Комплексна система живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газовому паливі

Реферат: Комплексна система живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газовому паливі містить газовий балон, витратний та заправний вентилі, редуктор-випарник, газовий нагрівник, електронний блок управління, електромагнітні клапани та газопроводи. Газовий нагрівник виконаний у вигляді пустотілого циліндра, на одному з торців якого послідовно встановлено газовий пальник з електродом запалювання і вентилятор для подачі повітря у камеру згорання пальника. На зовнішній поверхні циліндра розташована термоелектрична батарея, холодна сторона якої має тепловий контакт з рідинними теплообмінниками, які з'єднані трубопроводами з системою охолодження двигуна і редукторомвипарником. Термоелектрична батарея через електронний блок керування електрично з'єднана з електромагнітними клапанами вентилятором для подачі повітря та електричними нагрівниками, один з яких розташований у газовій камері редуктора-випарника, а інший на паливопроводі, який з'єднує газовий нагрівник і редуктор-випарник з газовим балоном. UA 90359 U (54) КОМПЛЕКСНА СИСТЕМА ЖИВЛЕННЯ І ПІДІГРІВУ ДВИГУНА ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ НА ЗРІДЖЕНОМУ ГАЗОВОМУ ПАЛИВІ UA 90359 U UA 90359 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, зокрема до систем живлення, запуску і попереднього підігріву двигунів внутрішнього згорання, які працюють на зрідженому газовому паливі. Використання запропонованої системи забезпечує попередній підігрів та надійний запуск двигуна при низьких температурах навколишнього середовища, покращує економічні і експлуатаційні показники газових двигунів та в цілому підвищує надійність автомобіля. Відома система передпускового підігріву двигуна внутрішнього згорання, яка містить термостат, радіатор, насос для прокачування теплоносія та електронагрівник, який поміщений у закритий корпус, через вільний об'єм якою протікає рідкий теплоносій [1]. Корпус електронагрівника під'єднаний патрубками до термостата і насоса для прокачування теплоносія. Електронагрівник поєднується до електромережі напругою 220 В. Недоліком описаної системи є те, що попередній підігрів двигуна може здійснюватись тільки у місцях, де є централізована електромережа з напругою 220 В. Окрім цього підігрів двигуна за допомогою такої системи інерційний і небезпечний для життя людини, оскільки для живлення нагрівника використовується висока напруга. Відомий пристрій для подачі газоподібного палива до двигуна внутрішнього згорання автомобіля, який містить газовий балон, редуктор-випарник, електромагнітні клапани і додатковий верхній газопровід, розташований у верхній частині газового балона [2]. Запуск двигуна при низьких температурах здійснюється шляхом подачі парової фази газу через верхній газопровід, а робота двигуна на повній потужності здійснюється при живленні двигуна рідкою фазою газу за допомогою нижнього трубопровода пристрою. Недоліком описаного пристрою є його непридатність для попереднього підігріву двигуна. Тому необхідно запускати холодний двигун, що погіршує його економічні і експлуатаційні характеристики. Окрім цього при низьких температурах навколишнього середовища у електромагнітному клапані, який розташований на розгалуженні трубопроводів, може замерзати газовий конденсат. Це утруднює запуск двигуна, оскільки газ не надходить до редуктора випарника ні по верхньому, ні по нижньому газопроводах. Відомий пристрій для підігріву випарника газового двигуна внутрішнього згорання, який містить тепловий акумулятор, під'єднаний до системи охолодження двигуна, та циркуляційний насос для прокачування рідкого теплоносія, оснащений блоком управління циркуляцією [3]. Недоліком пристрою є те, що для прогріву усього двигуна необхідна велика теплова потужність акумулятора і, як наслідок, тепловий акумулятор має великі габаритні розміри. Тепловий акумулятор вимагає постійної щоденної підзарядки, тому такий пристрій непридатний для попереднього підігріву двигуна при тривалій стоянці автомобіля. