Система живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згорання

Реферат: Система живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згорання містить газовий балон з заправним та витратним вентилями, редуктор-випарник, з'єднаний газовими трубопроводами з газовим балоном та газовими форсунками приймального колектора двигуна, нагрівник, електромагнітні клапани, датчики температури та електронний блок керування. Нагрівник оснащений джерелом тепла для спалювання рідкого палива і паливним насосом, який з'єднаний окремим трубопроводом з штатною або окремою паливною ємністю; нагрівник має вигляд пустотілого циліндра, у внутрішньому об'ємі якого розташоване джерело тепла, а на зовнішній поверхні є площини, на яких послідовно встановлені термоелектричні модулі і індивідуальні для кожного модуля водяні теплообмінники з'єднані в один гідравлічний контур, що містить циркуляційний насос і з'єднаний з редуктором-випарником та системою охолодження двигуна трубопроводами, які мають розгалуження. UA 89039 U (54) СИСТЕМА ЖИВЛЕННЯ І ПІДІГРІВУ ГАЗОВОГО ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ UA 89039 U UA 89039 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, зокрема до систем живлення та підігріву двигунів внутрішнього згорання, які працюють на газовому паливі. Запропонована система забезпечує попередній підігрів та стабільний запуск газового двигуна внутрішнього згорання у холодну пору року, покращує економічні та експлуатаційні показники газових двигунів, дозволяє спростити конструкцію і підвищити надійність систем живлення і запуску двигунів. Відома система живлення газового двигуна внутрішнього згорання, яка містить газовий балон з витратним та заправним вентилями, редуктор для зниження тиску з вбудованим випарником та газозмішувальний пристрій [1]. Недоліками описаної системи є утруднений запуск, а при низьких температурах навколишнього середовища і неможливість запуску двигуна на зрідженому газі. Причиною цього є те, що випаровування газу у випарнику забезпечується рідким теплоносієм, який при запуску двигуна має низьку температуру, а саме температуру навколишнього середовища. Тому холодний двигун запускають на бензині і тільки після його прогріву перемикають на газове паливо. Це погіршує екологічні, економічні та експлуатаційні показники двигуна. Відома система підігріву повітря і газу, які надходять до двигуна внутрішнього згорання [2]. Система містить корпус, редуктор, газовий нагрівник, електричний газовий клапан, спіраль розжарення, електричний нагрівник, датчики температури, регулятор надходження газу та блок управління. Редуктор та нагрівник розташовані в одному корпусі, який має впускний і два випускних патрубки. Недоліками такої системи є великі габарити і складність конструкції. Окрім цього перед запуском двигуна для підігріву газу і запуску газового нагрівника використовується електрична енергія акумулятора, що призводить до його розрядки і утруднення, внаслідок цього, запуску холодного двигуна. Така конструкція непридатна для попереднього підігріву двигуна, що погіршує його економічні і експлуатаційні параметри при запуску у холодну пору року. Найбільш близьким аналогом є система живлення двигуна внутрішнього згорання зрідженим газом, яка містить газовий балон з мультиклапаном, вентилі рідкої і газової фази, редукторвипарник, відсічний електромагнітний клапан, електромагнітні клапани рідкої і газової фази, газовий нагрівник, трубопроводи, електронний блок управління, електричний комутатор та блок перемикачів режимів роботи системи живлення [3]. Окрім цього система містить ряд реле, діоди, сигнальні лампи, стабілізатори. Недоліком описаної системи є складна конструкція і складність керування багаточисленними режимами роботи системи. Наявність додаткових газових клапанів і газового нагрівника не вирішує проблеми утрудненого запуску двигуна при мінусових температурах, оскільки залишки рідкої фази і конденсат при зупинці двигуна можуть замерзати у редукторі і газопроводах живлення, в тому числі і газового нагрівника. Ці фактори призводять до нестабільного запуску як газового двигуна, так і нагрівника при мінусових температурах і, як наслідок, створюють ряд незручностей для користувачів. В основу корисної моделі поставлена задача створення системи живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згорання, яка має просту конструкцію і забезпечує надійний запуск і прогрів двигуна