Двигатель внутреннего сгорания

 

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащей впускную систему, подключенную к цилиндрам через смеситель , выпускную трубу, ридридный аккумулятор водорода, подключенный к выпускной трубе через перепускцой клапан и к смесителю через редуктор, источник водорода высокого давления и гидридный пусковой патрон, размещенний в гидридном аккумуляторе водорода и соединенный с источником водорода ЕЫСОКОГО давления через запорный орган, и блок управления , от личающийся тем, что, с целью повышения надежности и облегчения запуска, двигатель дополнен тёльно содержит узел перепуска отработавших газов, размешенный в выпускной трубе между перепускным клапаном и двигателем и выполненный в вше последовательно рааталоженных распределителя отработавших газов, регулятора, блок руюфего ycтpoйcтвia и конечного выключателя , причем распределитель снабжен двумя камерами с пере11ускнымв заслонками , первая из сообщена с атмосферой, а вторая с пшридным аккумулятором через перепускной клапан, регулятор содержит подпружиненную диафрагму , кинематически связанную через блсжирующее устройство с заслонками распределителя и разделяющую его на водородную полость, сообщённую с впуск (Л ной системой, и пружинную полость, сообщенную о атмосферой, а гидридный аккумулятор снабжен перегородкой, ра § деляющей го на пусковой и основной «тсеки, сообщенные соответственно с перепускным кпааашзм и шлпускной трубой , причем основной отсек снабжен обратным клапаном. Од 10 00

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

g(59 Р 02 В 43 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

СФ ,С0

iQ() (21 ) 3367822/25-06 (22) 16.12.81. (46) 07.04,83. Бюл. № 13

; (72) А.А.Макаров, А.И.Мищенко и и А. Т. Жемеренко (71); Институт проблем машиностроения

АН Украинской CCP (53) 621.434.036 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3230878, кл. Р 02 В 43/40, 1980. (54) (57) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕРО

СГОРАНИЯ, содержащий впускную систему, подключенную к цилиндрам через смеситель, выпускную трубу, гидридный аккумулятор водорода„подключенный к выпускной трубе через перепускной клапан и к смесителю через редуктор, источник водорода высокого давления и гидридный пусковой патрон, размещенный в гидридном аккумуляторе водорода и соединенный с источником водорода высокого давлещи через запорный орган, и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и

„,Я0„, 1010308 А облегчения запуска, двигатель дополнительно содержит узел перепуска отработавших газов, размещенный в выпускной трубе между перепускным клапаном и двигателем и выполненный в виде последовательно расположенных распределителя отработавших газов, регулятора, блокирующего устройства и конечного выипочателя, причем распределитель снабжен двумя камерами с перепускными заслонками, первая из которых сообщена с атмосферой, а вторая - с гидридным аккумулятором через перепускной клапан, регулятор содержит подпружиненную диа». фрагму, кинематически связанную через блокирующее устройство с заслонками распределителя и разделяющуто его ga водородную полость, сообщенную.с впускной системой, и пружинную полость, сообщенную с атмосферой, а гидридный аккумулятор снабжен перегородкой, разделяющей его на пусковой и основной отсеки, сообщенные соответственно с перепускным клапаном и выпускной трубой, причем основной отсек снабжен обратным клапаном.

1 1010

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателеям внутреннс-. го сгорания.

Известны двигатели внутреннего сгорания, содержащие впускную систему, подключенную к цилиндрам через смеситель, выпускную трубу, гидридный аккумулятор водорода, подключенный к выпускной трубе через перепускной клапан и к смесителю - через редуктор, источ- IO ник водорода высокого давления и гидридный пусковой патрон, размещенный в гидридном аккумуляторе водорода и соединенный с источником водорода высоко-, го давления через эапорный орган, и 15 блок управления Lll .

В таких двигателях предпусковой подогрев гидридного аккумулятора пройэводится путем подачи водорода от источни ка высокого давления к пусковому патро 20 ну с развитой поверхностью теплообмена.

В результате взаимодействия водорода высокого давления с гидридообразующим веществом в пусковом патроне преисходит интенсивное выделение тепла, которое Иь-25 пользуется для обогрева всей массы гид« ридообразующего вещества в аккумулято- ре. Из гидридного аккумулятора водород поступает через редуктор в смеситель, откуда водородовоздушная смесь (или, 50 бензоводородовоздушная смесь при рабси те двигателя на добавках водорода} поступает в двигатель. После запуска двигателя для обогреи гидридного аккумулятора используется теплота отработав ших газов.