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є система живлення двигуна внутрішнього згорання, описана у патенті [4]. Система містить газовий балон, електромагнітні клапани, редуктор-випарник, газовий нагрівник, температурний датчик, електронний блок керування, комутатор і перемикач виду палива, на якому повинен працювати двигун. Окрім цього система містить ряд перемикачів для включення різних режимів роботи. Недоліком аналогу є складна конструкція, велика кількість режимів і перемикачів, що ускладнює керування системою в цілому. При низьких температурах навколишнього середовища залишки газового конденсату можуть замерзати у газових трубопроводах і магнітних клапанах, зокрема у трубопроводі, що живить газовий нагрівник. Наявність таких факторів призводить до того, що двигун необхідно запускати на рідкому паливі і тільки після його прогріву і прогріву редуктора-випарника перемикати на газове паливо. В цілому це погіршує економічні, екологічні та експлуатаційні параметри двигуна і знижує його надійність. В основу корисної моделі поставлена задача створення системи живлення і підігріву двигуна на газовому паливі, яка забезпечує попередній прогрів і надійний запуск газового двигуна при низьких температурах навколишнього середовища, має просту конструкцію і придатна для використання у однопаливних, а саме газових двигунах внутрішнього згорання. Поставлена задача вирішується тим, що у комплексній системі живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газовому паливі, яка містить газовий балон, витратний та заправний вентилі, редуктор-випарник, газовий нагрівник, електронний блок управління, електромагнітні клапани та газопроводи, газовий нагрівник виконаний у вигляді пустотілого циліндра, на одному з торців якого послідовно встановлено газовий пальник з електродом запалювання і вентилятор для подачі повітря у камеру згорання пальника; на зовнішній поверхні циліндра розташована термоелектрична батарея, холодна сторона якої має тепловий контакт з рідинними теплообмінниками, які з'єднані трубопроводами з системою охолодження двигуна і редуктором-випарником; термоелектрична батарея через електронний блок керування електрично з'єднана з електромагнітними клапанами вентилятором для подачі повітря та 1 UA 90359 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 електричними нагрівниками, один з яких розташований у газовій камері редуктора-випарника, а інший на паливопроводі, який з'єднує газовий нагрівник і редуктор-випарник з газовим балоном. У корисній моделі запропоновано нове рішення для комплексної системи живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому паливі, яка містить газовий балон, витратний та заправний вентилі, редуктор-випарник, газовий нагрівник, електронний блок управління, електромагнітні клапани та газопроводи, згідно з корисною моделлю газовий нагрівник виконаний у вигляді пустотілого циліндра, на одному з торців якого послідовно встановлено газовий пальник з електродом запалювання і вентилятор для подачі повітря у камеру згорання пальника; на зовнішній поверхні циліндра розташована термоелектрична батарея, холодна сторона якої має тепловий контакт з рідинними теплообмінниками, які з'єднані трубопроводами з системою охолодження двигуна і редуктором-випарником; термоелектрична батарея через електронний блок керування електрично з'єднана з електромагнітними клапанами вентилятором для подачі повітря та електричними нагрівниками, один з яких розташований у газовій камері редуктора-випарника, а інший на паливопроводі, який з'єднує газовий нагрівник і редуктор-випарник з газовим балоном. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів, газовий нагрівник виконаний у вигляді пустотілого циліндра, на одному з торців якого послідовно встановлено газовий пальник з електродом запалювання і вентилятор для подачі повітря у камеру згорання пальника; на зовнішній поверхні циліндра розташована термоелектрична батарея, холодна сторона якої має тепловий контакт з рідинними теплообмінниками, які з'єднані трубопроводами з системою охолодження двигуна і редуктором-випарником; термоелектрична батарея через електронний блок керування електрично з'єднана з електромагнітними клапанами вентилятором для подачі повітря та електричними нагрівниками, один з яких розташований у газовій камері редукторавипарника, а інший на паливопроводі, який з'єднує газовий нагрівник і редуктор-випарник з газовим балоном - забезпечує заявленій комплексній системі необхідний технічний результат. