УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02N17/04 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для облегчения запуска двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизелей, при низких температурах окружающей среды.

Известны устройства для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания, осуществляющие подогрев воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, что приводит к улучшению условий смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива.

Наиболее распространены устройства, в которых подогрев воздуха осуществляется путем сжигания в нем топлива (а.с. СССР N 85420, кл. F 02 N 7/00, 1949) или электрической свечой подогрева (Пусковые качества и системы пуска семейства тракторных дизелей воздушного охлаждения Владимирского тракторного завода // Обзор, сер. Тракторы, самоходные шасси и двигатели, М.: ЦНИИ тракторсельхозмаш, 1974, с. 14-27).

Недостатками указанных устройств являются: в первом случае - поступление в цилиндры продуктов сгорания, ухудшающих условия воспламенения топлива, во втором - низкая эффективность и неравномерность подогрева поступающего в цилиндры воздуха, вследствие высоких скоростей обтекания им локального источника тепла, которым является спираль накаливания электрической свечи.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для запуска дизеля, содержащее источник сжатого воздуха, подключенный при помощи трубопровода через теплообменник и воздухораспределитель к цилиндрам двигателя, а также источник тепла в виде котла предпускового подогрева (а.с. N 708066, кл. 2 F 02 N 9/00, 1976).

При пуске двигателя холодный сжатый воздух поступает в теплообменник, где нагревается за счет тепла газообразных продуктов сгорания, отходящих от топочного пространства котла предпускового подогрева, и поступает далее через воздухораспределительный механизм в цилиндры двигателя.

Общими существенными признаками известного устройства и заявляемого технического решения является наличие источника сжатого воздуха, подключенного при помощи трубопровода через воздухораспределитель к цилиндрам двигателя. В устройстве-прототипе подогрев воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя осуществляется, в специальном теплообменнике, установленном в воздушном трубопроводе, за счет тепла, получаемого в стороннем источнике при сжигании горючих веществ. В связи с этим известное устройство не может обеспечить подогрев воздуха, подаваемого к цилиндрам двигателя, без использования стороннего источника тепла.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для запуска двигателя внутреннего сгорания, в котором путем введения новых конструктивных элементов обеспечивается возможность подогрева воздуха, подаваемого от источника повышенного давления в цилиндры двигателя, без использования стороннего источника тепла, что расширит функциональные возможности устройства, позволит конструктивно упростить его и снизить материалоемкость.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для запуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем источник сжатого воздуха, соединенный трубопроводом через воздухораспределитель с цилиндрами двигателя, согласно изобретению, в трубопроводе установлена вихревая труба, сопловой вход которой соединен с источником сжатого воздуха, а выходной патрубок горячего потока - через воздухораспределитель с цилиндрами двигателя.

Кроме того, на рабочей части вихревой трубы установлена рубашка с патрубками для подвода и отвода теплоносителя от стороннего источника тепла.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что:
- в трубопроводе, соединяющем источник сжатого воздуха с воздухораспределителем, установлена вихревая труба, сопловой вход которой соединен с источником сжатого воздуха;
- выходной патрубок горячего потока вихревой трубы соединен трубопроводом через воздухораспределитель с цилиндрами двигателя;
- на наружной поверхности вихревой трубы установлена рубашка с патрубками подвода и отвода теплоносителя для дополнительного подогрева горячего потока воздуха от стороннего источника тепла.

Первые два из указанных признаков являются достаточными во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, а третий характеризует изобретение в отдельных случаях его выполнения.