Однако в известных двигателях призапуске пусковой патрон обогревает всю массу находящегося в аккумуляторе гидрида, что приводит к значительному рассеиванию тепла и, как следствие, к снижению количества пусковой порции водорода, а значит, к затрудненному запуску двигателя. Кроме етого, при работе двигателя на основных режимах отсутствует регулирование подачи количества отрабо тавших газов в гидридный аккумулятор в зависимости от количества необходимого водоро и происходят неоптимальный нагрев гидрида в аккумуляторе, резкие колебания давления водорода в системе подачи двигателя, а также ненужный нагрев аккумулятора при отсутствии в нем водорода в случае работы двигателя не бензовоздушной смеси. Все ето приводит к снижению надежности системы.

Белью изобретения является облегчение запуска н повышение надежности двигателя.

308 2

Указанная цель достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, содержащий впускную систему, подключенную к цилиндрам через смеситель, выпускную трубу, гидридный аккумулятор водорода, подключенный к выпускной трубе через пврепускной клапан и к смесителю через редуктор, источник водорода высокого давления и гидридный пусковой патрон, размещенный в гидридном аккумуляторе водорода и соединенный с источником водорода высокого давления через запорный орган, и блок управления, дополнительно содержит узел перепуска отработавших газов, размещенный в выпускной трубе между перепускным клапаном и двигателем и выполненный в виде последовательно расположенных распределителя отработавших газов, регулятора, блокирующего устройства и конечного выключателя, причем распределитель снабжен двумя камерами с перепускными заслонками, первая из которых сообщена с атмосферой, а вторая - с гидридным аккумулятором через перепускной клапан, регулятор содержит подпружиненную диафрагму, кинематически связанную через блокирующее устройство с заклонками распределителя и разделяющую его на водородную полость, сообщенную с впускной системой, и пружинную целость, сообщенную с атмосферой, и гидридный аккумулятор снабжен перегородкой, разделяющей его на пускс,вой и основной отсеки, сообщенные соответственно с перепускным клапаном и выпускной трубой, причем основной отсек снабжен обратным клапаном.

На фиг. 1 изображена схема двигателя; на фиг. 2 — конструкция узла перепуска отработавших газов; на фиг. 3 - вид

A на фиг. 2.

Двигатель 1 внутреннего сгорания (фиг. 1) содержит впускную систему 2, подключающую его к гидрндному аккумулятору 3 через редуктор 4 и смеситель

5. Гидридный аккумулятор 3 подключен к выхлопной трубе 6 с помощью патрубков

7 и 8, перепускного клапана 9 и узла

10 перепуска отработавших газов. Гидридный аккумулятор 3 содержит перегородку 11, разделяющую его на два отсека: пусковой 12 и основной 13. В пусковом отсеке 12 расположен пусковой патрон 14, сообщенный с источником

15 высокого давления через запорный орган 1 6 (например, электромагнитный клапан}.

55

3 10

Перепускной клапан 9 и запорный орган 16 соединены электрической цепью с блоком 17 управления.

Основной отсек 13 аккумулятора 3 сообщен с впускной системой 2 через обратный клапан 18.

Узел 10 (фиг. 1) перепуска отработавших газов (фиг. 2) состоит из следующих основных частей: распределителя

19, блокирующего .устройства 20, регулятора 21 и конечного выключателя 22.

Распределитель 19 содержит две камеры 23 и 24, снабженные перепускными заклонками 25 и 26. Камера 24 сообщена с атмосферой, а камера 25с перепускным клапаном 9 (фиг.l) и далее с гидридным аккумулятором 3.

Блокирующее устройство 20 (фиг. 2) включает толкатель 27, который при пс мощи штифта 28 соединен с вилкой 29; втулку 30, имеющую привод от ручного управления через трос 31; направляющие шпильки 32, ввернутые в пробку 33; поводок 34, кинематически связанный с перепускными заклонками 25 и 26, возвратные пружины 35.

Вилка 29 с толкателем 27 могут перемещаться относительно втулки 30 . благодаря имеющимся пазам во втулке.

Регулятор 21 состоит из корпуса 36, в котором расположена диафрагма 37 и пружина 38. По наружному диаметру диафрагма прижимается к корпусу крышкой 39, а по внутреннему диаметру она соединена со штоком 40 с помощью поршня 41, шайбы 42 и гайки 43. Полость 44, образованная крышкой 39 и диафрагмой 37, сообщается с водородной магистралью системы питания двигателя.l

Выходной конец штока является упором для включения конечного выключателя 22.

Уплотнение штока 40 в крышке 39 осуществляется с помощью резинового коль ца 45 круглого сечения. Изменение натяжения пружины 38 осуществляется пробкой 33. Конечный выключатель 22 связан электрической цепью с блоком 17 управления (фиг. 1).

Работа описываемого двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

При холодном пуске двигателя поворотом ключа в замке зажигания запорный орган 16 (фиг. 1) сообшает источник 15 высокого давления водорода с пусковым патроном 14-.

