Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F02B43/10 

Изобретение относигся к маиганостроению, а именно к двигателеям внутреннего сгорания. Известны овигатепи внутреннего сгоранЕя, содержащие впускную систему, подключенную к цилиндрам через смеситель, выпускную трубу, гидридный аккумутгатор водорода, подключенный к выпускной трубе через перепускной клацан и к смесителю - через редуктор, источник водорода высокого давления и гидридный пусковой патрон, размешенный в гидридвом аккумуляторе водорода и соединенный с источником водорода высокого давления через загпорный орган, и блок управления l. В таких двигателях предпусковой Подо грев гидридногх) аккумулятора производится путем подачги водорода от источн& ка высокого давления к nycKOBOvjy патро ну с развитой поверхностью теплообмена В результате взаимодействия водорода высокого давления с гидридообразующим веществом в пусковом патроне происходи интенсивное выделение тепла, которое вс пользуется для обогрева всей массы ги/ ридообразующего вещества в аккумулято ре. Из гидридного аккумулятора водород поступает через редуктор в смеситель, откуда водородовоздушная смесь (или , бензоводородовоздушная смесь при работе двигателя на добавках водорода) Поступает в двигатель. После запуска двигателя для обогрева гидридного аккумулятора используется теплота отработавших газов. Однако в известных двигателях при запуске пусковой патрон обогревает всю массу находящегося в аккумуляторе гидрида, что приводит к значительному рассеиванию тепла и, как следствие, к снижению количества пусковой порции водорода, а значит, к затрудненному запуску двигателя. этого, при работе двигателя на основных режимах отсутствует регулирование подачи количества отрабо тавших газов в гидридный аккумулятор в зависимости от количества необходимого водород и происходят неоптимальный нагрев гидрида в аккумуляторе, резкие колебания давления водорода в системе подачи двигателя, а также ненужный нагрев аккумулятора при отсутствии в нем водорода в случае работы двигателя не бензовоздушной смеси. Все это приводит к снижению надежности системы. Целью изобретения является облегчение запуска и повышение надежности дви гателя. Указанная цель достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий впускную систему, подключенную к цилиндрам через смеситель, выпускную трубу, гидридный аккумулятор водорода, подключенный к выпускной трубе через перепускной клапан и к смесителю через редуктор, источник водорода высокого давления и гидридный пусковой патрон, размешенный в гидридном аккумуляторе водорода и соединенный с источником водорода высокого давления через запорный орган, и блок yпpaвлeшiя, дополнительно содержит узел перепуска отработавших газов, размещенный в выпускной трубе между перепускным клапаном и двигатели и выполненный в виде последовательно расположенных распределителя отработавших газов, регулятора, блокирующего устройства и конечного выключателя, причем распределитель снабжен двумя камерами с перепускными заслонками, первая из которых сообщена с атмосферой, а вторая - с гидридным аккумулятором через перепускной клапан, регулятор содержит подпружиненную диафрагму, кинематически связанную через блокирующее устройство с заклонками распределителя и разделяющую его на водородную полость, сообщенную с впускной системой, и пружинную полость, сообщенную с атмосферой, и гидридный аккумулятор снабжен перегородкой, разделяющей его на пусковой и основной отсеки, сообщенные соответственно с перепускным клапаном и выпускной трубой, причем основной отсек снабжен обратным клапаном. На фиг. 1 изображена схема двигателя; на фиг. 2 - конструкция узла перепуска отработавших газов; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2. Двигатель 1 внутреннего сгорания (фиг. 1) содержит впускную систему 2, под1шючаю1цую егхз к гидридному аккумулятору 3 через редуктор 4 и смеситель 5. Гидридный аккумулятор 3 подключен к выхлопной трубе 6 с помощью патрубков 7 и 8, перепускного клапана 9 и узла 1О перепуска отработавших газов. Гидридный аккумулятор 3 содержит перегородку 11, разделяющую его на два отсека: пусковой 12 и основной 13. В пусковом отсеке 12 расположен пусковой патрон 14, сообщенный с источнтсом 