Комплексна система підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі

Реферат: Комплексна система підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі містить газовий балон, вентилі для заправки та подачі газу, газовий електромагнітний клапан, редуктор-випарник, виготовлений у вигляді газової камери, оснащений електронагрівником, термоелектричне джерело теплової та електричної енергії, яке складається з пальника для спалювання рідкого палива, термоелектричних модулів для перетворення теплової енергії в електричну та водяних теплообмінників для відведення тепла від модулів. Термоелектричні модулі з'єднані в один електричний ланцюг, який за допомогою електронного блока керування під'єднаний до електричних споживачів системи. Водяні теплообмінники з'єднані в один гідравлічний контур, під'єднаний до редуктора-випарника та системи охолодження двигуна. Редуктор-випарник виготовлений у вигляді циліндричної камери, у центрі дна якої вмонтовано патрубок для надходження рідкої газової фази. У верхній частині циліндра розташовано патрубок для виходу парової фази газу. UA 90344 U (54) КОМПЛЕКСНА СИСТЕМА ПІДІГРІВУ РЕДУКТОРА-ВИПАРНИКА ТА ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ НА ГАЗОВОМУ ПАЛИВІ UA 90344 U UA 90344 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 зрідженому газі. Система забезпечує попередній підігрів двигуна та випарника газу і, як наслідок, надійний запуск двигуна у холодну пору року, покращення економічних, екологічних та експлуатаційних характеристик двигунів внутрішнього згорання. Відомий пристрій для полегшення запуску двигуна внутрішнього згорання у холодну пору року, який містить електричний нагрівник, розташований у циліндричному корпусі, що має вхідний і вихідний патрубки, з'єднані з системою охолодження двигуна [1]. У циліндричному корпусі циркулює теплоносій системи охолодження двигуна, який нагрівається електричним нагрівником. Живлення нагрівника здійснюється від електромережі напругою 220 В. Недоліком пристрою є те, що підігрів двигуна і редуктора-випарника у випадку використання газового палива здійснюється тільки там, де є електромережа напругою 220 В. Використання такого способу підігріву є небезпечним для життя людини. Запропонований спосіб підігріву інерційний, оскільки підігрів двигуна здійснюється за допомогою природної конвекції теплоносія у циліндричному корпусі, патрубках і контурі системи охолодження. Відомий випарник зрідженого газу і пристрій для його підігріву, що містить ємність для рідкого газу, яка розташована у теплообміннику, який має вхідний і вихідний патрубки для проходження рідкого теплоносія [2]. В об'ємі теплообмінника розташований електричний нагрівник, яким здійснюється підігрів рідкого теплоносія, що циркулює у теплообміннику випарника і системі охолодження двигуна. Недоліком пристрою є інерційність підігріву рідкого газу і, особливо двигуна. Попередній підігрів двигуна здійснюється на холостому ходу, що суттєво погіршує екологічні показники довкілля і зменшує ресурс роботи двигуна. Окрім цього, для живлення електронагрівника при непрацюючому двигуні використовується енергія акумулятора, що призводить до його розрядки і утруднень при запуску двигуна у холодну пору року. Найбільш близькою до корисної моделі є система живлення двигуна внутрішнього згорання зрідженим газом, описана у патенті РФ 2095610 [3]. Система містить газовий балон, випарник, виготовлений у вигляді кулі, у якій розташовані електричний нагрівник, поплавковий клапан і сифонна трубка для надходження газу. Система також містить арматуру для запобігання витоку газу, газовий редуктор, електромагнітний клапан, витратний газовий кран, змішувач і дозатор палива. Недоліком описаної системи є необхідність використання для нагрівання редукторавипарника електричної енергії акумулятора, що призводить до його розрядки і утруднень запуску двигуна автомобіля при мінусових температурах навколишнього середовища. Така система непридатна для попереднього підігріву двигуна, тому у холодну пору року здійснюється запуск холодного двигуна, що погіршує його експлуатаційні параметри. Окрім цього, при низькій температурі навколишнього середовища газовий конденсат може замерзати у витратному газовому крані, який розташований на значній віддалі від електронагрівника, що не дозволяє запустити двигун на газовому паливі, якщо у випарнику знаходиться недостатня кількість палива. Тому важливимі актуальним є задача, що полягає у створенні комплексної системи підігріву газового випарника і двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі, якою забезпечується надійний запуск двигуна при низьких температурах навколишнього середовища та покращення економічних, екологічних та експлуатаційних характеристик двигуна внутрішнього згорання. Поставлена задача вирішується тим, що комплексна система підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі, яка містить газовий балон, вентилі для заправки та подачі газу, газовий