Силовая установка

 

Изобретение предназначено для улучшения эффективных показателей силовой установки путем повышения степени утилизации тепла. Установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, термохимический реактор (ТХР) 5, водяной бак 9, радиатор 10, источник 11 постоянного тока, испаритель 14 воды, теплообменник 15 подогрева пара и реверсивный электродвигатель 16. Подогреватель 7 реакционной камеры 6 ТХР 5 сообщен с выпускным трактом 4 двигателя 1. В реакционной камере 6 установлены электронагревательные элементы 8, подсоединенные к источнику 11 тока. Контур циркуляции воды системы охлаждения снабжен датчиками 22 и 26 температуры и радиатором 10 с подвижными шторками 28, кинематически связанными с электродвигателем 16. Датчик 22 температуры подключен последовательно с датчиком 29 уровня воды к электромагнитному клапану 21, датчик 26 температуры подключен параллельно с клапаном 21 к обмотке реле 30, а последнее подключено к контактам 17 электродвигателя 16 и к цепи питания электронагревательных элементов 8. Вода из бака 9 поступает в теплообменник 13 системы охлаждения, подогревается и затем поступает в испаритель 14, где испаряется и поступает в теплообменник 15 подогрева пара. Подогретый пар поступает к электронагревательным элементам 8, в результате чего образуется синтез-газ, который подается в систему 3 питания двигателя 1. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)6 F 02 В 43/00,43/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

17 11

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4432870/25-06 (22) 30.05.88 (46) 15.07.90. Бюл. N 26 (75) Н.Л.Егин (53) 621.433 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1321872, кл. F 02 В 43/10, 1985. (54) СИЛОВАЯ У-СТАНОВКА . (57) Изобретение предназначена для улучшения эффективных показателей силовой установки путем повышения степени утилизации тепла. Установка содержит двигатель

1 внутреннего сгорания, термохимический реактор (ТХР) 5, водяной бак 9, радиатор 10, источник 11 постоянного тока, испаритель

14 воды, теплообменник 15 подогрева пара и реверсивный электродвигатель 16. Подогреватель 7 реакционной камеры 6 TXP 5 сообщен с выпускным трактом 4 двигателя

1. В реакционной камере 6 установлены электронагревательные элементы 8, подсо„„ЯЯ„„1578373 А1 единенные к источнику 11 тока. Контур циркуляции воды системы охлаждения снабжен датчиками 22 и 26 температуры и радиатором 10 с подвижными шторками 28, кинематически связанными с электродвигателем

16, Датчик 22 температуры подключен последовательно с датчиком 29 уровня воды к электромагнитному клапану 21, датчик 26 температуры подключен параллельно с клапаном 21 к обмотке реле 30, а последнее подключено к контактам 17 электродвигателя 16 и к цепи питания электронагревательных элементов 8. Вода из бака 9 поступает в теплообменник 13 системы охлаждения, подогревается и затем поступает в испаритель 14, где испаряется и поступает в теплообменник 15 подогрева пара. Подогретый пар поступает к электронагревательным элементам 8, в результате чего образуется синтез-газ, который подается в систему 3 питания двигателя 1. 1 ил, 1578373

30

M306peTeHI относится i(машиностроению, а именно двигателестроения, и может быть использовано н силовых установках с двигателями внутреннего CI Qрания и с термохимическими реакторами.

Цель изобретения — повышение эконоМИЧНОСТИ И ЭффЕКТИННЫХ ПОКЯЭЯТВЛЕЙ ПУТЕМ повышения степ8н11 утилиэяц11И тепла системы охлаждения двигателя, На чертеже приведена схема силовой установки, Установка содержит двигатель 1 внутреннеГО сГоряния с задятчикОм 2 режима работы, системой 3 питания и выпускным грактом 4, термохимический реВКТор 5 в В!1де реакционной камеры 6 с подогревателем

7, электронагревательные элементы 8 из углеродистого пористого материала, водяной

0ВК 9. Bo !OBQB@ LUHhIv> pBpMBTOp 10, истОчг

HMK 11 постоянного тока, накопительную емкость 12 для синтез-газэ, теплОООменник а

13 подогрева воды, испаритель 14 воды, теплообменник 15 подогрева пара и реверсивный электродвигатель 16 с контактами

17 включения полярности тока.