15 выажого давления через запорный орган 16 (например, электромагнитный клапан). Перепускной клапан 9 и запорный орган 16 соединены эпекгрической цепь с блоком 17 управления. Основной отсек 13 аккумулятора 3 сообщен с впускной системой 2 через обратный клапан 18. Узел 10 (фиг. 1) перепуска отработавших газов (фиг. 2) состоит из следу ющих основных частей: распределителя 19, блокирующего устройства 20, рагулягора 21 и конечного выключателя 22 Распределитель 19 содержит две камеры 23 и 24, снабженные перепускными заклонками 25 и 26. Камера 24 сообщена с атмосферой, а камера 25 с перепускным клапаном 9 (фиг. 1) и далее с гидридным аккумулятором 3. Блокирующее устройство 20 (фиг.2) включает толкатель 27, который при помощи штифта 28 соединен с вилкой 29; втулку ЗО, имеющую привод от ручного управления через трос 31; направляющие шпильки 32, ввернутые в пробку 33; поводок 34, кинематически связанный с перепускными заклонками 25 и 26, возвратные пружины 35. Вилка 29 с толкателем 27 могут перемещаться относительно втулки 30 благодаря имеющимся пазам во втулке. Регулятор 21 состоит из корпуса 36 в котором расположена диафрагма 37 и пружина 38. По наружнсыу диаметру диафрагма прижимается к корпусу крыщкой 39, а по внутреннему диаметру она соединена со щтоком 40 с пталощью порщня 41, щайбы 42 и гайки 43. Полость 44, образованная крышкой 39 и диафрагмой 37, сообщается с водородной магистралью системы питания двигателя Выходной конец штока является упором для включения конечного выключателя 22 Уплотнение штока 40 в крышке 39 осуществляется с помощью резинового коль ца 45 круглого сечения. Изменение натя жения пружины 38 осуществляется пробкой 33. Конечный выключатель 22 связан электрической цепью с блоком 17 управления (фиг. 1). Работа описываемого двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образсм. При холодном пуске двигателя поворо том ключа в замке зажигания запорный орган 16 (фиг.1) сообщает источник 15 высокого давления водорода с пусковым патроном 14. В результате взаимодействия водород высокого давления с гидридообразующим веществом в пусковом патроне 14 проИСХОДИТ интенсивное выделение тепла, которое используется для обогрева гкдрида в пусковом отсеке 12 аккумулятора 3. Из пускового отсека 12 аккумулятора 3 водород, выделившийся в результате разложения гидрида при подводе теплоты от поверхности пускового патрона 14, поступает через редуктор 4 в смеситель 5, откуда водороаовоздушная смесь (или беизоводородовоздушвая смесь при работе двигателя на добавках водорода) поступает в двигатель 1 и в полость 44 (фиг. 2) регулятора 21. Давление в жорода при этом незиачитальное и сила, действующая через мембрану, недостаточна Для преодоления сопротивления пружин 38 и 35. При этом заслонки 25 и 26 находятся в крайнем положении, когда проходное сечение камеры 23 полностью открыто, а камеры 24 - закрыто. Обратный клапан 18 препятствует поступлению водорода в основной отсек 13 аккумулятора 3. Носле запуска двигателя для обогрева пускового отсека 12 используется теплота отработавших газов, часть которой идет на вагрева1ше гидрида в патроне 14. В результате нагрева гидрид в патроне 14 разлагается с выделением газообразного водорода, поступающего обратно в источник 15. При достижении значения давления водорода в источнике 15 исходной величины по сигналу блока 17 управления пусковой патрон 14 изолируется от источника запорным органом 16. Одновременно с этим, по мере возрастания давления водорода как во впускной системе 2,так и в полости 44 (фиг. 2) , регулятора 21, диафрагма 37, сжиТлая пружину 38, перемещает шток 4О вместе с упором и освободившийся рычаг конечного выключателя 22 замыкает контакты. Сигнал от конечного выключателя 22 поступает в блок 17 (фиг.1) ; управления. Блок 17 включает перепускной клапан 9 и последний сообщает отсек 13 гидридного аккумулятора 3 с системой выхлопа двигателя. Таким образом, после запуска двигателя и достижения заданной величины давления водорода во впускной системе 2, вся масса гидрида обогревается отработавшими газами, что приводит к более интенсивному выделению водорода. Повысившееся давление водорода во впускной системе приводит к дальнейшэму перемещению штокр 4О регулятора 21

