретение обеспечивает: повышение экономичности и уменьшение выброса токсичных веществ в атмосферу и потребную мощность аккумуляторной батареи за счет выключения двигателя внутреннего сгорания при кратковременных остановках транспортного средства или отключения потребителя и повторного пуска двигателя внутреннего сгорания двигателем Стирлинга вместо электрического стартера. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система пуска двигателя внутреннего сгорания, состоящая из электрического стартера, соединенного электрической цепью с аккумуляторной батареей, отличающаяся тем, что она оснащена двигателем Стирлинга, связанным с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, и тепловым аккумулятором, выполненным в одном блоке с головкой двигателя Стирлинга и соединенным с выпускным газопроводом двигателя внутреннего сгорания посредством тепловой трубы, причем электрический стартер соединен с выходным валом двигателя Стирлинга. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что тепловой аккумулятор оснащен горелкой.