електромагнітний клапан, редуктор-випарник виготовлений у вигляді газової камери, оснащений електронагрівником, згідно з корисною моделлю, система містить термоелектричне джерело теплової та електричної енергії, яке складається з пальника для спалювання рідкого палива, термоелектричних модулів для перетворення теплової енергії в електричну та водяних теплообмінників для відведення тепла від модулів; термоелектричні модулі з'єднані в один електричний ланцюг, який за допомогою електронного блока керування під'єднаний до електричних споживачів системи, а водяні теплообмінники з'єднані в один гідравлічний контур, під'єднаний до редуктора-випарника та системи охолодження двигуна; редуктор-випарник виготовлений у вигляді циліндричної камери, у центрі дна якої вмонтовано патрубок для надходження рідкої газової фази, а у верхній частині циліндра розташовано патрубок для виходу парової фази газу. У корисній моделі запропоновано нове рішення для комплексної системи підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі, яка містить газовий балон, вентилі для заправки та подачі газу, газовий електромагнітний клапан, редукторвипарник виготовлений у вигляді газової камери, оснащений електронагрівником, яке полягає в 1 UA 90344 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тому, що комплексна система містить термоелектричне джерело теплової та електричної енергії, яке складається з пальника для спалювання рідкого палива, термоелектричних модулів для перетворення теплової енергії в електричну та водяних теплообмінників для відведення тепла від модулів; термоелектричні модулі з'єднані в один електричний ланцюг, який за допомогою електронного блока керування під'єднаний до електричних споживачів системи, а водяні теплообмінники з'єднані в один гідравлічний контур, під'єднаний до редуктора-випарника та системи охолодження двигуна; редуктор-випарник виготовлений у вигляді циліндричної камери, у центрі дна якої вмонтовано патрубок для надходження рідкої газової фази, а у верхній частині циліндра розташовано патрубок для виходу парової фази газу. Комплексна система містить термоелектричне джерело теплової та електричної енергії, яке складається з пальника для спалювання рідкого палива, термоелектричних модулів для перетворення теплової енергії в електричну та водяних теплообмінників для відведення тепла від модулів; термоелектричні модулі з'єднані в один електричний ланцюг, який за допомогою електронного блока керування під'єднаний до електричних споживачів системи, а водяні теплообмінники з'єднані в один гідравлічний контур, під'єднаний до редуктора-випарника та системи охолодження двигуна; редуктор-випарник виготовлений у вигляді циліндричної камери, у центрі дна якої вмонтовано патрубок для надходження рідкої газової фази, а у верхній частині циліндра розташовано патрубок для виходу парової фази газу. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, а реалізація промислового виробництва можлива на існуючих підприємствах приладобудівної та автомобільної галузей. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких на фіг. 1. наведено комплексну систему підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі, а на фіг. 2 горизонтальний переріз редуктора-випарника. Згідно з запропонованою корисною моделлю, (див. фіг. 1) комплексна система містить газовий балон 1, вентилі для заправки 2 та подачі газу 3, газовий 4 та водяні 5, 6 електромагнітні клапани, редуктор-випарник 7 і термоелектричне джерело теплової та електричної енергії 8. Редуктор-випарник 7 виготовлений у вигляді циліндричної газової камери 9, у центрі дна якої вмонтовано патрубок 10 для надходження рідкої фази газу, а у верхній частині циліндра розташовано патрубок 11 для виходу парової фази газу. У нижній частині циліндричної газової камери (у рідкій газовій фазі) розташований електричний нагрівник 12, який має вигляд плоскої спіралі 13 або трубчастого змійовика 14 (фіг. 2). Циліндрична газова камера 9 поміщена у закритий корпус 15, який має вхідний 16 і вихідний 17 патрубки. Між стінками циліндричної газової камери 9 і корпуса 15 є проміжок для протікання рідкого теплоносія. Газовий патрубок 10 оснащений електромагнітним клапаном 4, який має тепловий контакт з корпусом 15 редукторавипарника 7. На вихідному патрубку 17 корпусу 15 встановлено датчик температури 18, який з'єднаний з електронним блоком керування 19. Термоелектричне джерело теплової і електричної енергії 8 складається з пальника 20 для спалювання рідкого палива, термоелектричних модулів 21 для перетворення теплової енергії згорання палива в електричну та водяних теплообмінників 22 для відведення тепла від модулів. Пальник 20 оснащений паливним насосом 23, який з'єднаний паливо проводом з окремою ємністю з рідким паливом 24. Термоелектричні модулі 21 з'єднані в один електричний ланцюг, який за допомогою електронного блока 19 під'єднаний до електричних споживачів комплексної системи. Водяні теплообмінники 22 з'єднані в