Спосіб керування двигуном внутрішнього згоряння

Реферат: Спосіб керування двигуном внутрішнього згоряння включає подачу повітря у впускний колектор і з нього - в обмежений простір камери згоряння, стінки якої обмиваються охолоджуючою рідиною системи охолодження, стиск поршнями повітря і його адіабатичне нагрівання, змішування повітря з дизельним паливом і запалення суміші з утворенням продуктів горіння, вплив на поршні двигуна продуктами горіння і перетворення їхнього зворотно-поступального переміщення в обертовий рух колінчатого вала, видалення продуктів горіння в атмосферу. Охолоджуючу рідину з системи охолодження регламентовано, за допомогою системи керування, подають на теплообмінник ємкості, що попередньо заповнюють скрапленим горючим газом, при цьому регламентовано, термічним впливом охолоджувальної рідини перетворюють рідку фазу скрапленого горючого газу в газоподібну, після чого горючий газ з ємності подають у впускний колектор двигуна і у ньому змішують із повітрям, і утворену газоповітряну суміш подають у камеру згоряння двигуна. UA 113851 U (12) UA 113851 U UA 113851 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до автомобільної промисловості і може бути реалізована для виготовлення дизельних двигунів, що працюють на комбінованих видах палива. Корисна модель може бути реалізована в умовах спеціалізованих майстерень транспортних підприємств, що здійснюють поточне або аварійне обслуговування дизельних двигунів, у результаті якого забезпечується їх працездатність і можливість їх подальшої експлуатації залежно від технологічного навантаження з використанням дизельного або газо-дизельного палива. Корисна модель може бути реалізована в умовах, які вимагають від дизельних двигунів підвищеної потужності для подолання автомобілями затяжних підйомів, пов'язаних із транспортуванням вантажів, що мають значну вагу. Корисна модель може бути успішно використана стосовно до випадків, коли можливості двигуна автомобіля недостатньо для роботи в умовах перевантаження і необхідно додаткове джерело енергії, яке дозволяє підвищити потужність дизельного двигуна. Відомий спосіб керування двигуном внутрішнього згоряння, при якому в ємності акумулюють паливо у вигляді скрапленого горючого газу, який перетворюють із рідкої фази в газоподібну, направляють газ по газопроводу, очищають за допомогою фільтрів, а потім керовано і регламентовано подають разом з атмосферним повітрям у камеру згоряння двигуна, де підпалюють за допомогою електричного розряду, спалюють, утворюють продукти згоряння, за допомогою яких впливають на поршні. Поршні, виконуючи робочий хід, переміщуються в циліндрах і за допомогою шатунів впливають на колінчатий вал, у результаті чого зворотнопоступальне переміщення поршнів перетворюється в обертовий рух колінчатого вала (http://kovsh.com/library/motorist_tips/for_gas_fuel_system_owner/osobenn_eksplua_dvigat_na_gaz). Недоліком відомого способу є те, що застосування газу як основного палива, зменшує питому потужність двигуна і при значних навантаженнях призводить до значної перевитрати палива. Відомий спосіб недоцільно застосовувати у двигунах внутрішнього згоряння, особливо у великовантажних автомобілях, експлуатація яких пов'язана з тривалими навантаженнями при русі на підйом або по пересіченій місцевості. Використання способу виправдане тільки для малолітражних автомобілів, експлуатація яких не пов'язана з навантаженнями і необхідністю переміщення вантажів, що мають велику вагу. Найближчим аналогом вибрано спосіб керування двигуном внутрішнього згоряння, що включає подачу повітря у впускний колектор і з нього - в обмежений простір камери згоряння, стінки якої обмиваються охолоджуючою рідиною системи охолодження, стиск поршнями повітря і його адіабатичне нагрівання, змішування повітря з дизельним паливом і запалення суміші з утворенням продуктів горіння, вплив на поршні двигуна продуктами горіння і перетворення їхнього зворотно-поступального переміщення в обертовий рух колінчатого вала, видалення продуктів горіння в атмосферу (http://avto-master.info/ustrojstvo-i-printsip-dejstviya/54-printsipraboty-dizelnogo-dvigatelya.html). Недоліком відомого способу є те, що при значних експлуатаційних навантаженнях теплових характеристик дизельного палива, що спалюється, недостатньо, у результаті чого двигун не розвиває необхідної потужності. Особливо це є істотним недоліком при транспортуванні вантажів, що мають значну вагу. Висока потужність двигуна необхідна для великовантажних автомобілів, що здійснюють переміщення вантажів на значну відстань. Одержання необхідного приросту потужності традиційно забезпечується за рахунок збільшення геометричних параметрів двигуна, що збільшує масу автомобіля і збільшує вартість обслуговування агрегатів. Збільшений розмір двигуна вимагає необхідний приріст потужності для переміщення значної маси вантажу, кузова автомобіля, а також самого двигуна. