Двигатель внутреннего сгорания с подогревателем, использующим тепло выхлопных газов

 

Двигатель внутреннего сгорания, имеющий подогреватель, который использует тепло выхлопных газов, причем в случае установки нагнетателя в всасывающем тракте этого двигателя может быть обеспечено воспламенение внутри такого подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, а также может быть предотвращено возникновение обратного потока всасываемого воздуха внутри всасывающего тракта даже в том случае, когда работает нагнетатель. Подогреватель испарительного типа, использующий тепло выхлопных газов, подсоединен по перепускной схеме с прохождением потока по тракту подачи воздуха, корпусу камеры сгорания и тракту выброса газообразных продуктов сгорания, представляющим собой составные его части, к всасывающему тракту двигателя, через который всасываемый воздух направляется в цилиндры двигателя. Компрессор турбонагнетателя не предполагается размещать на участке всасывающего тракта, простирающемся между точкой подсоединения ее к тракту подачи воздуха и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение в основном относится к двигателю внутреннего сгорания, имеющему устройство для повышения температуры, предназначенное для повышения температуры соответствующих элементов, а более конкретно к двигателю внутреннего сгорания с подогревателем, использующим тепло выхлопных газов.

Например, в выложенной публикации японской заявки на патент N 62-75069 раскрывается техническое решение, обеспечивающее улучшение пусковой характеристики двигателя внутреннего сгорания и способствующее прогреву его в холодное время года посредством нагревания охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя за счет использования теплоты сгорания, выделяемой с помощью подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, который закреплен на всасывающем тракте двигателя внутреннего сгорания.

Согласно этой публикации раскрываемый в ней подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, закреплен на всасывающем тракте, соединяясь с всасывающим каналом и с выхлопным каналом. Тогда воздух, требуемый для горения, подается из всасывающего тракта по всасывающему каналу, а выхлопные газы по выхлопному каналу выбрасываются во всасывающий тракт. Выхлопные газы с высоким теплосодержанием, выходящие из подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, поступают, в конце концов, по впускному проходу в корпусные детали двигателя внутреннего сгорания и нагревают охлаждающую жидкость в водяной рубашке системы охлаждения двигателя. Кроме того, во всасывающем тракте на участке его между точкой подсоединения к всасывающему каналу и точкой подсоединения к выхлопному каналу предусматривается установка переключающего клапана для открывания и закрывания всасывающего тракта. Этот переключающий клапан полностью закрывается перед пуском двигателя внутреннего сгорания, оставаясь закрытым в течение кратковременного периода времени после пуска двигателя, а затем переводится в полуприкрытое (полуоткрытое) положение, либо полностью открывается, обеспечивая тем самым регулирование количества воздуха, поступающего в камеры сгорания, которое проходит по всасывающему каналу в подогреватель, использующий тепло выхлопных газов. Такое регулирование предназначается для того, чтобы способствовать подогреву двигателя внутреннего сгорания и обеспечить улучшение его пусковой характеристики.

При такой реализации известного технического решения можно считать, что на участке всасывающего тракта между точкой подсоединения к всасывающему каналу и точкой подсоединения к выхлопному каналу как бы устанавливается компрессор нагнетателя. Однако в этом случае из-за сопротивления, оказываемого компрессором потоку всасываемого воздуха, может возникать перепад давлений между участком всасывающего тракта, расположенным по ходу потока перед компрессором, и его участком, расположенным за компрессором, который при этом служит как бы границей между этими участками. Более конкретно, давление перед компрессором выше, чем за ним. По этой причине может наблюдаться перепад давлений между всасывающим каналом, подсоединенным к всасывающему тракту на участке его перед компрессором, и выхлопным каналом, подсоединенным к всасывающему тракту на участке его за компрессором. Тогда вследствие вышеуказанного перепада давлений может возникнуть чрезмерно большой воздушный поток внутри корпуса подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, который подсоединен к всасывающему тракту посредством всасывающего канала и выхлопного канала. Следовательно, не исключается при этом и возможность того, что по этой причине произойдет ухудшение характеристики процесса горения в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов. То есть при высокой скорости движения воздуха через корпус подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, трудно осуществить воспламенение в таком подогревателе, или в том случае, если воспламенение в нем все же произошло, то можно считать, что огонь здесь легко гаснет.

Кроме того, в том случае, когда компрессор аналогично описываемому выше закреплен во всасывающем тракте, на участке всасывающего тракта между точкой подсоединения к всасывающему каналу и точкой подсоединения к выхлопному каналу, при работе компрессора давление в зоне, находящейся по ходу потока за компрессором вблизи от него, границей которой во всасывающем тракте служит компрессор, т.е. давление со стороны точки подсоединения к всасывающему тракту выхлопного канала становится вследствие наддува выше, чем давление в зоне, находящейся вблизи от компрессора перед ним, границей которой так же служит компрессор, т.е. чем давление с той стороны, где расположена точка подсоединения к всасывающему тракту всасывающего канала. Таким образом из этого следует, что возникает обратный поток, в котором всасываемый воздух направляется обратно во всасывающий тракт также и внутри корпуса подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, который подсоединен к всасывающему тракту посредством всасывающего канала и выхлопного канала. При возникновении этого обратного потока наблюдается так называемое явление обратной вспышки. Явление обратной вспышки означает, что пламя в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, распространяется в направлении назад к всасывающему каналу. Не исключена возможность и того, что в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, произойдет случайное воспламенение, и можно считать, что двигатель внутреннего сгорания не способен получить достаточное количество теплоты от подогревателя, использующего тепло выхлопных газов.

Известен также двигатель внутреннего сгорания с подогревателем, использующим тепло выхлопных газов, содержащим корпус камеры сгорания, тракт подачи воздуха для снабжения корпуса камеры сгорания воздухом для обеспечения процесса сжигания, тракт подачи топлива для снабжения корпуса камеры сгорания топливом для сжигания, запальное устройство для воспламенения топлива, подаваемого для сжигания в корпус камеры сгорания по тракту подачи топлива, и тракт выброса выхлопных газов для выпуска из корпуса камеры сгорания газообразных продуктов сгорания, образующихся при сгорании топлива, сжигаемого после воспламенения его запальным устройством, причем подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, вступает в работу, когда двигатель внутреннего сгорания находится в предварительно заданном рабочем режиме, обеспечивая повышение температуры соответствующих элементов двигателя (авторское свидетельство СССР N 1539373).

Однако и в этом двигателе внутреннего сгорания не решена проблема обратного потока всасываемого воздуха внутри всасывающего тракта.

Основной задачей настоящего изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания, имеющего такой подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, который способен наверняка обеспечить воспламенение внутри этого подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, который предусматривается во всасывающем тракте, даже в том случае, когда на всасывающем тракте двигателя внутреннего сгорания закреплен нагнетатель, а также предотвратить возникновение обратного потока всасываемого воздуха внутри всасывающего тракта даже в том случае, когда работает нагнетатель.

