Двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02B37/00 F02N17/04 

(54) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания воздушного охлаждения с газотурбинным наддувом и с устройствами для облегчения запуска путем подогрева смазки и блока цилиндров. Известны двигатели внутреннего сгорания, содержаш,ие блок цилиндров, установленный на картере, охватывающий их с зазором ограждающий кожух, турбокомпрессор, войдухонапорный патрубок подключен к впускному ресиверу, а газоприемный - к выхлопному коллектору двигателя, дополнительную камеру сгорания, установленную в обводном трубопроводе, соединяющем -воздухонапорный и газоприемный патрубки турбокомпрессора, и магистраль выпуска отработавших газов турбокомпрессора, сообщенную при помощи выпускного патрубка с атмосферой и при помощи обводной трубы с зазором между кожухом и блоком цчлиндров и. с выпускным коллектором двигателя 1 Отработавшие газы обеспечивают ускоренный прогрев двигателя при запуске. Однако Б таких двигателях детали и узлы нагреваются неравномерно. Подшипники коленчатого вала не имеют контакта с теплоносителем (горячей воздушно-газовой смесью), поэтому нагрев их происходит только за счет теплопроводности металла картера. Известно, что одним из условий, при которых возможен пуск дизеля, является необходимое тепловое состояние его подшипников и коленчатого вала, обеспечивающее получение пусковых оборотов с исключением их интенсивного износа. Время разогрева дизеля до пускового состояния определяется скоростью нагревания коленчатого вала - узла наиболее удаленного от мест непосредственного соприкосновения теплоносителя с телом дизеля. Цель изобретения- сокращение времени разогрева двигателя при запуске за счет подогрева теплым воздухом коленчатого вала и смазки т. е. ускорение запуска двигателя. Для достижения поставленной цели, двигатель дополнительно снабжен вентилятором и воз духоподогревателем, причем вентилятор подключен к картеру двигателя напорным патрубком через воздухоподогреватель, а впускным - через заслонку, и кинематически связан с турбокомпрессором, воздухоподогреватель установлен в обводной трубе магистрали выпуска отработавших газов.

На чертеже схематически показан предлагаемый двигатель внутреннего сгорания. Двигатель содержит блок 1 цилиндров, выхлопнот коллектор 2, впускной ресивер 3, картер 4, ограждающий кожух 5, турбокомпрессор, состоящий из турбины 6 и компрессора 7, установленных на общем валу 8, дополнительную камеру 9 сгорания, установленную в обводном трубопроводе 10, вентилятор 11 и воздухоподогреватель 12. Воздухонапорный патрубок 13 турбокомпрессора подключен к впускному ресиверу 3 обводной трубопровод 10 подключен к воздухонапорному патрубку 13 и к газовпускному патрубку 14 турбокомпрессора. Выхлопная магистраль 15 турбины 6 при помощи обводной трубы 16 сообщена с зазором 17 между кожухом 5 и блоком 1 цилиндров и с впускным ресивером 3. Вентилятор 11 кинематически связан через щестерню 18 с валом 8 турбокомпрессора, воздухоподогреватель 12 установлен в обводной трубе 16, напорный патрубок 19 вентилятора 11 подключен к картеру 4 через воздухоподогреватель 12 и заслонку 20, а всасывающий патрубок 21 связан с .впускным отверстием 22 вентилятора 11 и через заслонку 23 с картером 4.

Двигатель снабжен также коленчатым валом 24, эжектором 25, фильтра-ми 26 и 27, исполнительным механизмом 28, управляющими заслонками 29, 30 и 31 и устройством для запуска турбокомпрессора. Последнее содержит электродвигатель 32, приводную рукоятку 33, муфту 34 свободного хода и гидромуфту 35. Исполнительный механизм 28 подключен к гидромуфте 35 через кулачковую муфту 36. Выхлопной коллектор 2 через заслонку 30 соединен с турбиной 6, а через заслонку 37 - с атмосферой.

Двигатель работает следующим образом. В режиме запуска турбокомпрессора 1 и разогрева блока 1 цилиндров и. картера 4 вал 8 турбокомпрессора прокручивается от рукоятки 33 или электродвигателя 32 через муфту 34 свободного хода, гидромуфту 35 и щестерню 18. Заслонка 31 перекрывает Боздухонапорный патрубок 13 и воздух от компрессора 7 поступает в обводной трубопровод 10, в камеру 9 сгорания подается топливо н она запускается. Отработавщие газы из камеры сгорания поступают в турбину 6 и она начинает раскручивать вал турбокомпрессора. Из турбины 6 отработавшие газы через выхлопную магистраль 15 и обводную трубу 16 поступают в зазор 17 между, кожухом 5 и блоком 1 цилиндров, а по впускному ресиверу 3 - в цилиндры двигателя. В эжекторе 25 осуществляется добавление воздуха, поступающего через

фильтр 26. Одновременно от вентилятора 11 начинает подаваться в напорный патрубок 19 воздух, который после подогрева в воздухоподогревателе 12 поступает в картер 4. При этом заслонки 20 и 23 открыты. Происходит разогрев блока 1 цилиндров, коленчатого вала 24 и смазочного масла в картере 4 двигателя.

После разогрева осуществляется запуск двигателя, для чего увеличивается подача топлива в камеру 9 сгорания и производите наполнение жидкостью рабочей полости гидромуфты 35. В результате этого от вала 8 турбокомпрессора крутящий момент передается через кулачковую муфту 36 на коленчатый вал 24 двигателя. При этом в двигатель поступает по отводной магистрали 16 и впускному коллектору подогретая газовоздущная смесь, что облегчает воспламенение топлива и запуск двигателя. Отработавщие газы из работающего двигателя поступают через выхлопной коллектор 2 и заслонку 37 в атмосферу.

После запуска двигателя исполнительный механизм 28 отключает коленчатый вал 24 от гидромуфты 35 при помощи кулачковой муфты 36, шестерню 18 с вентилятором И от вала 8 турбокомпрессора и ставит заслонки 29, 30 и 31 в положение, соответствующее режиму работы двигателя с наддувом от турбокомпрессора. При остановке вентилятора .Пи отсутствии скоростного напора заслонки 20 и 23 под действием собственного веса опускаются и перекрывают напорный и всасывающий патрубки 19 и 21. Заслонка 37 устанавливается в закрытое положение и Отработавщие газы начинают поступать на турбину 6, она раскручивает вал 8 и воздух из атмосферы через воздущный фильтр 27 поступает в компрессор 7, а из него во впускной коллектор и в цилиндры дви.г-ателя.

Таким образом, нагнетание в картер воздуха, нагретого теплом отработавщих газов, может позволить увеличить скорость, нагревания коленчатого вала и смазочного масла, а следовательно, и сократить время разогрева и ускорить запуск предлагае.мого двигателя внутреннего сгорания.

Формула изобретения

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, установленный на картере, охватывающий их с зазором ограждающий кожух, турбокомпрессор, воздухонапорный патрубок которого подключен к впускному ресиверу, а газоприемный - к выхлопному коллектору двигателя дополнительную камеру сгорания, установленную в обводном трубопроводе, соединяющем воздухонапорный и газоприемный патрубки турбокомпрессора, и магистраль выпуска отработавщих газов турбокомпрессора, сооб