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу керування двигуном внутрішнього згоряння за рахунок регламентованої подачі в двигун комбінованого палива, що складається з дизельного палива і горючого газу. Живлення двигуна здійснюється шляхом одночасної подачі у камери згоряння газоповітряної суміші, якій надають високу температуру за рахунок адіабатичних процесів, при цьому в нагріту суміш подають дизельне паливо, створюючи паливну систему: повітря - горючий газ - дизельне паливо, яку підпалюють із утворенням продуктів горіння, що впливають на поршні двигуна внутрішнього згоряння, забезпечуючи тим самим його ефективну роботу. Паливна газоповітряна суміш утворюється шляхом перетворення рідкої фази скрапленого газу під регламентованим термічним впливом охолоджуючої рідини, нагрітої при циркуляції в блоці циліндрів працюючого двигуна. 1 UA 113851 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставлена задача вирішується тим, що спосіб керування двигуном внутрішнього згоряння включає подачу повітря у впускний колектор і з нього - в обмежений простір камер згоряння, стінки яких обмиваються охолоджуючою рідиною системи охолодження, стиск поршнями повітря і його адіабатичне нагрівання, змішування повітря з дизельним паливом і запалення суміші з утворенням продуктів горіння, вплив на поршні двигуна продуктами горіння і перетворення їхнього зворотно-поступального переміщення в обертовий рух колінчатого вала, видалення продуктів горіння в атмосферу, в якому згідно з корисною моделлю, охолоджуючу рідину із системи охолодження регламентовано, за допомогою системи керування, подають на теплообмінник ємності, яку попередньо заповнюють скрапленим горючим газом, при цьому регламентовано, термічним впливом охолоджуючої рідини перетворюють рідку фазу скрапленого горючого газу в газоподібну, після чого горючий газ з ємності подають у впускний колектор двигуна і у ньому змішують із повітрям, а утворену газоповітряну суміш подають у камеру згоряння двигуна. Для збільшення питомої потужності двигуна і зниження витрати палива у якості горючого газу використовують метан. Для максимальної ефективності формування корисного об'єму скрапленого газу, розташованого у ємності, його розташовують у ємності при температурі -162° С, а у якості скрапленого газу використовують метан. Технічний результат при здійсненні корисної моделі досягається за рахунок того, що: - підвищується питома потужність двигуна в процесі тривалого експлуатаційного навантаження; - низькі витрати на модернізацію двигуна для роботи його на комбінованій суміші з горючого газу і дизельного палива; - збільшення потужності двигуна не збільшує поточної витрати дизельного палива при низькій вартості газу і мінімальній його витраті; - перетворення палива з рідкої фази в газоподібну забезпечується за рахунок нагрітої охолоджуючої рідини, високу температуру якої одержують при експлуатації двигуна, без додаткових витрат теплової енергії; - за допомогою нагрітої охолоджуючої рідини одержують необхідний об'єм газоподібного палива і необхідний його тиск для змішування з повітрям у впускному колекторі; - спосіб може бути реалізований у всіх конструкціях дизельних двигунів, експлуатація яких відбувається в екстремальних умовах, які вимагають максимальної потужності протягом тривалого періоду часу; - спосіб реалізується за рахунок використання скрапленого газу, що запобігає необхідності використання балонів високого тиску, підвищує безпеку експлуатації агрегатів автомобіля, робота яких здійснюється за допомогою дизельного двигуна; - реалізація способу не вимагає значних матеріальних витрат і має низький строк окупності за рахунок одержання додаткової потужності двигуна внутрішнього згоряння і можливості транспортування вантажів великої ваги. Спосіб реалізується таким чином. Спосіб може бути реалізований на будь-якому дизельному двигуні незалежно від його геометричних параметрів і технічних характеристик. Краще всього реалізовувати спосіб на великовантажних автомобілях, які експлуатуються в кар'єрах для переміщення