Для решения указанной задачи в соответствии с настоящим изобретением предлагается двигатель внутреннего сгорания с подогревателем, использующим тепло выхлопных газов, содержащим корпус камеры сгорания, тракт подачи воздуха для снабжения корпуса камеры сгорания воздухом для обеспечения процесса сжигания, тракт подачи топлива для снабжения корпуса камеры сгорания топливом для сжигания, запальное устройство для воспламенения топлива, подаваемого для сжигания в корпус камеры сгорания по тракту подачи топлива, и тракт выброса выхлопных газов для выпуска из корпуса камеры сгорания газообразных продуктов сгорания, образующихся при сгорании топлива, сжигаемого после воспламенения его запальным устройством, причем подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, вступает в работу, когда двигатель внутреннего сгорания находится в предварительно заданном рабочем режиме, обеспечивая повышение температуры соответствующих элементов двигателя, в котором согласно изобретению подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, соединен по перепускной схеме с всасывающим трактом двигателя внутреннего сгорания через тракт подачи воздуха, корпус камеры сгорания и тракт выброса газообразных продуктов сгорания, и предусмотрена установка нагнетателя во всасывающем тракте, но не между точкой подсоединения к тракту подачи воздуха, и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов, а на другом его участке.

Подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, может быть расположен по ходу потока во всасывающем тракте перед местом установки нагнетателя или за местом установки нагнетателя.

В двигателе также предусмотрена установка воздухоохладителя всасываемого воздуха для обеспечения охлаждения всасываемого воздуха, находящегося внутри всасывающего тракта и содержащего излишнее тепло, сообщаемое ему при повышении его давления в нагнетателе, во всасывающем тракте, но на другом его участке, а не между точкой подсоединения его к тракту подачи воздуха и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов.

Целесообразна установка воздухоохладителя всасываемого воздуха для обеспечения охлаждения всасываемого воздуха, находящегося внутри всасывающего тракта и содержащего излишнее тепло, сообщаемое ему при повышении его давления в нагнетателе, во всасывающем тракте, но на другом его участке, а не между точкой подсоединения его к тракту подачи воздуха и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов.

Воздухоохладитель всасываемого воздуха может быть расположен по ходу потока в всасывающем тракте перед точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов или за точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов.

Для всасывающего канала предусмотрено наличие перепускного канала, позволяющего направить поток в обход воздухоохладителя всасываемого воздуха, и газообразные продукты сгорания, образующиеся в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, направлены по перепускному каналу в корпус двигателя внутреннего сгорания, когда двигатель внутреннего сгорания находится в предварительно заданном рабочем режиме.

Двигатель дополнительно содержит переключающее устройство для изменения направления потока газообразных продуктов сгорания, которое обеспечивает прохождение газообразных продуктов сгорания, образовавшихся в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, по перепускному каналу.

Переключающее устройство для изменения направления потока газообразных продуктов сгорания выполнено в виде клапанного элемента, перекрывающего перепускной канал, и поворотной оси этого элемента, причем открывание и закрывание перепускного канала производят в соответствии с тем, находится ли двигатель внутреннего сгорания в предварительно заданном рабочем режиме или нет.

Кроме того, двигатель дополнительно содержит средство управления подогревателем, предназначенное для прекращения работы подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, в нехолодное время.

Под "предварительно заданным рабочим режимом двигателя внутреннего сгорания" понимаются некоторые режимы, наблюдающиеся в холодное время и в очень холодное время, при которых во время работы двигателя внутреннего сгорания в начальный период после его пуска экзотермический показатель собственно двигателя внутреннего сгорания имеет малую величину вследствие того, что, например, мал расход топлива. Кроме того, это выражение означает также некоторые режимы, при которых малую величину имеет показатель, характеризующий получение тепла охлаждающей жидкостью, а также такой режим, при котором температура охлаждающей жидкости непосредственно после пуска двигателя находится на низком уровне даже при нормальной температуре. Температура выше 15^oC может считаться нормальной температурой. В холодное время температура находится в пределах от -10^oC до 15^oC, а в очень холодное время температура опускается ниже -10^oC.

"Соответствующие элементы двигателя" обозначают собственно двигатель внутреннего сгорания, в котором выхлопные газы, выходящие из подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, отдают тепло охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя и всасываемому в него воздуху.

Под нагнетателем подразумевается как такой нагнетатель, в котором источником движущей силы является вращающая сила коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, так и турбонагнетатель, в котором источником движущей силы является вращающая сила используемой для его привода турбины, приводимой во вращение выхлопными газами.

Соответственно, никогда не наблюдается возникновения чрезмерно высокого давления на участке между трактом подачи воздуха и трактом выброса выхлопных газов, которые соответственно подсоединены к всасывающему тракту. Следовательно, никогда не наблюдается чрезмерно большого увеличения скорости воздуха внутри корпуса подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, который подсоединен к всасывающему тракту посредством тракта подачи воздуха и тракта выброса выхлопных газов. Таким образом, продувка корпуса подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, воздухом не достигает такой высокой интенсивности, при которой становится невозможным воспламенение в его камере сгорания, благодаря чему может быть наверняка осуществлено воспламенение в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов.

Кроме того, поскольку нет нагнетателя во всасывающем тракте между точкой подсоединения его к тракту подачи воздуха и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов, то нагнетатель никогда и не работает на участке между этими двумя точками подсоединения. Следовательно, давление с той стороны, где находится точка подсоединения всасывающего тракта к тракту выброса выхлопных газов, никогда не повышается так, чтобы стать выше, чем давление с той стороны, где находится точка подсоединения всасывающего тракта к тракту подачи воздуха, и давление по обе стороны, по существу, одинаково. Соответственно, внутри корпуса подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, который подсоединен к всасывающему тракту посредством тракта подачи воздуха и тракта выброса выхлопных газов, обратного потока не возникает. Таким образом, никогда не наблюдается возникновения явления обратной вспышки, при котором пламя, возникающее в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, распространяется в обратном направлении, соответственно к тракту подачи воздуха, и поэтому двигатель внутреннего сгорания получает от подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, достаточное количество теплоты, а случайное воспламенение в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, не происходит. Кроме того, выхлопные газы, образующиеся в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, которые направляются во всасывающий тракт по тракту выброса выхлопных газов, поступают в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, предварительно смешиваясь с новой порцией газов. Выхлопные газы подвергаются в цилиндрах повторному сжиганию, но на этот раз в качестве как бы воздуха, обеспечивающего процесс горения в двигателе внутреннего сгорания. Затем выхлопные газы после повторного сжигания выводятся через выхлопное отверстие двигателя внутреннего сгорания и поступают в выхлопной тракт двигателя, при этом выхлопные газы, образующиеся после повторного их сжигания, подвергаются очистке при пропускании их через катализатор выхлопных газов, который обычно предусматривается в выхлопном тракте.

Следует отметить, что тракт подачи воздуха и тракт выброса выхлопных газов подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, не выведены непосредственно в атмосферу, и поэтому можно ожидать появления эффекта уменьшения шума.