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, а реалізація промислового виробництва можлива на існуючих підприємствах приладобудівної та автомобільної галузей. Корисна модель пояснюється кресленням, на якому наведено комплексну систему живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газовому паливі. Згідно з корисною моделлю комплексна система містить газовий балон 1, витратний 2 та заправний 3 вентилі, редуктор-випарник 4, газовий нагрівник 5, електронний блок управління 6 роботою газового нагрівника, водяні електромагнітні клапани 7, 8, газовий електромагнітний клапан 9, температурні датчики 10, 11 та газопроводи 12, 13. Газовий нагрівник 5 виготовлений у вигляді пустотілого циліндра, на одному з торців якого послідовно розташований газовий пальник 14 з електродом запалювання і вентилятором 15 для подачі повітря у камеру згоряння пальника 14. На зовнішній поверхні пустотілого циліндра розташована термоелектрична батарея 16, холодна сторона якої має тепловий контакт з рідинними теплообмінниками 17. Теплообмінники 17 з'єднані трубопроводами з системою охолодження двигуна внутрішнього згорання 18 і редуктором-випарником 4. При цьому на одному з трубопроводів, який з'єднує водяні теплообмінники нагрівника з системою охолодження двигуна 18 і редуктором-випарником 4 встановлено водяні електромагнітні клапани 7, 8 і насос 22 для прокачування рідкого теплоносія. Термоелектрична батарея 16 за допомогою електронного блока керування 6 електрично з'єднана з електромагнітними клапанами 7, 8, 9, вентилятором 15 для подачі повітря у камеру згоряння та електричними нагрівниками 19, 20. Нагрівник 19 розташований у газовій камері редуктора-випарника 4, а нагрівник 20 - на паливопроводі 12, який з'єднує нагрівник 5 і редуктор-випарник 4 з газовим балоном 1. Електричний нагрівник 20, який розташований на паливопроводі виготовлений у вигляді гнучкої поліефірної плівки (або плівки з іншого полімерного матеріалу), на яку нанесено струмопровідну доріжку. При цьому плівка може бути розташована по всій довжині паливопровода або на окремих його ділянках. За електричний нагрівник також може бути використаний металевий паливопровід, через який відомим способом пропускають електричний струм. Паливопровід 12, який з'єднує редуктор-випарник 4 і газовий нагрівник 5 з газовим балоном 1 і на якому розташовано електричний нагрівник покритий шаром теплової ізоляції 23. Шаром теплоізоляції покритий також корпус витратного вентиля 2, який розташований біля газового балона 1. Комплексна система живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газові працює наступним чином. Перед запуском двигуна 18 від акумулятора 24 за допомогою електронного блока 6 подається електрична напруга на вентилятор 15, циркуляційний насос 22, електрод 2 UA 90359 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 запалювання пальника 14, електромагнітні клапани 7, 9 та електричні нагрівники 19, 20. При цьому клапани 7 і 9 відкриті, а клапан 8 закритий. За допомогою нагрівника 20 здійснюється прогрівання газопроводу 12 з наступним автоматичним запалюванням газового пальника 14. Тепло отримане внаслідок згорання палива нагріває термоелектричну батарею і відводиться від неї рідким теплоносієм, який циркулює у водяних теплообмінниках 17 і редукторі-випарнику 4. При цьому відбувається прискорений прогрів редуктора-випарника за допомогою електронагрівника 19 і рідкого теплоносія, який нагрівається у термоелектричному нагрівнику 5. Внаслідок різниці температур, що виникає між гарячою і холодною сторонами термоелектрична батарея 16 генерує електричний струм, який використовується для подальшого живлення усіх електричних складових комплексної системи. Частина генерованої термобатареєю електричної енергії використовується для зарядки акумулятора 18. Після прогріву рідкого теплоносія до заданої температури за сигналом датчика 10 відкривається електромагнітний клапан 8 і відбувається прогрів двигуна. При цьому електромагнітний клапан 7 в залежності від отриманого сигналу датчика 11 температури двигуна закривається