Подогреватель 7 реакц14онной камеры 6 сообщен с выпускным трактам 4 двигателя

1. Электронагревательные элементы 8 установлены в реакционной камере 6 термохимическОГО реВКТОрВ 5. 11 еплообменник 13 подогрева воды с выпускным патрубком 18 подключен к водяному баку 9. Магистраль

19 г1одачи воды. Выполнена с органом 20 перекрытия и с эл8ктоомаГнитным клапаном 21. Источник 11 г остоянного тока связан с, датчиком 22 температуры и подсоединен к нключател10 23 цепи питания электронагревательных элементов 8 и к электромагнитном j клапан J 21 магистрали

19 подачи воды. НЯКОП14тельная емкость 12 для синтез-газа подключена к реакционной камере 6 термохимического реактора 5 и через орган 24 перекрытия - к системе питания двигателя 1, Испаритель воды и теплоббменн14К "5 подогрева пара устянОВлен н выпускном тракте 4 двигателя 1 после термохимическОГо.peBKTQpB 5. ПЯровая полость 25 подогрева пара сообщена с реакционной камерой 6 термохимического реактора 5 и с испарителем 14 воды, Теплообменчик 13 подогрева воды аыlQl1H8H а Виде контура ц14ркулг1ции Воды си" стемы охлаждения двигателя 1, Контур

ЦИРКУЛЯЦИ И ВЫПОЛНВН С ВСПОМОГЯТЕЛЬНЫМ датчиком 26 темп8ратуры и с радиатором

10, а воздушной полости 27 которого установлены подвижные шторки 28. Водяной бак 9 выполнен с датчиком 29 уровня воды, Электродвигатель 16 кинематически связан с подвижными lUTopKB!414 28, МЯГI4cTpBllb 19 подачи воды подсоединена к выпускному патруоку 18 контура I>MpK j/IR0,MM воды cvlcтемы охлаждения и к испарителю 14 воды.

Датчик 22 температуры установлен в контуре циркуляции и подключен последовательноо с датчиком 29 уровня воды к электромагнитному клапану 21, вспомогательный датчик 26 темп""ратуры подсоединен параллельно с электромагнитным клапаном 21 к обмотке реле 30, а последнее подсоединено к контактам 17 электродвигателя 16 и к цепи питания электронагревательных элементов

8 термохимического реактора 5

Устаи(1вка работает следующим образом, В исходном состоянии бак 9 полностью заполнен водой, ПОBTQMv упругий KQHTBKT дат-гика 29 уровня иоды нормально замкнут с верхнMМ контактом. подключенным к перВо,"4:; датчику 22 температуры. При запускЕ и Г1рогреве холодного двигателя 1 температура жидкости в системе охлаждения низкая, поэт014y через да чик 22 температуры, которым служит терморезистор, протекает ток, недостаточный для срабатывания электромагнитного клапана 21, Клапан 21 закрыт, вода из системы охлаждения не поступает в патрубок 18 и лагистраль 19, а интенсивно прогревается в двигателе 1 до рабочей температуры (80 — 90 С), На данном режиме прогрева двигателя 1 через нспомогательный датчик 26 температуры, которым служит терморезистор, также протекает ток, недостаточный для срабатывания реле 30, нормально замкнуть1е контакты которого коммутируют питание:"12 В к реверсивному B!!8KTpoP,B!4ÃBTeëю 16 таким образом, что редуктор перемещает нижнюю катушку шторки 28 тросами в нижнее положение, когда шторка 28 полностью закрывает радиатор 10 системы охлаждения, что сокращает время прогрева двигателя 1 и устраняет потери Т811ловой энергии из системы Охлаждения н атмосф8ру, т.е, экОномится Основное топливо. При этом через нормально замкнутые контакты 17 и вкл,очатель 23 реле 30 к источнику тока подключены электронагренательные элементы 8 термохимического реактора 5., которые обеспечивают подогрев реакционной камеры 6 до образования в ней синтез-газа за счет поступления а нее водяного пара из остатков ьоды в испарител8 14, чтО снижает pBGxop, ОсновнОГО топлива из б".,êà и повышает экономичность силовой установки на режи148 прогрева двигателя 1.