Поскольку подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, расположен по ходу потока перед нагнетателем, то из этого следует, что как тракт подачи воздуха, так и тракт выброса выхлопных газов, которые, по определению, являются составными частями подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, также располагаются по ходу потока перед нагнетателем. Соответственно, даже в том случае, если и происходит повышение давления всасывания на участке всасывающего тракта, находящемся по ходу потока за местом расположения нагнетателя, когда он включается в работу, то эта возросшая величина давления не оказывает влияния на давление в точке подсоединения тракта подачи воздуха к всасывающему тракту, а также на давление в точке подсоединения тракта выброса выхлопных газов к всасывающему тракту. Соответственно, в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, обратный поток не возникает. Кроме того, пульсация, создаваемая во всасывающем тракте при работе цилиндров, ослабляется нагнетателем, при этом пульсация при всасывании распространяется по тракту выброса выхлопных газов и тракту подачи воздуха подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, благодаря чему происходит уменьшение колебаний давления как в тракте выброса выхлопных газов, так и в тракте подачи воздуха, которые возникают вследствие пульсаций при всасывании. Соответственно в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, может поддерживаться режим, обеспечивающий хорошее сгорание.

Когда подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, расположен по ходу потока нагнетателем, то из этого следует, что как тракт подачи воздуха, так и тракт выброса выхлопных газов, являющиеся составными частями подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, располагаются по ходу потока за нагнетателем. Однако в этом случае при включении нагнетателя в работу происходит при его работе повышение давления всасывания на участке всасывающего тракта, находящемся по ходу потока за местом расположения нагнетателя. Однако эта возросшая величина давления оказывает одинаковое влияние на давление во всасывающем тракте в точке подсоединения к нему тракта подачи воздуха и в точке подсоединения тракта выброса выхлопных газов. Соответственно, давление в точке подсоединения тракта выброса выхлопных газов не становится выше, чем давление в точке подсоединения тракта подачи воздуха к всасывающему тракту, и поэтому не возникает чрезмерно большого перепада давлений между этими двумя точками подсоединения. Следовательно, в этом случае также не наблюдается обратного потока в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов.

Во всасывающем тракте, но на другом его участке, а не между точкой подсоединения его к тракту подачи воздуха и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов, устанавливается воздухоохладитель всасываемого воздуха, отбирающий излишнее тепло, сообщаемое всасываемому воздуху при повышении его давления в нагнетателе. При этом во всасывающем тракте нет воздухоохладителя всасываемого воздуха на участке между точкой подсоединения его к тракту подачи воздуха и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов. Следовательно, не будет возникать чрезмерно большого перепада давлений между трактом подачи воздуха и трактом выброса выхлопных газов, которые - тот и другой - подсоединяются к всасывающему тракту. Таким образом, скорость воздуха внутри корпуса подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, который подсоединен к всасывающему тракту посредством тракта подачи воздуха и тракта выброса выхлопных газов, не становится чрезмерно высокой, а, следовательно, и не возникает таких обстоятельств, в которых продувка корпуса подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, достигает такой высокой интенсивности, когда воспламенение в его камере сгорания становится невозможным.

Кроме того, в том случае, если в качестве воздухоохладителя всасываемого воздуха принимается промежуточный охладитель, то тогда, как правило, промежуточный охладитель обычно объединяется с нагнетателем, и поэтому его не предполагается выполнять как отдельную единицу оборудования. В результате, это позволяет получить снижение себестоимости. Если во всасывающем тракте воздухоохладитель всасываемого воздуха установлен по ходу потока в этом тракте перед точкой подсоединения к нему тракта выброса выхлопных газов, выхлопные газы, поступающие во всасывающий тракт по тракту выброса выхлопных газов, не охлаждаются в воздухоохладителе всасываемого воздуха. Следовательно, в двигатель внутреннего сгорания могут при этом направляться выхлопные газы, имеющие сравнительно высокую температуру, что позволяет улучшить характеристику прогрева двигателя внутреннего сгорания.

А в случае установки во всасывающем тракте воздухоохладителя всасываемого воздуха по ходу потока в этом тракте за точкой подсоединения к нему тракта выброса выхлопных газов, выхлопные газы охлаждаются в воздухоохладителе всасываемого воздуха, а, следовательно, и не существует серьезных опасений по поводу повреждений от действия тепла на отдельные конструкции системы всасывания вследствие чрезмерно большого повышения температуры всасываемого воздуха.

В двигателе согласно изобретению, когда двигатель внутреннего сгорания находится в предварительно заданном рабочем режиме, т.е. когда температура наружного воздуха падает ниже предварительно заданного ее значения, выхлопные газы, образующиеся в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, направляются не через воздухоохладитель всасываемого воздуха, а через перепускной канал и поступают в корпус двигателя внутреннего сгорания, и поэтому выхлопные газы остаются при этом в своем изначально нагретом состоянии, не подвергаясь охлаждению в воздухоохладителе всасываемого воздуха. Соответственно, такое решение рационально было бы использовать для обеспечения прогрева в холодное время.

В теплое время, например, когда наблюдается высокая температура наружного воздуха, поскольку прекращается работа подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, всасываемый воздух, который при этом представляет собой атмосферный воздух, поступающий во всасывающий тракт двигателя внутреннего сгорания, не нагревается теплом выхлопных газов, образующихся в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов. Соответственно, в этом случае не существует серьезных опасений в отношении теплового воздействия на отдельные конструкции системы всасывания, под которым они находятся, когда температура всасываемого воздуха становится слишком высокой, и не возникает никаких осложнений для нагнетателя, вызываемых обычно теплом, которое содержится во всасываемом воздухе, имеющем высокую температуру.

Иными словами, в холодное время можно установить надлежащую температуру всасываемого воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания, смешивая холодный атмосферный воздух с воздухом, подогретым в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов. Однако в том случае, если подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, заставляют функционировать также и в нехолодное время, то тогда, в противоположность этому, может произойти повреждение этих конструкций вследствие теплового на них воздействия, и поэтому работу подогревателя, использующего тепло выхлопных газов, прекращают в нехолодное время с тем, чтобы предотвратить такие повреждения, вызываемые тепловым воздействием.

Другие задачи и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего ниже описания изобретения, которое ведется со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конструкцию двигателя внутреннего сгорания, имеющего подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, и представленного в первом варианте осуществления настоящего изобретения: фиг. 2 представляет собой показанный схематично вид в разрезе, иллюстрирующий подогреватель, использующий тепло выхлопных газов; фиг. 3 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конструкцию двигателя внутреннего сгорания, имеющего подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, и представленного во втором варианте осуществления настоящего изобретения; фиг. 4 представляет собой показанный в увеличенном масштабе вид участка IV, отмеченного на фиг. 3; фиг. 5 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конструкцию двигателя внутреннего сгорания, имеющего подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, и представленного в третьем варианте осуществления настоящего изобретения; фиг. 6 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конструкцию двигателя внутреннего сгорания, имеющего подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, и представленного в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения; фиг. 7 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конструкцию двигателя внутреннего сгорания, имеющего подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, и представленного в пятом варианте осуществления настоящего изобретения.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут рассматриваться в приведенном ниже описании со ссылками на прилагаемые чертежи.

Первый вариант осуществления изобретения Первый вариант осуществления настоящего изобретения будет поясняться со ссылками на фиг. 1 и 2.