частково або повністю. Після прогріву двигуна і редуктора-випарника до заданої температури здійснюється надійний запуск двигуна, а комплексна система (клапани 7, 8, насос 22, пальник 14, вентилятор 15) відключається. Далі двигун працює у штатному режимі: працює штатний водяний насос, теплоносій циркулює по штатних трубопроводах (на схемі не показані), зарядка акумулятора здійснюється від штатного генератора автомобіля. Таким чином використання запропонованої корисної моделі забезпечує ефективний і швидкий прогрів газопроводів, редуктора-випарника та двигуна, що дозволяє здійснити надійний запуск двигуна на зрідженому газовому паливі при низьких температурах навколишнього середовища. При цьому немає необхідності використовувати для прогріву двигуна рідке паливо і оснащувати автомобіль системою для його роботи на рідкому паливі, що в цілому дозволяє збільшити ресурс роботи двигуна і покращити екологічні показники навколишнього середовища. Використанням запропонованої комплексної системи створюються комфортні умови водію, пасажирам транспортного засобу, а також підвищується його надійність під час експлуатації у холодну пору року. Джерела інформації: 1. Пат. № 2213252 (RU), МПК F02N 17/00. Устройство для облегчения запуска Система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания / Перфилов В.П. - Опубл. 27.09.2003. 2. Пат. № 2325546 (RU), МПК F02M 21/02. Устройство для подачи газообразного топлива к двигателю внутреннего сгорания автомобиля / Щербатюк А.П., Оглы З.П. - Опубл. 10.12.2007. 3. Пат. № 2266426 C1 (RU), МПК F02M 21/02. Устройство подогрева испарителя для газового двигателя внутреннего сгорания / Певнев Н.Г., Темирбаев P.M., Ляужов В.М. - Опубл. 20.12.2005. 4. Пат. № 2430258 C1 (RU), МПК F02Μ 21/02. Система питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газом / Аскаров С.Х. - Опубл. 27.09.2011. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Комплексна система живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газовому паливі, що містить газовий балон, витратний та заправний вентилі, редукторвипарник, газовий нагрівник, електронний блок управління, електромагнітні клапани та газопроводи, яка відрізняється тим, що газовий нагрівник виконаний у вигляді пустотілого циліндра, на одному з торців якого послідовно встановлено газовий пальник з електродом запалювання і вентилятор для подачі повітря у камеру згорання пальника; на зовнішній поверхні циліндра розташована термоелектрична батарея, холодна сторона якої має тепловий контакт з рідинними теплообмінниками, які з'єднані трубопроводами з системою охолодження двигуна і редуктором-випарником; термоелектрична батарея через електронний блок керування електрично з'єднана з електромагнітними клапанами вентилятором для подачі повітря та електричними нагрівниками, один з яких розташований у газовій камері редуктора-випарника, а інший на паливопроводі, який з'єднує газовий нагрівник і редуктор-випарник з газовим балоном. 2. Комплексна система живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газовому паливі за п. 1, яка відрізняється тим, що один з трубопроводів, який з'єднує водяні теплообмінники нагрівника з системою охолодження двигуна і редуктором-випарником, оснащений водяними електромагнітними клапанами і насосом для прокачування рідкого теплоносія. 3. Комплексна система живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газовому паливі за п. 1, яка відрізняється тим, що електричний нагрівник, розташований на 3 UA 90359 U 5 паливопроводі, виготовлений у вигляді гнучкої поліефірної плівки, на яку нанесено струмопровідну доріжку. 4. Комплексна система живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газовому паливі за будь-яким з пп. 1 або 3, яка відрізняється тим, що за електричний нагрівник використано металевий паливопровід, через який пропускають електричний струм. 5. Комплексна система живлення і підігріву двигуна внутрішнього згорання на зрідженому газовому паливі за п. 1, яка відрізняється тим, що паливопроводи, які з'єднують редукторвипарник і газовий нагрівник з газовим балоном і на яких розташовано електричний нагрівник, покриті шаром теплоізоляції. 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