на зрідженому газі при низьких температурах навколишнього середовища. Поставлена задача вирішується тим, що у системі живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згорання, яка містить газовий балон з заправним та витратними вентилями, редуктор-випарник, з'єднаний газовими трубопроводами з газовим балоном та газовими форсунками приймального колектора двигуна, нагрівник, електромагнітні клапани, датчики та електронний блок керування нагрівник оснащений джерелом тепла для спалювання рідкого палива і паливним насосом, який з'єднаний окремим трубопроводом з штатною або окремою паливною ємністю; нагрівник має вигляд пустотілого циліндра, у внутрішньому об'ємі якого розташоване джерело тепла, а на зовнішній поверхні є площини, на яких послідовно встановлені термоелектричні модулі і індивідуальні для кожного модуля водяні теплообмінники з'єднані в один гідравлічний контур, що містить циркуляційний насос і з'єднаний з редукторомвипарником та системою охолодження двигуна трубопроводами, які мають розгалуження. Для системи живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згорання, яка містить газовий балон з заправним та витратними вентилями, редуктор-випарник, з'єднаний газовими трубопроводами з газовим балоном та газовими форсунками приймального колектора двигуна, нагрівник, електромагнітні клапани, датчики та електронний блок керування, згідно з корисною моделлю запропоновоно, що нагрівник оснащений джерелом тепла для спалювання рідкого палива і паливним насосом, який з'єднаний окремим трубопроводом з штатною або окремою паливною ємністю; нагрівник має вигляд пустотілого циліндра, у внутрішньому об'ємі якого розташоване джерело тепла, а на зовнішній поверхні є площини, на яких послідовно 1 UA 89039 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 встановлені термоелектричні модулі і індивідуальні для кожного модуля водяні теплообмінники з'єднані в один гідравлічний контур, що містить циркуляційний насос і з'єднаний з редукторомвипарником та системою охолодження двигуна трубопроводами, які мають розгалуження. Суть корисної пояснюється кресленням, на якому наведено запропоновану систему живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згорання. Система містить газовий балон 1 з заправним 2 та витратним 3 вентилями, редукторвипарник 4, з'єднаний газовими трубопроводами з газовим балоном 1 і газовими форсунками 5 приймального колектора двигуна 6, нагрівник 7, електромагнітні клапани 8-10, датчики температури 11, 12, електронний блок 13, акумулятор 14 та перемикач виду палива 15. Нагрівник 7 оснащений джерелом тепла 16 для спалювання рідкого палива і паливним насосом 17, який з'єднаний окремим трубопроводом з штатною або окремою паливною ємністю 18. Нагрівник має вигляд пустотілого циліндра, у внутрішньому об'ємі якого розташоване джерело тепла 16, а на зовнішній поверхні є площини, на яких послідовно встановлені термоелектричні модулі 19 і індивідуальні для кожного модуля водяні теплообмінники 20. Термоелектричні модулі 19 електрично з'єднані послідовно або паралельно, або послідовнопаралельно. Водяні теплообмінники 20 з'єднані в один гідравлічний контур, який містить циркуляційний насос 21. Гідравлічний контур нагрівника 7 з'єднаний розгалуженими трубопроводами з редуктором-випарником і системою охолодження двигуна 6, при цьому на кожній гілці розгалуженого трубопроводу, який містить циркуляційний насос 21 встановлені рідинні електромагнітні клапани 9, 10, призначені для перемикання подачі рідкого теплоносія до випарника 4, або двигуна 6, або до випарника і двигуна одночасно. Основні складові системи, а саме газовий 8, рідинні 9, 10 клапани, датчики температури 11, 12, термоелектричні модулі 19, паливний насос 17, перемикач виду палива 15 і акумулятор 14 електрично з'єднані з електронним блоком керування, який забезпечує оптимальний режим підігріву двигуна і редуктора випарника. Система живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згоряння працює наступним чином. У початковий період запуску двигуна при мінусових температурах відбувається прогрів редуктора-випарника 4. Від автомобільного акумулятора 14 за допомогою електронного блоку 13 здійснюється живлення паливного насосу 17 нагрівника електрода запалювання 22 та циркуляційного насосу 21. При цьому електромагнітні клапани 8, 10 закриті, а клапан 9 відкритий. Рідке паливо і повітря надходить до камери згоряння, суміш запалюється