Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК F02B37/12 F01P9/00 

(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с наддувом и с системами испарительного охлаждения.

Известны двигатели, содержащие испаритель, установленный в выхлопном тракте, и паровую турбину. В испаритель подается вода из постороннего источника и потери тепла в систему охлаждения не утилизируются 1.

Известны также двигатели внутреннего сгорания, содержащие систему жидкостного испарительного охлаждения, снабженную подогревателем, установленным в выхлопном тракте двигателя, и испарителем, водяная полость которого подключена к рубащке охлаждения двигателя через насос, а паровая - к расширительной турбине, вал которой соединен с валом компрессора 2.

Известные двигатели внутреннего сгорания неудовлетворительно работают в режимах пуска и останова двигателя, когда температура воды Б системе охлаждения недостаточно высока для генерации пара в пароотделителе.

Цель изобретения - улучшение запуска и охлаждения двигателя в режимах пуска и останова.

Для достижения поставленной цели соединение вала турбины с валом компрессора выполнено через управляемую фрикционную муфту, вал компрессора дополнительно соединен с валом двигателя через обгонную муфту, а вал насоса кинематически связан с валом компрессора.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Двигатель 1 внутреннего сгорания содержит корпус с последовательно соединенными полостями охлаждения (рубашка охлаждения). Теплообменник 2 (подогреватель) установлен в выхлопном тракте 3 двигателя. 15 Пароотделитель 4 с устройством для его подпитки, струйный насос 5 и циркуляционный насос 6, снабженный байпасным трубопроводом 7, который подключен к соплу струйного насоса 5, образуют систему подачи жидкости в двигатель. Кроме того, в байпасном трубопроводе 7 размещен регулирующий клапан 8. Вал 9 циркуляционного насоса 6 связан с вспомогательным

валом 10, приводимым от двигателя 1, через обгонную муфту 11, а с валом 12 наддувочного компрессора 13 посредством зубчатой передачи 14. Вал 12 компрессора 13 соединен с валом 15 утилизационной паровой турбины 16 через управляемую фрикционную муфту 17. Турбина 16 подключена к пароотделителю 3 трубопроводом 18.

В режиме пуска и прогрева двигателя обгонная муфта 11 включена, а управляемая фрикционная муфта 17 отключена. Привод циркуляционного насоса 6, работающего на относительно холодной воде, и наддувочного компрессора 13, осуществляется от коленчатого вала двигателя 1 через вал IQ, муфту 11, вал 9, зубчатую передачу 14 и вал 12. Регулирующий клапан 8 на байпасном трубопроводе 7 закрыт.

При выходе двигателя на нагрузочный режим температура воды в системе охлаждения достигает значения, при котором начинается генерация пара в пароотделителе 3, поступление его по трубопроводу 18 в утилизационную паровую турбину 16 и разгон последней. После достижения валом 15 определенной скорости вращения производится выключение муфты 17. При этом муфта 11 автоматически разъединяет валы 9 и 10 в тот момент, когда скорость вращения вала 9 превысит скорость вращения вала 10. Таким образом, в нагрузочном режиме привод циркуляционного насоса 6 и компрессора 13 осуществляется от вала 15 утилизационной паровой турбины 16 через муфту 17, вал 12, зубчатую передачу 14 и вал 9.

Характерной особенностью работы утилизационной паровой турбины 16 является увеличение ее мощности и скорости вращения вала 15 при возрастании нагрузки на двигател{1. Это приводит к соответствующему повыщению давления наддува и увеличению подачи циркуляционного насоса 6, что позволяет обеспечить устойчивую бескавитационную работу циркуляционного насоса на горячей воде с температурой выще 100°С при малой высоте расположения пароотделителя. При этом подача насоса при работе двигателя в нагрузочном режиме тем больще превыщает необходимую для нормального охлаждения двигателя, чем

выще нагрузка на двигатель. Это дает возможность направлять избыток воды с нагнетания на всасывание насоса по байпасному трубопроводу 7 через частично открытый регулирующий клапан 8, используя энергию перепускаемого потока для создания необходимого подпора на всасывании циркуляционного насоса.

В режиме остановки и расхолаживания двигателя привод валов компрессора и насоса вновь осуществляется от коленчатого вала две, что обеспечивается отключением муфты 17 и включением муфты 11.

Таким образом, улучшается запуск и охлаждение двигателя в режимах пуска и останова за счет увеличения расхода воздуха и более полного сгорания топлива в цилиндрах, а также повыщается экономичность за счет использования для привода циркуляционного насоса и наддувочного компрессора утилизационной паровой турбины.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий систему жидкостного испарительного охлаждения, снабженную подогревателем, установленным в выхлопном тракте двигателя, и испарителем, водяная полость которого подключена к рубащке охлаждения двигателя через насос, а паровая - к расширительной турбине, вал которой соединен с валом компрессора, отличающийся тем, что, с целью улучшения запуска и охлаждения двигателя в режимах пуска и останова, соединение вала турбины с валом компрессора выполнено через управляемую фрикционную муфту, вал компрессора дополнительно соединен с валом двигателя через обгонную муфту, а вал насоса кинематически связан с валом компрессора.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 119039, кл. F 01 Р 9/00, 1933.