При прогреве двигателя 1 до рабочей темпеоатуры (80 — 9Г. С) сопротивление терморезистора датчика 22 температуры значительно уменьшается, что обеспечивает ток в

1578373

10 высокой температуры выхлопных газов и из- 15

20 цепи обмотки электромагнитного клапана

21, достаточный для его срабатывания. Вода, прогретая в системе охлаждения двигателя до 80 — 90 С, поступает через орган 20 перекрытия в количестве, пропорциональном частоте вращения вала двигателя 1, устанавливаемом водителем при помощи задатчика режима работы (органа управления); B испарителе 14, установленном в выпускном тракте 4, вода нагревается выхлопными газами до температуры более

130" С и переходит в парообразное состояние, Во втором теплообменнике 15 пар нагревается до 250 — 300 С за счет более паровой полости 25 поступает в реакционную камеру 6 термохимического реактора 5, Реакционная камера 6 реактора 5 подвергается внешнему нагреву выхлопными газами и внутреннему нагреву от электронагревательных элементов 8, в результате чего температура пара в ней достигает 1400—

1500 С. Под действием высоких температур в среде перегретого пара углеродистый материал электронагревательных элементов 8 окисляется с образованием синтез-газа, который отводится в накопительную емкость

1 2, а затем поступает в двигатель 1 через орган 24 перекрытия, что обеспечивает значительную экономию основного топлива;

На данном установившемся рабочем режиме силовой установки температура в системе охлаждения двигателя 1 стабилизируется в оптимальных пределах 80 — 100"С, что снижает расход основного топлива и износ деталей. Стабильность температуры достигается тем, что в систему охлаждения вместо отобранной в испаритель 14 горячей воды поступает холодная вода из бака 9 в количестве, пропорциональном частоте вращения вала двигателя 1 и его механической и тепловой нагрузке, что обеспечивается связью органа регулирования дроссельной заслонки с органами 20 перекрытия магистрали 19 подачи воды.

Таким образом, на указанном рабочем режиме силовая установка использует тепловую энергию системы охлаждения двигателя 1 и тепловую энергию выхлопных газов для получения синтез-газа, что обеспечивает значительную экономию основного топлива эа счет более полной утилизации отходящего тепла, достигающего 60 — 707, оттепла, полученного при сгорании топлива в цилиндрах двигателя 1, В случае тепловой и механической перегрузки двигателя при эксплуатации транспортного средства в сложных дорожных условиях температура воды в системе охлаждения может превысить 100 С, что мо25

55 жет нарушить оптимальный режим работы двигателя 1. Тогда сопротивление терморезистора вспомогательного датчика 26 температуры. значительно уменьшается и в цепи обмотки реле 30 протекает ток, достаточный для его срабатывания. Исполнительные контакты 17 реле 30 изменяют полярность включения реверсивного электродвигателя 16 к источнику тока 12 В.

Электродвигатель 16 через редуктор перемещает катушку в обратную сторону и шторки 28 в воздушной полости 27 собираются на верхнюю катушку под действием возвратной пружины, Радиатор 10 отводит избыточное тепло в атмосферу. Кроме того, при перегреве двигателя 1 и срабатывании включателя 23 реле 30 контакты 17 последнего отключают питание ч-12 В от электронагревательных элементов 8 термохимического реактора 5, что снижает тепловую нагрузкудвигателя 1 в его выпускном тракте

4 и дополнительно стабилизирует температуру силовой установки до рабочей величины. При этом электромагнитный клапан 21 остается в открытом положении, из системы охлаждения перегретая вода поступает в испаритель 14 и далее в реактор 5 с образованием синтез-газа, что обеспечивает зкономию основного топлива и на этом режиме. На смену горячей воде из бака 9 в систему охлаждения поступает холодная вода, что обеспечивает быстрое устранение перегрева двигателя 1 и стабилизацию рабочей температуры, а это дополнительно снижает расход основного топлива и износ деталей.

