Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: двигатели внутреннего сгорания. Сущность изобретения: способ регулирования двигателя внутреннего сгорания (ДВС) заключается в том, что изменение количества подаваемого в рабочие полости ДВС воздуха осуществляют путем изменения степени его расширения в расширительной машине, размещенной во впускной системе, причем воздух предварительно подогревают в теплообменнике, используя теплоту отработанных газов. Работа расширения, совершаемая воздухом на рабочих органах расширительной машины, является дополнительной, что позволяет увеличить коэффициент полезного действия и мощность ДВС. Регулируемый подогрев воздуха отработанными газами увеличивает работу расширения, совершаемую им в расширительной машине, и позволяет поддерживать оптимальную температуру топливовоздушной смеси, поступающей в рабочие полости ДВС. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания.

Известен способ регулирования двигателя внутреннего сгорания в связи с изменением нагрузки при постоянной частоте вращения коленчатого вала путем изменения количества подаваемого топлива при неизменном количестве подаваемого в рабочие полости ДВС воздуха (см. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для студентов вузов по специальности "Двигатели внутреннего сгорания" /Под общ. ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. М: Машиностроение, 1980. С. 42).

Недостатком известного способа является невозможность его применения при регулировании двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением работающих на традиционных углеводородных топливах, из-за узких концентрационных пределов воспламенения однородных топливовоздушных смесей.

Известен способ регулирования двигателя внутреннего сгорания путем поддержания оптимального (экономического или мощностного) состава топливовоздушной смеси, подаваемой в рабочие полости ДВС, при изменении количества подаваемого топлива, причем регулирование количества подаваемого воздуха осуществляют его дросселированием с помощью дроссельной заслонки, размещенной во впускной системе (см. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для студентов вузов по специальности "Двигатели внутреннего сгорания" /Под общ. ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. М. Машиностроение, 1980. С. 42).

Недостатком известного способа является снижение КПД и мощности ДВС из-за потерь энергии при дросселировании потока воздуха.

Задача изобретения повышение КПД и мощности двигателя за счет срабатывания перепада давления воздуха во впускной системе в рабочем пространстве расширительной машины, преобразующей работу расширения потока воздуха в механическую работу, отдаваемую потребителю.

Задача изобретения решается тем, что регулирование двигателя внутреннего сгорания осуществляют путем поддержания оптимального (экономического или мощностного) состава топливовоздушной смеси при одновременном изменении количеств подаваемых в рабочие полости ДВС топлива и воздуха. Причем изменение количества подаваемого в рабочие полости воздуха осуществляют путем изменения степени его расширения в расширительной машине, размещенной во впускной системе. Воздух, поступающий в рабочие полости ДВС по впускной системе, подогревают в теплообменнике, размещенном перед расширительной машиной, используя теплоту отработанных газов.

Работа расширения, совершаемая воздухом в рабочих полостях расширительной машины, преобразуется в механическую энергию, передаваемую потребителю, что повышает мощность и КПД двигателя внутреннего сгорания. Подогрев воздуха с использованием теплоты отработанных газов позволяет регулировать температуру воздуха, охлаждающегося затем в расширительной машине, перед его поступлением в рабочие полости ДВС. Увеличение температуры воздуха на входе в расширительную машину за счет подогрева в теплообменнике увеличивает работу расширения, совершаемую воздухом на рабочих органах расширительной машины, передаваемую потребителю.

Устройство ДВС, реализующее данный способ регулирования ДВС, показано на чертеже.

ДВС состоит из цилиндра 1, поршня 2, шатуна 3, соединяющего поршень 2 с коленчатым валом 4. Цилиндр 1 соединен впускным патрубком 5 через впускной клапан 6 с расширительной машиной 7, а выпускным патрубком 8 через выпускной клапан 9 с теплообменником 10. Теплообменник 10 соединен с атмосферой патрубком 11, а патрубками 12 и 13 с расширительной машиной 7. Патрубок 14 подключен параллельно магистрали, образованной патрубком 11, теплообменником 10 и патрубком 12. В месте соединения патрубков 12 и 14 с патрубком 13 размещена заслонка 15. На валу 16 расширительной машины 7 установлен ведущий шкив 17, а на коленчатом валу 4 ведомый шкив 18 вариатора 19. Во впускном патрубке 5 установлена топливная форсунка 20.