(Конструкция двигателя 1) Двигатель 1, служащий в качестве двигателя внутреннего сгорания, классифицируется как двигатель с жидкостным охлаждением и содержит корпус 3 двигателя, имеющий водяную рубашку, в которой находится охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя, всасывающее устройство 5 для обеспечения поступления воздуха, необходимого для поддержания горения, в множество не показанных на чертеже цилиндров, расположенных в корпусе 3 двигателя, выхлопное устройство 7 для выброса (тракт выброса) в воздушную атмосферу выхлопных газов, образующихся после сгорания газовой смеси, и отопитель 9 салона легкового автомобиля для обогрева внутреннего помещения автомобиля, оснащенного двигателем 1.

(Конструкция всасывающего устройства 5)
Всасывающее устройство 5 содержит воздухоочиститель 13, служащий в качестве начального элемента устройства 5 и предназначенный для забора свежего воздуха, направляемого в цилиндры, а также не показанное на чертеже всасывающее отверстие корпуса 3 двигателя, служащее конечным элементом указанного устройства. Далее на участке, простирающемся между воздухоочистителем 13 и всасывающим отверстием, всасывающее устройство 5 имеет компрессор 15а турбонагнетателя 15, являющегося согласно определению нагнетателем, подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов и предназначенный для подогрева всасываемого воздуха в холодное время, промежуточный охладитель 19 для охлаждения воздуха, проходящего по ходу потока за местом расположения компрессора 15а внутри всасывающей трубы 23 и воспринимающего тепло, выделяющееся при повышении его давления в компрессоре 15а, а также всасывающий коллектор 21 для распределения газовой смеси, поступающей через промежуточный охладитель 19 по соответствующим цилиндрам.

Далее отдельные компоненты конструкции всасывающего устройства 5 соединяются друг с другом посредством множества соединительных труб, составляющих всасывающую трубу 23, назначение которых поясняется ниже.

(Конструкция всасывающей трубы 23)
Всасывающая труба 23, состоящая, по существу, из множества соединительных труб, может быть в приближенном виде разделена, причем границей раздела служит компрессор 15а, на соединительные трубы 27, расположенные по ходу потока за границей раздела, которые находятся под давлением за счет принудительного нагнетания в них всасываемого воздуха, поступающего во всасывающее устройство 5, и соединительные трубы 25, расположенные по ходу потока перед границей раздела, в которых повышенное давление не создается.

(Конструкция соединительной трубы 25, расположенной по ходу потока перед границей раздела)
Соединительная труба 25, расположенная по ходу потока перед границей раздела, представляет собой штанговую соединительную трубу, посредством которой воздухоочиститель 13 соединяется с компрессором 15а, и проходит она по обе стороны воздухоочистителя, как показано на фиг. 1.

(Конструкция соединительной трубы 27, расположенной по ходу потока за границей раздела)
Соединительная труба 27, расположенная по ходу потока за границей раздела, состоит, по существу, из магистральной трубы 29, посредством которой компрессор соединяется с всасывающим коллектором 21 и которая проходит в вертикальном направлении, как показано на фиг. 1, имея, в сущности, L-образную форму, а также отводной трубы 31 к подогревателю, которая согласно определению является побочной трубой, подсоединенной по перепускной схеме к магистральной трубе 29.

(Конструкция отводной трубы 31 к подогревателю)
Отводная труба 31 подогревателя содержит расположенный на ее среднем участке подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, тракт 33 подачи воздуха, посредством которого подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, соединяется своей обращенной навстречу потоку стороной с магистральной трубой 29, и который обеспечивает снабжение воздухом подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, а также тракт 35 выброса выхлопных газов (газообразных продуктов сгорания), посредством которого подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, соединяется с магистральной трубой 29 своей обращенной по ходу потока стороной, и который обеспечивает отвод выхлопных газов, образовавшихся в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов, в магистральную трубу 29. Кроме того, имеются две точки C1, C2, являющиеся точками подсоединения тракта 33 подачи воздуха и соответственно тракта 35 выброса выхлопных газов к магистральной трубе 29, причем точка C1 подсоединения располагается по ходу потока в магистральной трубе 29 перед точкой подсоединения C2. Следует отметить, что точка C2 подсоединения тракта 35 к магистральной трубе 29 располагается по ходу потока перед промежуточным охладителем 19 в непосредственной близости к нему.

Таким образом, часть всасываемого воздуха, проходящего по магистральной трубе 29, направляется в точке подсоединения C1 в отводную трубу 31 подогревателя, а весь остальной поток всасываемого воздуха направляется, не отклоняясь, прямо по магистральной трубе 29. Далее всасываемый воздух, попавший в отводную трубу 31 подогревателя, возвращается в точке подсоединения C2 обратно в магистральную трубу 29 по пути, обозначенному трактом 33 подачи воздуха - подогревателем 17, использующим тепло выхлопных газов - трактом 35 выброса выхлопных газов, где сливается с неотклонившимся потоком всасываемого воздуха. В результате происходит повышение температуры всасываемого воздуха, поступающего в корпус 3 двигателя.

(Конструкция выхлопного устройства 7)
На участке, простирающемся между не показанным на чертеже выхлопным отверстием, служащим в качестве начального элемента выхлопного устройства 7 и выполненным в корпусе 3 двигателя, и глушителем 41, являющимся конечным компонентом этого устройства, выхлопное устройство 7 включает в свой выпускной коллектор 37, турбину 15b турбонагнетателя 15 и катализатор 39 выхлопных газов. Эти элементы хорошо известны и не имеют непосредственного отношения к настоящему изобретению, в связи с чем пояснения, относящиеся к ним, опущены.

(Конструкция подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов)
Далее обратимся к схематическому изображению подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов.

Подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, включается в работу, когда двигатель 1 находится в предварительно заданном рабочем режиме, и, таким образом, он предназначается для того, чтобы обеспечить повышение температуры охлаждающей жидкости, находящейся в системе охлаждения двигателя. Следовательно, подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, соединяется с водяной рубашкой, в которой находится охлаждающая жидкость, используемая в системе охлаждения двигателя. Поэтому подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, заключает в себе тракт 17а, по которому протекает охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя. Подогрев этого тракта 17а охлаждающей жидкости обеспечивается выхлопными газами, омывающими его изнутри при движении их в камере сгорания 17d, являющейся, согласно определению, источником тепла. Кроме того, "предварительно заданный рабочий режим", рассмотренный выше, может представлять собой и такие режимы, наблюдающиеся в холодное время, когда температура находится в пределах от -10^oC до 15^oC, а также и в очень холодное время, когда температура составляет -10^oC или опускается еще ниже, при которых во время работы двигателя внутреннего сгорания в начальный период после его пуска экзотермический показатель собственно двигателя внутреннего сгорания имеет малую величину вследствие того, что, например, мал расход топлива, и, кроме того, еще и такой режим, при котором малую величину имеет показатель, характеризующий получение тепла охлаждающей жидкостью, что обусловлено вышеупомянутой малой величиной экзотермического показателя, либо такой режим, при котором температура охлаждающей жидкости находится на низком уровне непосредственно после пуска двигателя внутреннего сгорания при нормальной температуре, которая выше 15^oC.