і починає працювати джерело тепла (пальник). Отримана теплова енергія проходить через термоелектричні модулі 19 і відводиться від них теплоносієм, що циркулює по малому колу: теплообмінники нагрівника 20 - редуктор-випарник 4. Внаслідок різниці температур між холодною і гарячою сторонами термоелектричні модулі генерують електричну енергію і подальше живлення системи здійснюється від термогенератора. При цьому частина генерованої електричної енергії використовується для зарядки акумулятора 14. Протягом 2-3 хвилин температура теплоносія у контурі теплообмінників досягає 50-60 °C, при цьому одночасно здійснюється прогрів редуктора-випарника. Після досягнення необхідної температури випарника і сигналу датчика 11 за допомогою блока керування 13 відкривається електромагнітні клапани 8, 10 і здійснюється попередній прогрів двигуна 6 до заданої температури величина якої контролюється датчиком 12 і електронним блоком 13. Після прогріву двигуна і випарника здійснюється стабільний запуск двигуна на газовому паливі. При цьому паливний насос 17 нагрівника і циркуляційний насос 21 відключаються, електромагнітні клапани 9, 10 закриваються і подальша робота двигуна здійснюється у штатному режимі: працює штатний циркуляційний насос, циркуляція теплоносія здійснюється по штатних трубопроводах (на схемі не показані). При тепловій потужності нагрівника 3-4 кВт електрична потужність термоелектричного перетворювача складає 60-80 Вт, напруга 12-13 В. Використання запропонованої схеми живлення і нагріву газового двигуна дозволяє здійснювати стабільний і надійний запуск двигуна при низьких температурах оточуючого середовища. Схема забезпечує ефективний попередній підігрів двигуна та салону автомобіля перед запуском у холодну пору року. Це суттєво збільшує ресурс роботи двигуна і дозволяє економити значну частину палива порівняно з обігрівом автомобіля шляхом запуску холодного двигуна і подальшою його роботою на холостому ходу. Важливим є також те, що запропонована система не використовує для роботи електричну енергію автомобільного акумулятора, що в цілому підвищує надійність автомобіля при його експлуатації в холодну пору року. 2 UA 89039 U 5 Джерела інформації: 1. Григорьев Е.Г, Колубаев Б.Д, Ерохов В.И. и др. Газобаллонные автомобили. - М.: Машиностроение, 1989. с. 27-34. - 216 с. 2. Пат. № 2295055 (RU), МПК F02/M31/02 F02/M21/02. Система подогрева воздуха и газа, поступающих в двигатель внутреннего сгорания/ Цапков В.И. - Опубл. 10.01.2006. 3. Пат. № 2430258 (RU), МПК F02/M21/02. Система питания двигателя внутреннего сгорания сниженным газом/ Асхаров Р.Х. - Опубл. 26.04.2010. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 1. Система живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згорання, яка містить газовий балон з заправним та витратним вентилями, редуктор-випарник, з'єднаний газовими трубопроводами з газовим балоном та газовими форсунками приймального колектора двигуна, нагрівник, електромагнітні клапани, датчики температури та електронний блок керування, яка відрізняється тим, що нагрівник оснащений джерелом тепла для спалювання рідкого палива і паливним насосом, який з'єднаний окремим трубопроводом з штатною або окремою паливною ємністю; нагрівник має вигляд пустотілого циліндра, у внутрішньому об'ємі якого розташоване джерело тепла, а на зовнішній поверхні є площини, на яких послідовно встановлені термоелектричні модулі і індивідуальні для кожного модуля водяні теплообмінники з'єднані в один гідравлічний контур, що містить циркуляційний насос і з'єднаний з редуктором-випарником та системою охолодження двигуна трубопроводами, які мають розгалуження. 2. Система живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згорання за п. 1, яка відрізняється тим, що кожна гілка розгалуженого трубопроводу, який містить циркуляційний насос і який з'єднує нагрівник з редуктором-випарником і системою охолодження двигуна, оснащена рідинним електромагнітним клапаном. 3. Система живлення і підігріву газового двигуна внутрішнього згоряння за п. 1, яка відрізняється тим, що рідинні та газовий електромагнітні клапани, датчики температури, термоелектричні модулі, які з'єднані послідовно або паралельно, або послідовно-паралельно і перемикач виду палива електрично під'єднанні до електронного блока керування, який забезпечує оптимальний режим підігріву двигуна і редуктора-випарника. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3