Работа ДВС, реализующего данный способ регулирования, заключается в следующем.

Воздух подается в ДВС по патрубку 14 и параллельно подключенной к нему магистрали, образованной патрубком 11, низкотемпературным контуром теплообменника 10 и патрубком 12. Далее через патрубок 13 воздух поступает в расширительную машину 7 и из нее во впускной патрубок 5, где смешивается с топливом, подаваемым форсункой 20, образуя топливовоздушную смесь, которая в период открытия впускного клапана 6 поступает в цилиндр 1 ДВС. Продукты сгорания удаляются из цилиндра 1 через выпускной клапан 9 по выпускному трубопроводу 8 и высокотемпературному контуру теплообменника 10.

В цилиндре 1 ДВС теплота, выделяющаяся в результате сгорания топливовоздушной смеси, преобразуется в механическую работу. Возвратно-поступательное движение поршня 2 преобразуется во вращательное движение коленчатого вала 4, соединенного с ним шатуном 3. С выходного конца коленчатого вала 4 снимается мощность потребителем.

Способ регулирования ДВС в связи с изменением нагрузки при постоянной частоте вращения коленчатого вала 4 осуществляют путем поддержания оптимального (экономического или мощностного) состава топливовоздушной смеси при одновременном изменении количества подаваемого форсункой 20 топлива и количества подаваемого воздуха. Изменение количества подаваемого воздуха осуществляют путем изменения плотности воздуха во впускном патрубке 5 при изменении степени расширения воздуха в расширительной машине 7 за счет изменения частоты вращения вала 16 расширительной машины 7. Частота вращения вала 16 расширительной машины 7 при постоянной частоте вращения коленчатого вала 4 изменяется за счет изменения передаточного отношения между шкивами 18 и 17 вариатора 19. В процессе расширения в расширительной машине 7 воздух охлаждается. Для поддержания оптимальной температуры подаваемой в цилиндр 1 ДВС топливовоздушной смеси воздух предварительно подогревают в теплообменнике 10. Температуру подаваемого в цилиндр 1 ДВС воздуха регулируют с помощью заслонки 15. В зависимости от положения заслонки 15 изменяется соотношение между количеством воздуха, подогретого в теплообменнике 10, и количеством воздуха, поступающим в ДВС, минуя теплообменник 10, по патрубку 14.

Крутящий момент, возникающий на валу 16 расширительной машины, передается вариатором 19 на коленчатый вал 4 ДВС, в результате чего мощность и КПД двигателя увеличивается.

Подогрев воздуха перед его подачей в расширительную машину 7 позволяет увеличить совершаемую в ней работу расширения и вместе с поддержанием оптимальной температуры топливовоздушной смеси приводят к дополнительному увеличению КПД и мощности ДВС.

Формула изобретения

1. Способ регулирования двигателя внутреннего сгорания путем поддержания оптимального (экономического или мощностного) состава топливовоздушной смеси, подаваемой в рабочие полости двигателя внутреннего сгорания, при изменении количества подаваемого топлива, отличающийся тем, что изменение количества подаваемого в рабочие полости двигателя внутреннего сгорания воздуха осуществляют путем изменения степени его расширения в расширительной машине, размещенной во впускной системе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздух перед его поступлением в расширительную машину подогревают в теплообменнике, используя теплоту отработавших газов.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с турбонаддувом, в частности к регулированию подачи в ДВС воздуха

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и предназначено для регулирования соотношения компонентов топливно-воздушной смеси

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам регулирования оборотов холостого хода автомобильных двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам регулирования оборотов холостого хода автомобильных двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам регулирования оборотов холостого хода автомобильных двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к дизельным электрическим агрегатам, работающим на внешнюю переменную нагрузку в составе дизеля и электрического генератора, и предназначено для регулирования дизеля, входящего в состав электрического агрегата

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием

Изобретение относится к поршневым машинам

Изобретение относится к поршневым машинам
Наверх