(Конструкция камеры сгорания 17d)
Камера сгорания 17d имеет такую конструкцию, при которой внутри нее расположен сжигающий цилиндр 17b, закрытый со всех сторон цилиндрической разделительной стенкой 17с. Камера сгорания 17d образуется внутри выполненного в виде оболочки корпуса 43а, являющегося частью всего корпуса 43 камеры сгорания, при закрывании сжигающего цилиндра 17b разделительной стенкой 17с, а в промежутке между внутренней поверхностью выполненного в виде оболочки корпуса 43а и наружной поверхностью разделительной стенки 17с образуется тракт 17а, по которому проходит охлаждающая жидкость.

Камера сгорания 17d функционирует также и как воздушный тракт для внутреннего подогрева воздуха, и поэтому она соединяется с трактом 35 выброса выхлопных газов, при этом она соединяется еще с трактом 33 подачи воздуха, поступающего в подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов. Таким образом, как указано выше, всасываемый воздух из магистральной трубы 29 частично направляется через отводную трубу 31 к подогревателю. Затем, как показано сплошными стрелками на фиг. 2, всасываемый воздух поступает обратно в магистральную трубу 29, проходя при этом по следующему пути: тракт 33 подачи воздуха - камера сгорания 17d - тракт 35 выброса выхлопных газов. А когда в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов, горит огонь, всасываемый воздух, прошедший через камеру сгорания 17d, будет уже содержать газообразные продукты сгорания, образовавшиеся в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов. При этом происходит подогрев всасываемого воздуха за счет использования тепла, содержащегося в газообразных продуктах сгорания, а подогретый таким образом всасываемый воздух будет, следовательно, обеспечивать в качестве нагревающей среды подогрев охлаждающей жидкости, протекающей по тракту 17а, в течение всего времени, пока всасываемый воздух не уйдет из корпуса 43 камеры сгорания, проделав весь путь, обозначенный сплошными стрелками. В связи с этим камера сгорания 17d может также рассматриваться как теплообменный тракт.

(Конструкция сжигающего цилиндра 17b)
Сжигающий цилиндр 17b снабжается топливом, необходимым для обеспечения в нем процесса горения, по трубопроводу 17е подачи топлива, который служит топливоподающим трактом. Когда топливо для процесса горения подается оттуда в камеру сгорания 17d, происходит испарение поступившего топлива внутри корпуса 43 камеры сгорания. Затем испарившееся топливо воспламеняется с помощью не показанного на чертеже запального устройства, в результате чего начинается процесс горения испарившегося топлива.

(Конструкция тракта 17а охлаждающей жидкости)
С другой стороны, тракт 17а охлаждающей жидкости содержит впускной патрубок 17a₁ для охлаждающей жидкости и выпускной патрубок 17а₂ для охлаждающей жидкости. Впускной патрубок 17a₁ для охлаждающей жидкости соединяется, как показано на фиг. 1, посредством жидкостной магистрали W1 с выпускным патрубком для охлаждающей жидкости, которым снабжена не показанная на чертеже водяная рубашка корпуса 3 двигателя.

(Конструкция выпускного патрубка 17а₂ для охлаждающей жидкости)
Далее выпускной патрубок 17а₂ для охлаждающей жидкости соединяется посредством жидкостной магистрали W2 с отопителем 9 салона легкового автомобиля. Затем, отопитель 9 салона легкового автомобиля соединяется посредством жидкостной магистрали W3 с впускным патрубком для охлаждающей жидкости, которым снабжена водяная рубашка корпуса 2 двигателя.

Соответственно, охлаждающая жидкость, поступающая из водяной рубашки, будет нагреваться, когда по жидкостной магистрали W1 поступит в подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, после чего по жидкостной магистрали W2 она поступит из подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, в отопитель 9 салона легкового автомобиля. Нагретая вода участвует там в процессе теплообмена в качестве нагревающей среды отопителя 9 салона легкового автомобиля. При этом горячий воздух поступает из отопителя 9 салона легкового автомобиля во внутреннее помещение автомобиля. Охлаждающая жидкость, температура которой понижается вследствие такого теплообмена, направляется обратно в водяную рубашку по жидкостной магистрали W3. Таким образом, охлаждающая жидкость циркулируют по замкнутому кругу, проходя по жидкостным магистралям W1-W3, проложенным между корпусом 3 двигателя, подогревателем 17, использующим тепло выхлопных газов, и отопителем 9 салона легкового автомобиля.

(Прочие компоненты подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов)
Следует отметить, что корпус 43 камеры сгорания имеет, в дополнение к вышеупомянутым компонентам, также нагнетательный вентилятор 45 и центральный управляющий процессор (ЦУП) 47, относящийся к не показанному на чертеже электронному блоку управления (ЭБУ) двигателем, причем в предпочтительном варианте исполнения подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, включается в работу именно этими элементами.

Далее тракт 33 подачи воздуха и тракт 35 выброса выхлопных газов представляют собой побочные трубы, отходящие от магистральной трубы 29, которая входит в состав всасывающей трубы 23, но могут рассматриваться также и как компоненты подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, поскольку они применяются только в связи с наличием подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов.

Кроме того, в отношении подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, следует обратить внимание на тот момент, что компрессор 15а турбонагнетателя 15 не предполагается размещать на участке между точками C1 и C2 подсоединения. Иными словами, компрессор 15а устанавливается на другом участке, а не на участке между точками C1, C2 подсоединения. Следовательно, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, располагается по ходу потока за тем участком, где установлен компрессор 15а.

Таким образом, выше была рассмотрена и пояснена конструкция двигателя внутреннего сгорания A, имеющего подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, и выполненного в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

(Работа и принцип действия в первом варианте осуществления изобретения)
Далее будут рассмотрены работа и принцип действия двигателя внутреннего сгорания А, включающего в свой состав подогреватель, использующий тепло выхлопных газов.

В двигателе внутреннего сгорания А, имеющем подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, соединение подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, с всасывающим трактом 29 осуществляется через тракт 33 подачи воздуха, корпус 43 камеры сгорания и тракт 35 выброса выхлопных газов в указанной последовательности, причем все они являются компонентами подогревателя. На участке всасывающего тракта 29, расположенном между точкой C1 подсоединения тракта 33 подачи воздуха и точкой C2 подсоединения тракта 35 выброса выхлопных газов, размещать компрессор 15а турбонагнетателя 15 не предполагается. Более конкретно, подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, располагается по ходу потока за участком, где установлен компрессор 15а, в связи с чем не возникает большого перепада давлений между давлением с той стороны, где находится тракт 33 подачи воздуха, и давлением с той стороны, где находится тракт 35 выброса выхлопных газов, т.е. в пределах участка, на котором расположен корпус 43 камеры сгорания подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов. Следовательно, скорость воздуха в корпусе 43 камеры сгорания, соединенном с магистральной трубой 29 посредством тракта 33 подачи воздуха, а также тракта 35 выброса выхлопных газов, не становится чрезмерно высокой. В связи с этим не возникает таких обстоятельств, в которых продувка корпуса 43 камеры сгорания подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, могла бы достигать такой высокой интенсивности, когда воспламенение в ней становится невозможным, и поэтому в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов, обязательно происходит воспламенение.