Наличие вихревой трубы в трубопроводе, соединяющем источник сжатого воздуха с воздухораспределителем, позволяет обеспечивать получение подогретого воздуха за счет перераспределения внутренней энергии поступающего в трубу сжатого газа между потоками воздуха и соответствующего разделения этих потоков (см. Мартынов А. В. , Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? М.: Энергия, 1976, с. 6-28). Соединение выходного патрубка горячего потока вихревой трубы трубопроводом через воздухораспределитель с цилиндрами двигателя обеспечивает подачу в них подогретого воздуха при осуществлении запуска. При этом возможно регулирование температуры горячего потока воздуха путем изменения положения регулирующего вентиля на горячем конце вихревой трубы (см. Мартынов А.В., Бродянский В.М., ... с. 6-11). Это повышает эффективность работы устройства за счет гибкого приспособления его выходных параметров к условиям окружающей среды и более рационального расходования сжатого воздуха. Установка на наружной поверхности вихревой трубы рубашки с патрубками подвода и отвода теплоносителя позволяет осуществить при наличии стороннего источника тепла дополнительный подогрев горячего потока воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит источник сжатого воздуха 1, соединенный трубопроводом 2 с редуктором 3 и запорным вентилем 4 с сопловым входом 5 вихревой трубы 6.

Вихревая труба 6 имеет выходной патрубок 7 горячего воздуха и выходной патрубок 8 холодного воздуха, а также регулирующий соотношение расходов горячего и холодного потоков воздуха вентиль 9 и рубашку 10 с патрубками входа и выхода теплоносителя от стороннего источника тепла (не показан), установленную на ее рабочей части. Выходной патрубок горячего потока воздуха 7 соединен трубопроводом через воздухораспределитель 11 с цилиндрами двигателя.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При запуске двигателя холодный сжатый воздух от источника 1 через редуктор 3 при открытом вентиле 4 поступает по трубопроводу 2 к сопловому входу 5 вихревой трубы 6. В сопловом входе, а затем в вихревой трубе сжатый газ расширяется и разделяется на два потока - холодный и горячий. Холодный поток отводится наружу через выходной патрубок холодного потока 8, а горячий поток подается через вентиль 9, выходной патрубок горячего потока 7 и воздухораспределитель 11 в цилиндры двигателя.

Регулирование температуры горячего потока воздуха производится изменением положения вентиля 9, осуществляющим изменение соотношения расходов холодного и горячего потоков воздуха в вихревой трубе.

Дополнительный подогрев горячего потока воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, осуществляется (при наличии стороннего источника тепла) прокачкой теплоносителя через рубашку 10 вихревой трубы 6.

Вихревая труба, работающая при давлении сжатого воздуха на входе P = (3. . . 9)•10⁵ Па, обеспечивает подогрев горячего потока воздуха, составляющего половину проходящего через трубу расхода, на ΔT = 30...50^o соответственно, что уменьшает время запуска дизеля типа Д37 при T_окр. = -10^oC с 50 с до 2... 4 с (см. Пусковые качества и системы пуска семейства ..., с. 15-16).

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для облегчения запуска двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизелей, при низких температурах окружающей среды. Устройство содержит источник сжатого воздуха, соединенный трубопроводом с редуктором и запорным вентилем с сопловым входом вихревой трубы. Выходной патрубок горячего потока вихревой трубы соединен трубопроводом через воздухораспределитель с цилиндрами двигателя. Вихревая труба имеет вентиль, регулирующий температуру горячего потока воздуха, и рубашку с патрубками для подвода и отвода теплоносителя от стороннего источника тепла, установленную на ее рабочей части. Устройство обеспечивает возможность получения подогретого потока воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя при его запуске, без использования сторонних источников тепловой энергии за счет перераспределения внутренней энергии сжатого воздуха между его различными потоками и разделения их в вихревой трубе, а также возможность регулирования температуры воздуха, подаваемого в цилиндре. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для запуска двигателя внутреннего сгорания, содержащее источник сжатого воздуха, соединенный трубопроводом через воздухораспределитель с цилиндрами двигателя, отличающееся тем, что в трубопроводе установлена вихревая труба, сопловой вход которой соединен с источником сжатого воздуха, а выходной патрубок горячего потока через воздухораспределитель - с цилиндрами двигателя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на рабочей части вихревой трубы установлена рубашка с патрубками для подвода и отвода теплоносителя от стороннего источника тепла.