один гідравлічний контур, який оснащений циркуляційним насосом 25 і під'єднаний до редуктора-випарника 7 та системи охолодження двигуна 26. Комплексна система підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі працює наступним чином. Перед запуском двигуна за допомогою електронного блока 19 від автомобільного акумулятора 27 подається живлення на електричний нагрівник 12, циркуляційний насос 25, паливний насос 23 та пусковий пристрій пальника для спалювання рідкого палива. При цьому електромагнітний клапан 5 закритий, а клапани 4, 6 відкриті. Рідке паливо з окремої ємності 24 надходить до пальника і запалюється за допомогою відомого пускового пристрою (на схемі не позначений). Отримана теплова енергія проходить через термоелектричні модулі 21 і відводиться від модулів рідким теплоносієм, який циркулює у теплообмінниках 22 та випарнику 7. Внаслідок різниці температур між холодною і гарячою сторонами модулі генерують електричний струм. Отримана електрична енергія використовується для живлення усіх електричних складових комплексної системи, а також для зарядки (при необхідності) 2 UA 90344 U 5 10 15 20 25 акумулятора автомобіля. Нагрітий у теплообмінниках 22 теплоносій прогріває редукторвипарник 7, додатково рідка фаза газу нагрівається електричним нагрівником 12. Після досягнення заданої температури теплоносія за сигналом датчика 18 відкривається електромагнітний клапан 5 і далі здійснюється прогрів двигуна 26 та салона автомобіля. За вибором користувача прогрів двигуна і редуктора-випарника може здійснюватись одночасно. При цьому усі електромагнітні клапани (4, 5, 6) відкриті. Після прогріву двигуна і редуктора-випарника здійснюється надійний запуск двигуна автомобіля, при цьому комплексна система відключається. Подальша робота двигуна здійснюється у штатному режимі, а саме: працює штатний водяний насос, теплоносій циркулює по штатних трубопроводах, акумулятор заряджається від штатного генератора автомобіля. Запропонована комплексна система дозволяє надійно запускати двигун автомобіля при низьких температурах навколишнього середовища, покращити експлуатаційні і екологічні показники двигуна, а також економити паливо порівняно з традиційним варіантом запуску холодного двигуна і прогріву його на холостому ходу. Використання заявленої системи підвищує в цілому надійність автомобіля і створює комфортні умови споживачу, оскільки при низьких температурах навколишнього середовища забезпечує наявність у автомобілі теплової і електричної енергії та завжди заряджений, готовий до роботи акумулятор. Джерела інформації: 1. Патент № 2023200 (RU), МПК F02N17/00. Устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания / Боровик И.Н. - Опубл. 15.11.1994. 2. Pat. №2012/0099844 (US), F22B29/00, Pub. Date 26.04.2012. Vaporizer for liquefied petroleum gas and vaporizer / Joerg Baqinski. 3. Патент № 2095610 (RU), МПК F02/D19/00. Система питания двигателя внутреннего сгорания сниженным нефтяным газом / Весенгириев М.И., Серебреникова Н.М., Весенгириев A.M. - Опубл. 10.11.1997. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 1. Комплексна система підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі, яка містить газовий балон, вентилі для заправки та подачі газу, газовий електромагнітний клапан, редуктор-випарник, виготовлений у вигляді газової камери, оснащений електронагрівником, яка відрізняється тим що містить термоелектричне джерело теплової та електричноїенергії, яке складається з пальника для спалювання рідкого палива, термоелектричних модулів для перетворення теплової енергії в електричну та водяних теплообмінників для відведення тепла від модулів; термоелектричні модулі з'єднані в один електричний ланцюг, який за допомогою електронного блока керування під'єднаний до електричних споживачів системи, а водяні теплообмінники з'єднані в один гідравлічний контур, під'єднаний до редуктора-випарника та системи охолодження двигуна; редуктор-випарник виготовлений у вигляді циліндричної камери, у центрі дна якої вмонтовано патрубок для надходження рідкої газової фази, а у верхній частині циліндра розташовано патрубок для виходу парової фази газу. 2. Комплексна система підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі за п. 1, яка відрізняється тим, що електронагрівник має вигляд плоскої спіралі або трубчатого змійовика, який розташований у рідкій фазі газу. 3. Комплексна система підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі за п. 1, яка відрізняється тим, що газовий електромагнітний клапан розташований на вході рідкого газу у редуктор-випарник і має тепловий контакт з корпусом редуктора випарника. 4. Комплексна система підігріву редуктора-випарника та двигуна внутрішнього згорання на газовому паливі за п. 1, яка відрізняється тим, що містить датчик температури, розташований на виході теплоносія з редуктора-нагрівника і з'єднаний з електронним блоком керування. 3 UA 90344 U 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 4