В случае снижения уровня воды в баке

9 ниже допустимого на любом из укаэанных режимов работы двигателя 1 упругий контакт датчика 29 уровня воды размыкается с верхним контактом и замыкается с нижним контактом датчика 29 уровня воды. Тогда обмотка электромагнитного клапана 21 отключается от питания +12 В и клапан 21 закрывается, прекращая подачу воды из системы охлаждения. Одновременно с этим по цепи питания +12 В срабатывает реле 30, контакты 17 которого включают реверсивный электродвигатель.16 в направлении перемещения шторки на верхнюю катушку под действием воэцратной пружины.,когда радиатор 10 сообщается с атмосферой и система охлаждения переводится с режима теплообменника 13 подогрева воды на режим охлаждения двигателя 1. Поэтому автоматически устраняются возможность перегрева двигателя 1, износа его деталей и перерасход основного топлива при сниже1578373 нии воды в баке 9 ниже допустимого уровня

Составитель В.Козлов

Техред М,Моргентал

Редактор M. Kåëeìåø

Корректор Л,Патай

Заказ 1900 Тираж 440 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Суммарный поЛожительный эффект устройства достаточно высок, так как складывается не только из экономии основного топлива, HG и за счет снижения расходов на изготовление теплообменников, их установки, технического обслуживания и ремонта.

Предложенная силовая установка не только обеспечивает дополнительную утилизацию тепла до 30 — 40, выделяемого двигателем

1 в систему охлаждения, что экономит основное топливо, но обеспечивает и более стабильную рабочую температуру двигателя 1 на различных режиМах, что дополнительно повышает экономию основного топлива, снижает износ деталей и токсичность выхлопных газов.

Формула изобретения

Силовая установка, содержащая двига-. тель внутреннего сгорания с задатчиком режима работы, системой питания и выпускным трактом, термохимический реактор в виде реакционной камеры с подогревателем, сообщенным с выпускным трактом двигателя, электронагревател ьн ые эЛементы из углеродистого ористого материала, установленные в реакционной ка мере термохимического реактора, теплообменник подогрева воды с выпускным патрубком, подключенный к водяному баку, магистраль подачи воды с органом перекрытия и с электромагнитным клапаном, связанный с датчиком температуры источник постоянного тока, подсоединенный к включателю цепи питания электронагревательных элементов и к электромагнитному клапану магистрали подачи воды, накопительную емкость для синтез-газа, подключенную к реакционной камере термохимического реактора и через орган перекрытия— к системе питания двигателя, испаритель

5 воды и теплообменник подогрева пара, установленные в выпускном тракте двигателя после термохимического реактора, причем паровая полость теплообменника подогрева пара сообщена с реакционной камерой

10 термохимического реактора и с испарителем воды, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью улучшения эффективных показателей путем повышения степени утилизации тепла двигателя, установка дополнительно

15 снабжена реверсивным электродвигателем с контактами включения полярности тока, теплообменник подогрева воды выполнен в виде контура циркуляции воды системы охлаждения двигателя, контур циркуляции вы-

20 полнен с вспомогательным датчиком температуры и с радиатором, в воздушной полости которого установлены подвижные шторки, водяной бак выполнен с датчиком уровня воды, причем электродвигатель ки25 нематически связан с подвижными шторками,магистраль подачи воды подсоединена. к выпускному патрубку контура циркуляции воды системы охлаждения и к испарителю воды, датчик температуры установлен в кон30 туре циркуляции и подключен последовательно с датчиком уровня воды к электромагнитному клапану, вспомогательный датчик температуры подключен параллельно с электромагнитным клапаном к

35 обмотке реле, а последнее подсоединено к контактам электродвигателя и к цепи питания электронагревательных элементов термохимического реактора.

Силовая установка Силовая установка Силовая установка Силовая установка 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет повысить эффективность

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет повысить экономичность путем более полного использования энергии отработавшего газа

Изобретение относится к двигателям , работающим на газообразном и жидком топливах и имеющим -.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к четырехтактным двигателям внутреннего сгорания, работающим на водороде

Изобретение относится к машиностроению , в частности к двигат.елестроению

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к силовым установкам с двигателями внутреннего сгорания, горючая смесь которых содержит водород с углеводородным топливом
Наверх