и шток, выбрав свободный ход (зазор с), воздействует на толкатель 27 с повоа ком 34, который через кинематическую связь изменяет положение перепусжных заслонок 25 и 26,, в результате чего количество отработавших газов, поступающих в гидрипный аккумулятор 3, уменьшается, а в атмосферу - увеличивается. При понижении давлеи№ водорода во впускной системе менее определенной величины, количество отработавших , поступающих в аккумутштор, увеличивается, а выбрасыва0«{ых в атмосфе РУ - уменьшается. Таким образом, узел 10 (фиг. 1) перепуска отработавших газо за счет соответствующей регулировки отдельных элементов, например зазора с, жесткости пружины 38 (фиг. 2), позволяет на всех режимах работы двигателя поддерживать оптималыюе количество водорода, необходимое для работы.

В случае работы двигателя только в бензовоздушной смеси, т.е. когда израсходован запас водорода в гидридном аккумуляторе, во избежание ненужного нагрева и перегрева гидрида заслонки 25 и 26 распределителя 19 устанавливают с псмогцью блокирующего устройства 2О в такое положение, когда выхлоп Ътра ботавщих газов производится только в атмо сферу. Это достигается воздействие на

втулку 30 через трос 31 ручного упра&. ления. Втулка ЗО, перемещаясь по шпилькам 32, увлекает вилку 29 с толкателем 27 и поводком 34. Перепускные заслонки 25 и 26 через кинематическую связь уста навливАются в крайнее положение, когда проходное сечение камеры 23 полностью перекрыто, а камеры 24 - открыто. Наличие пускового отсека 12 с патронсял 14 позволяет эффективно использовать тепло реакпии сорбции водорода, протекающей в патроне в момент предпускового подогрева, а также предотвращает рассеивание выделившегося при этом тепла во всей массе гидрида,содержащегося в аккумуляторе 3. Сразу же после запуска двигателя поток отработавших газов направ ляется в пусковой отсек, что позволяет эффективно использовать низкопотенциальиое тепло отработавших газов для поддержания необходимого уровня десорбции вородорода в ограниченном объеме пускового отсека аккумулятора. Это позволяет увеличить пусковую порцию водорода, что привадит к устойчивой работе двигателя при запуске.

Совокупность указанных преимуществ по срсшнению с известными двигателями позволяет облегчить запуск двигателя, а также повысить надежность его работы.

Г6

17

/

/

l

t

d6fjr/rO/7

/

yj/XXXyX

-TO

у

t±

//

±L

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащей впускную систему, подключенную к цилиндрам через смеситель, выпускную трубу, ридридный аккумулятор водорода, подключенный к выпускной трубе через перепускцой клапан и к смесителю через редуктор, источник водорода высокого давления и гидридный пусковой патрон, размещенний в гидридном аккумуляторе водорода и соединенный с источником водорода ЕЫСОКОГО давления через запорный орган, и блок управления, от личающийся тем, что, с целью повышения надежности и облегчения запуска, двигатель дополнен тёльно содержит узел перепуска отработавших газов, размешенный в выпускной трубе между перепускным клапаном и двигателем и выполненный в вше последовательно рааталоженных распределителя отработавших газов, регулятора, блок руюфего ycтpoйcтвia и конечного выключателя, причем распределитель снабжен двумя камерами с пере11ускнымв заслонками, первая из сообщена с атмосферой, а вторая с пшридным аккумулятором через перепускной клапан, регулятор содержит подпружиненную диафрагму, кинематически связанную через блсжирующее устройство с заслонками распределителя и разделяющую его на водородную полость, сообщённую с впуск(Л ной системой, и пружинную полость, сообщенную о атмосферой, а гидридный аккумулятор снабжен перегородкой, ра § деляющей го на пусковой и основной «тсеки, сообщенные соответственно с перепускным кпааашзм и шлпускной трубой, причем основной отсек снабжен обратным клапаном. Од 10 00

;

//

SA/Jf ff/7

/

ф1/г.

5/ фаг. J