Кроме того, при этом отсутствует компрессор 15а на участке магистральной трубы 29, расположенном между точкой C1 подсоединения к тракту 33 подачи воздуха и точкой C2 подсоединения к тракту 35 выброса выхлопных газов. Следовательно, компрессор 15а не работает на участке магистральной трубы 29, расположенном между точками C1 и C2. Следовательно, не только не происходит повышения давления с той стороны, где находится точка C2 подсоединения, то и давление с той стороны, где находится точка C1 подсоединения не становится ниже, чем давление с той стороны, где находится точка C2, причем давление с обеих указанных сторон, по существу, одинаково. Следовательно, никогда не может случиться так, чтобы внутри камеры сгорания 17d подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, который подсоединен к магистральной трубе 29 посредством тракта 33 подачи воздуха и тракта 35 выброса выхлопных газов, возник обратный поток. Соответственно, никогда не может также случиться и так, чтобы наблюдалось явление обратной вспышки, при котором пламя, возникшее в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов, начинает распространяться в обратном направлении, т.е., соответственно, в направлении к тракту 33 подачи воздуха. Следовательно, двигатель 1 способен будет при этом получить достаточное количество тепла от подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, не вызывая при этом каких-либо случайных отклонений от нормального протекания процесса горения в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов.

Более того, поскольку подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, располагается по ходу потока за компрессором 15а, то и тракт 33 подачи воздуха и тракт 35 выброса выхлопных газов, являясь составными частями подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, также находятся по ходу потока за компрессором 15а. Между прочим, в этом случае, когда компрессор 15а находится в работе, давление всасывания, наблюдающееся по ходу потока за участком установки компрессора 15а на магистральной трубе 29, повышается при работе компрессора 15а. Такая повышенная величина давления воздействует одинаково как в точке C1 подсоединения к тракту 33 подачи воздуха, так и к точке C2 подсоединения к тракту 35 выброса выхлопных газов на соответствующем участке магистральной трубы 29. Следовательно, никогда не случается такое, чтобы перепад давлений между этими точками C1 и C2 подсоединения становился таким, при котором давление в точке C1 подсоединения было бы ниже, чем давление в точке C2 подсоединения. Соответственно, при этом никогда не возникает так называемое явление обратной вспышки.

Затем газообразные продукты сгорания, которые образуются в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов, которые направляются в магистральную трубу 29 по тракту 35 выброса выхлопных газов, смешиваясь со свежей порцией газов в точке C2 подсоединения, поступают в не показанные на чертеже цилиндры двигателя 1, где подвергаются повторному сжиганию. Газы, образующиеся после повторного сжигания, поступают в выхлопное устройство 7 двигателя 1 и подвергаются очистке, осуществляемой с помощью катализатора 39 выхлопных газов, предусмотренного в выхлопном устройстве 7.

Следует отметить, что тракт 33 подачи воздуха и тракт 35 выброса выхлопных газов подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, выведены в магистральную трубу 29, а не выводятся непосредственно в атмосферу, и поэтому можно ожидать проявления эффекта уменьшения шума.

Более того, в связи с тем, что прогрев обеспечивается за счет использования тепла газообразных продуктов сгорания, образующихся в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов, которые почти не содержат дыма, или, иными словами, частиц углерода, на внутренних стенках цилиндров не возникает
отложений нагара, что, следовательно, позволяет ожидать повышения долговечности двигателя 1.

Дополнительно к этому предусматривается на участке между корпусом 3 двигателя и точкой C2 подсоединения тракта 35 выброса выхлопных газов к магистральной трубе 29 устанавливать промежуточный охладитель 19, который является элементом, оказывающим сопротивление всасыванию. Иными словами, в пределах другого участка, но не участка, расположенного между точкой C1 подсоединения к тракту 33 подачи воздуха и точкой C2 подсоединения к тракту 35 выброса выхлопных газов, существует промежуточный охладитель 19. Соответственно, на участке магистральной трубы 29, простирающемся между точками C1 и C2 подсоединения соответствующих трактов к магистральной трубе 29, никакого промежуточного охладителя 19 практически не существует. Следовательно, никогда не случается такое, чтобы между трактом 35 выброса выхлопных газов и трактом 33 подачи воздуха, которые оба подсоединены к магистральной трубе 29, возникал чрезмерно большой перепад давлений. Следовательно, скорость воздуха не становится слишком высокой внутри камеры сгорания 17d подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, который подсоединен к магистральной трубе 29 посредством тракта 33 подачи воздуха и тракта 35 выброса выхлопных газов, а поэтому и не могут возникнуть такие обстоятельства, в которых продувка камеры сгорания 17d достигла бы такой высокой интенсивности, когда воспламенение в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов, становится невозможным. Соответственно, в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов, обязательно происходит воспламенение.

Помимо этого, в связи с тем, что выхлопные газы, выходящие из тракта 35 выброса выхлопных газов, охлаждаются в промежуточном охладителе 19, исключается возможность посреждения, вызываемого тепловым воздействием в том случае, когда температура всасываемого воздуха, поступающего в цилиндры через всасывающее отверстие, находится на слишком высоком уровне.

При этом промежуточный охладитель 19 обычно закрепляется на нагнетателе и поэтому не считается отдельной единицей оборудования. Следовательно, может быть снижена его себестоимость.

Второй вариант осуществления изобретения
Второй вариант осуществления настоящего изобретения будет рассматриваться со ссылками на фиг. 3 и 4.

Отличие второго варианта осуществления изобретения от первого варианта его осуществления состоит лишь в том, что тракт 35 выброса выхлопных газов предполагается снабдить перепускным каналом 49, подсоединенным по перепускной схеме к магистральной трубе 29 в обход относительно промежуточного охладителя 19, а для переключения направления потока газообразных продуктов сгорания, выходящих из подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, предполагается предусмотреть соответствующее переключающее устройство 51, обеспечивающее прохождение выхлопных газов по пути, обеспечивающему нужное направление потока выхлопных газов. В холодное время переключающее устройство 51 осуществляет переключение таким образом, чтобы поток проходил к корпусу 3 двигателя не через промежуточный охладитель 19, а через перепускной канал 49. Остальные компоненты являются одинаковыми с рассмотренными для первого варианта осуществления изобретения и поэтому обозначаются одними и теми же позициями, а относящиеся к ним пояснения опущены.

Перепускной канал 49 имеет, по существу, форму в виде повернутой в обратную сторону буквы "C", как показано на фиг. 3 и 4, и подсоединен по перепускной схеме к магистральной трубе 29 таким образом, чтобы обойти промежуточный охладитель 19.

Кроме того, в точке C3 подсоединения перепускного канала 49 к магистральной трубе 29 предусматривается устанавливать переключающее устройство 51, обеспечивающее соответствующее направление потока выхлопных газов. Точка C3 располагается по ходу потока перед местом установки промежуточного охладителя 19.

Переключающее устройство 51 для изменения направления потока выхлопных газов, как показано на фиг. 4, имеет конструкцию, состоящую из клапанного элемента 51а и его поворотной оси 51b. Электронный блок управления (ЭБУ) работой двигателя обеспечивает автоматическое управление, осуществляемое таким образом, чтобы клапанный элемент 51а поворачивался относительно своей поворотной оси 51b соответственно в положение для холодного времени и в положение для нехолодного времени, в результате чего автоматически происходит открывание и закрывание перепускного канала 49.