вантажів великої ваги на значну відстань. Як правило, у цих умовах застосовують автомобілі,на яких установлено дизельні двигуни, робота яких полягає у тому, що у впускний колектор подають атмосферне повітря за рахунок розрядження, створюваного при переміщенні поршнів, або повітря що подається у впускний колектор за допомогою турбін. Атмосферне повітря подають у камеру згоряння дизельного двигуна, стінки якої обмиваються охолоджуючою рідиною системи охолодження. У циклі стиску поршні стискають повітря до розрахункового мінімального об'єму. У процесі стиску відбувається адіабатичне нагрівання повітря, температура якого досягає величини запалення дизельного палива. При реалізації двох основних факторів, таких як висока температура повітря і його тиск, у повітря в камері згоряння подають під високим тиском розпилене дизельне паливо. Висока температура повітря приводить до запалення дизельного палива з утворенням продуктів згоряння. Утворені продукти згоряння впливають на поршні, які під їхньою дією роблять робочий хід і за допомогою шатунів обертають колінчатий вал двигуна, якій працює в штатному режимі при нормальному навантаженні або на холостих обертах. Продукти згоряння після завершення робочого циклу викидаються в атмосферу. 2 UA 113851 U 5 10 15 20 При збільшенні навантаження на двигун, охолоджуючу рідину за допомогою системи керування, що дає команду на виконавчі механізми, подають на теплообмінник ємності зі скрапленим газом. Ємність виконують термоізольованою і заповнюють її скрапленим природним газом. Дослідження і дослідно-промислові дослідження показали, що найбільш ефективним є використання як газоподібного палива метан, що забезпечує максимальну теплотворність процесу, підвищуючи тим самим питому потужність двигуна і знижуючи витрату палива при експлуатаційних навантаженнях. Теплообмінник дозволяє регламентовано зробити теплообмін між охолоджуючою рідиною і зрідженим газом, що перебуває в ємкості. Дослідження показали, що досягти максимальної ефективності заповнення максимального об'єму скрапленого газу у ємкості, його розташовують у ємкості при температурі - 162 °С, а як скраплений газ використовують метан. При теплообміні охолоджуючої рідини і скрапленого газу, рідка фаза скрапленого горючого газу перетвориться в газоподібну. Утворене газоподібне паливо в заданих об'ємах по газоводу подають у впускний колектор, де змішують з повітрям. Утворена суміш подається в камеру згоряння двигуна, де піддається стиску і адіабатичному нагріванню. У нагріту суміш під високим тиском вприскують дизельне паливо, утворена суміш запалюється, утворені продукти горіння впливають на поршні і відбувається робочий цикл аналогічний при традиційній роботі дизельного двигуна. Дослідження показали, що спосіб є новим і промислово здійсненним. Спосіб може бути реалізований для всіх типів дизельних двигунів, особливо для тих конструкцій, що застосовуються на великовантажних автомобілях, які використовуються для транспортування гірської маси з глибоких кар'єрів при відкритій розробці рудних родовищ корисних копалин. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 1. Спосіб керування двигуном внутрішнього згоряння, що включає подачу повітря у впускний колектор і з нього - в обмежений простір камери згоряння, стінки якої обмиваються охолоджуючою рідиною системи охолодження, стиск поршнями повітря і його адіабатичне нагрівання, змішування повітря з дизельним паливом і запалення суміші з утворенням продуктів горіння, вплив на поршні двигуна продуктами горіння і перетворення їхнього зворотнопоступального переміщення в обертовий рух колінчатого вала, видалення продуктів горіння в атмосферу, який відрізняється тим, що охолоджуючу рідину з системи охолодження регламентовано, за допомогою системи керування, подають на теплообмінник ємкості, що попередньо заповнюють скрапленим горючим газом, при цьому регламентовано, термічним впливом охолоджувальної рідини перетворюють рідку фазу скрапленого горючого газу в газоподібну, після чого горючий газ з ємності подають у впускний колектор двигуна і у ньому змішують із повітрям, і утворену газоповітряну суміш подають у камеру згоряння двигуна. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як горючий газ використовують метан. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що скраплений газ розташовано у ємкості, при температурі -162 °С, при цьому як скраплений газ використовують метан. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3