Более конкретно, когда холодно, клапанный элемент 51а занимает положение, показанное на фиг.4 пунктирной линией, открывая при этом перепускной канал 49, и выхлопные газы, выходящие из подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, поступают в перепускной канал 49. Далее, когда не холодно, клапанный элемент 51а занимает положение, показанное на фиг. 4 сплошной линией, закрывая при этом перепускной канал 49, и выхлопные газы, выходящие из подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, проходят через промежуточный охладитель 19.

(Работа и принцип действия во втором варианте осуществления изобретения)
В дополнение к общим чертам, характерным как для первого, так и для второго вариантов осуществления изобретения, работа и принцип действия во втором варианте осуществления изобретения характеризуются следующими особенностями.

В холодное время выхлопные газы, выходящие из подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, направляются, как показано пунктирными стрелками на фиг. 4, через перепускной канал 49 и поступают в корпус 3 двигателя по всасывающему коллектору 21, не проходя при этом через промежуточный охладитель 19. Следовательно, может при этом обеспечиваться прогрев в холодное время, а работа отопителя 9 салона легкового автомобиля может протекать в ускоренном режиме.

В противоположность этому, когда не холодно, к примеру, когда температура наружного воздуха находится на высоком уровне, выхлопные газы, выходящие из подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, направляются, как показано сплошными стрелками на фиг. 4, через промежуточный охладитель 19 и, охладившись в течение того времени, пока находятся в нем, поступают в корпус 3 двигателя. Таким образом, имеется реальная возможность для предотвращения повреждений отдельных конструкций всасывающего тракта, которые они могли бы получить под влиянием теплового воздействия и т.д., когда всасываемый воздух имеет слишком высокую температуру.

Третий вариант осуществления изобретения
Отличие третьего варианта осуществления изобретения от второго варианта его осуществления заключается в выборе места, где осуществляется подсоединение перепускного канала.

Перепускной канал 49' в третьем варианте осуществления изобретения обеспечивает перепуск выхлопных газов в обход промежуточного охладителя 19, имея такую конструкцию, в которой концы перепускного канала 49', как направленный навстречу потоку, так и направленный по ходу потока, подсоединяются, соответственно, к тракту 35 выброса выхлопных газов и к магистральной трубе 29. Кроме того, переключающее устройство 51 для изменения направления потока выхлопных газов смонтировано на конце перепускного канала 49', направленном навстречу потоку.

(Работа и принцип действия в третьем варианте осуществления изобретения)
Третий вариант осуществления изобретения характеризуется одинаковыми работой и принципом действия с вторым вариантом осуществления изобретения.

Четвертый вариант осуществления изобретения
Четвертый вариант осуществления изобретения будет поясняться со ссылками на фиг.6.

Отличия четвертого варианта осуществления изобретения от первого варианта его осуществления состоят лишь в выборе соответствующего места для расположения подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, а также для размещения частей, относящихся к подогревателю 17, в связи с чем одинаковые компоненты обозначаются одними и теми же позициями, а соответствующие пояснения, относящиеся к ним, опущены.

В четвертом варианте осуществления изобретения подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, размещается по ходу потока перед местом установки компрессора 15а турбонагнетателя 15 и подсоединен к расположенной перед ним соединительной трубе 25 всасывающей трубы 23. Таким образом, соединительная труба 27, находящаяся по ходу потока за компрессором, в первом варианте осуществления изобретения является одинарной, в то время как соединительная труба 25, находящаяся по ходу потока перед ним, составлена из множества труб в связи с установкой подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, на соединительной трубе 25, расположенной по ходу потока перед компрессором.

Более конкретно соединительная труба 25, расположенная по ходу потока перед компрессором, включает в себя магистральную трубу 29, проходящую напрямую по направлению к компрессору 15а турбонагнетателя 15 от воздухоочистителя 13, тракт 33 подачи воздуха и тракт 35 выброса выхлопных газов, которые согласно определению представляют собой побочные трубы по отношению к магистральной трубе 29, а также являются компонентами подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов.

Кроме того, в двигателе внутреннего сгорания А, имеющем подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, и выполненном в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, предусматривается применение электронного блока управления (ЭБУ) 52 работой двигателя, который одновременно служит и блоком управления работой подогревателя, обеспечивая прекращение работы подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, когда становится не холодно. Для того чтобы определить холодно ли в текущий момент или нет используется датчик 53 температуры наружного воздуха, расположенный, например, в воздушном канале 13а, находящемся в непосредственной близости от воздухоочистителя 13, а центральный управляющий процессор (ЦУП) 47 подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, осуществляет управление работой подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, в соответствии с параметрами, определяемыми датчиком 53 температуры наружного воздуха.

(Работа и принцип действия в четвертом варианте осуществления изобретения)
В дополнение к общим чертам, характерным как для первого варианта осуществления настоящего изобретения, так и для четвертого варианта его осуществления, работа и принцип действия в четвертом варианте осуществления изобретения характеризуются следующими особенностями.

В четвертом варианте осуществления изобретения подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, располагается по ходу потока перед тем местом, где устанавливается компрессор 15а турбонагнетателя, монтируемого на магистральной трубе 29, и поэтому как тракт 33 подачи воздуха, так и тракт 35 выброса выхлопных газов, представляя собой компоненты подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, находятся по ходу потока перед компрессором 15а. Соответственно, когда давление всасываемого воздуха, создаваемое по ходу потока за местом установки компрессора 15а, повышается при работе компрессора 15а, даже тогда это давление, имея возросшую величину, не оказывает влияния на точку C1 соединения между магистральной трубой 29 и трактом 33 подачи воздуха, а также на точку C2 соединения между магистральной трубой 29 и трактом 35 выброса выхлопных газов, которые обе расположены по ходу потока перед компрессором 15а. Соответственно, обратный поток в подогревателе 17, использующем тепло выхлопных газов, не возникает.

Помимо этого, в связи с тем, что подогреватель 17, использующий тепло выхлопных газов, располагается по ходу потока перед компрессором 15а, на него не оказывает никакого влияния давление, развиваемое компрессором 15а. Следовательно, для подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, не требуется иметь высокую прочность.

Кроме этого, поскольку электронный блок управления (ЭБУ) 52 работой двигателя, действующий в качестве блока управления работой подогревателя, обеспечивает прекращение работы подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, как только наступает нехолодное время, работа подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, останавливается в нехолодное время, например, когда наблюдается высокая температура наружного воздуха.

При наличии такого приспособления, когда наблюдается высокая температура наружного воздуха, всасываемый воздух, который представляет собой поступающий из атмосферы воздух, не подвергается нагреву за счет тепла, отдаваемого газообразными продуктами сгорания, которые выходят из подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов при низких температурах наружного воздуха. Следовательно, не будет наблюдаться при этом ни снижения топливной экономичности, вызываемого тем, что становится слишком высокой температура всасываемого воздуха, ни каких-либо неполадок в работе компрессора 15а, вызываемых воздействием тепла, содержащегося в имеющем высокую температуру всасываемом воздухе.

Иными словами, всасываемый воздух, поступающий в корпус 3 двигателя, может быть приведен к надлежащей температуре посредством смешивания холодного воздуха, поступающего снаружи в виде содержащегося в атмосфере воздуха, с теплым воздухом, нагретым подогревателем 17, использующим тепло выхлопных газов. Однако, если заставить подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, функционировать в нехолодное время, то это напротив могло бы в результате привести к возникновению неполадок. Их можно, тем не менее, избежать, прекратив работу подогревателя 17, использующего тепло выхлопных газов, как только наступит нехолодное время.

Пятый вариант осуществления изобретения
Пятый вариант осуществления настоящего изобретения будет поясняться со ссылками на фиг. 7.

Существенное отличие пятого варианта осуществления изобретения от первого варианта его осуществления состоит лишь в выборе соответствующего места для расположения промежуточного охладителя 19, а все остальные одинаковые части обозначаются одними и теми же позициями, причем соответствующие пояснения, относящиеся к ним, опущены.

В пятом варианте осуществления изобретения промежуточный охладитель 19 размещается на участке между местом установки компрессора 15а турбонагнетателя 15 и точкой C1 соединения магистральной трубы 29 с трактом 33 подачи воздуха на магистральной трубе. Иными словами, промежуточный охладитель 19 размещен на магистральной трубе 29 по ходу потока перед точкой C2 подсоединения к тракту 35 выброса выхлопных газов.

(Работа и принцип действия в пятом варианте осуществления изобретения)
В пятом варианте осуществления изобретения компрессор 15а турбонагнетателя 15 и промежуточный охладитель 19 не предполагается устанавливать на участке магистральной трубы 29 между точкой C1 подсоединения тракта 33 подачи воздуха и точкой C2 подсоединения тракта 35 выброса выхлопных газов, в связи с чем работа и принцип действия будут такими же, как и в первом варианте осуществления изобретения.

Кроме того, выхлопные газы, поступающие в магистральную трубу 29 по тракту 35 выброса выхлопных газов, не охлаждаются в промежуточном охладителе 19. Соответственно, выхлопные газы, имеющие сравнительно высокую температуру, могут направляться в корпус 3 двигателя, благодаря чему может быть улучшена характеристика прогрева двигателя 1.

Как указано выше, в соответствии с настоящим изобретением, даже в том случае, когда в двигателе внутреннего сгорания предусматривается применять нагнетатель, устанавливаемый в его всасывающем тракте, может быть безусловно обеспечено воспламенение в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, который предусматривается во всасывающем тракте двигателя, причем может быть предотвращено возникновение обратного потока всасываемого воздуха во всасывающем тракте даже, когда работает нагнетатель.

Многие признаки и преимущества изобретения очевидны из подробного его описания, и, таким образом, в прилагаемой формуле изобретения предполагается охватить все такие признаки и преимущества настоящего изобретения, которые не выходят за пределы существа и объема изобретения. Кроме того, поскольку специалистами в данной области техники могут быть предложены многочисленные дополнения и изменения, не предполагается ограничить настоящее изобретение лишь теми конкретными примерами его осуществления, которые приведены здесь в виде сопровождающегося иллюстрациями подробного описания его конструкции и работы, и, соответственно, могут быть приемлемы соответствующие измененные и эквивалентные решения, не выходящие за пределы объема настоящего изобретения.

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания с подогревателем, использующим тепло выхлопных газов, содержащим корпус камеры сгорания, тракт подачи воздуха для снабжения корпуса камеры сгорания воздухом для обеспечения процесса сжигания, тракт подачи топлива для снабжения корпуса камеры сгорания топливом для сжигания, запальное устройство для воспламенения топлива, подаваемого для сжигания в корпус камеры сгорания по тракту подачи топлива, и тракт выброса газообразных продуктов сгорания для выпуска из корпуса камеры сгорания газообразных продуктов сгорания, образующихся при сгорании топлива, сжигаемого после воспламенения его запальным устройством, причем подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, вступает в работу, когда двигатель внутреннего сгорания находится в предварительно заданном рабочем режиме, обеспечивая повышение температуры соответствующих элементов двигателя, отличающийся тем, что подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, соединен по перепускной схеме с всасывающим трактом двигателя внутреннего сгорания через тракт подачи воздуха, корпус камеры сгорания и тракт выброса газообразных продуктов сгорания, и предусмотрена установка нагнетателя во всасывающем тракте, но не между точкой подсоединения к тракту подачи воздуха и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов, а на другом его участке.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, расположен по ходу потока во всасывающем тракте перед местом установки нагнетателя.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подогреватель, использующий тепло выхлопных газов, расположен по ходу потока во всасывающем тракте за местом установки нагнетателя.

4. Двигатель по п. 2, отличающийся, что в нем предусмотрена установка воздухоохладителя всасываемого воздуха для обеспечения охлаждения всасываемого воздуха, находящегося внутри всасывающего тракта и содержащего излишнее тепло, сообщаемое ему при повышении его давления в нагнетателе, во всасывающем тракте, но на другом его участке, а не между точкой подсоединения его к тракту подачи воздуха и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов.

5. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что предусмотрена установка воздухоохладителя всасываемого воздуха, находящегося внутри всасывающего тракта и содержащего излишнее тепло, сообщаемое ему при повышении его давления в нагнетателе, во всасывающем тракте, но на другом его участке, а не между точкой подсоединения его к тракту подачи воздуха и точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов.

6. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что воздухоохладитель всасываемого воздуха расположен по ходу потока в всасывающем тракте перед точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов.

7. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что воздухоохладитель всасываемого воздуха расположен по ходу потока во всасывающем тракте за точкой подсоединения к тракту выброса выхлопных газов.

8. Двигатель по п.7, отличающийся тем, что для всасывающего канала предусмотрено наличие перепускного канала, позволяющего направить поток в обход воздухоохладителя всасывающего воздуха, и газообразные продукты сгорания, образующиеся в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, направлены по перепускному каналу в корпус двигателя внутреннего сгорания, когда двигатель внутреннего сгорания находится в предварительно заданном рабочем режиме.

9. Двигатель по п. 8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит переключающее устройство для изменения направления потока газообразных продуктов сгорания, которое обеспечивает прохождение газообразных продуктов сгорания, образующихся в подогревателе, использующем тепло выхлопных газов, по перепускному каналу.

10. Двигатель по п.9, отличающийся тем, что переключающее устройство для изменения направления потокам газообразных продуктов сгорания выполнено в виде клапанного элемента, перекрывающего перепускной канал, и поворотной оси этого элемента, причем открывание и закрывание перепускного канала производят в соответствии с тем, находится ли двигатель внутреннего сгорания в предварительно заданном рабочем режиме или нет.

11. Двигатель по п. 2, отличающийся ем, что он дополнительно содержит средство управления подогревателем, предназначенное для прекращения работы подогревателя, использующего тепло выхлопных газов в нехолодное время.

Приоритет по пунктам:
15.06.98 по пп.1 - 4 и 7 - 11;
19.10.98 по пп.5 и 6.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7