B результате взаимодействия водорода высокого давления с гидридообразуюшим веществом в пусковом патроне 14 про10308 4 исходит интенсивное выделение тепла, которое используется для обогрева гкдрида в пусковом отсеке 12 аккумулятора 3.

Из пускового отсека 12 аккумулятора

3 водород, выделившийся в результате разложения гидрида при подводе теплоты от поверхности пускового патрона 14, поступает через редуктор 4 в смеситель

5, откуда водородовоздушная смесь (илы бензоводородовоэдушная смесь при работе двигателя на добавках водорода) поступает в двигатель 1 и в полость 44 (фиг. 2) регулятора 21. Давление водорода при этом незначытельное и сила, действующая через мембрану, недостаточна для преодоления сопротивления пружин 38 и 35. При этом заслонки 25 и 26 находятся в крайнем положении, когда проходное сечение камеры 23 полностью открыто, а камеры 24 — закрыто.

Обратный клапан 18 препятствует поступлению водорода в основной отсек 13 аккумулятора 3. После запуска двигателя для обогрева пускового отсека 12 используется теплота отработавших газов, часть которой идет на нагревание гаприда в патроне 14. В результате нагрева гидрид в патроне 14 разлагается с выделением газообразного водорода, по ступающего обратно в источник 15. При достижении значения давления водорода в источнике 15 исходной величины по сигналу блока 17 управления пусковой патрон 14 изолируется от источника запорным органом 16.

Одновременно с этим, по мере возрастания давления водорода как во впускной системе 2,так и в полости 44 (фыг. 2) регулятора 21; диафрагма 37, сжимая пружину 38, перемешает шток 40 вместе с упором и освободившийся рычаг конечного выключателя 22 замыкает контакты. Сигнал от конечного выключателя 22 поступает в блок 17 (фиг.l) управления. Блок 17 включает перепускной клапан 9 ы последний сообшает основной отсек 13 гидридного аккумулятора

3 с системой выхлопа двыгателя.

Таким образом, после запуска двигате. ля и достижения заданной величины давления водорода во впускной системе 2, вся масса гидрыда обогревается отработавшими газами, что приводит к более интенсивному выделению водорода. Повысившееся давление водорода во впускной системе приводит к дальнейшэму перемещению штока 40 регулятора 21

Совокупность указанных преимуществ по сравнению с известными двигателями позволяет облегчить запуск двигателя, а также повысить надежность его работы.

S 16103 и шток, выбрав свободный ход (зазор с). воздействует на толкатель 27 с поводком 34, который через кинематическую связь изменяет положение перепускных заслонок 25 и 26, в результате чего 5 количество отработавших газов, посту« лающих в гидридный аккумулятор 3, уменьшается, а в атмосферу - увеличивается. При понижении давления водорода во впускной системе менее определенной величины, количество отработавших га- зов, поступающих в аккумулятор, увеличивается, а выбрасываемых в атмосферу - уменьшается. Таким образом, узел

10 (фиг. 1) перепуска отработавших газов15 за счет соответствующей регулировки отдельных элементов, напрамер зазора с, жесткости пружины 38 (фиг.2), позволяет на всех режимах работы двигателя поддерживать оптимальное количество водорода, необходмое для работы.

В случае работы двигателя только в бензовоздушной смеси, т.е. когда израсходован запас водорода в гидридном аккумуляторе, во избежание ненужного нагрева и перегрева гидрида заслонки 25 и 26 распределителя 19 устанавливают с помощью блокирующего устройства 20 в такое положение, когда выхлоп отработавших газов производится только в атмо-30 сферу. Это достигается воздействиеМ на

Ой d втулку 30 через трос 31 ручного управления. Втулка 30, перемещаясь по шпиль кам 32, увлекает вилку 29 с толкателеМ

27 н поводком 34. Перепускные заслонки

25 и 26 через кинематнческую связь ус танавливаются в крайнее положение, когда проходное сечение камеры 23 полностью перекрыто, а камеры 24 - открыто. Наличие пускового отсека 12 с патроном 14 позволяет эффективно использовать тепло реакции сорбции водорода, протекающей в патроне в момент предпускового подогрева, а также предотвращает рассеивание выделившегося при этом тепла во всей массе гидрида,содержащегося в аккумуляторе 3. Сразу же после запуска двигателя поток отработавших газов направ ляется в пусковой отсек, что позволяет эффективно испольэовать низкопотенциальное тепло отработавших газов для поддержания необходимого уровня десорбцни вородорода в ограниченном объеме пускового отсека аккумулятора. Это позволяет увеличить пусковую порцию водорода, что приводит к устойчивой работе двигателя при запуске.

1010308

1010308 и ю аат|еммл 81 Мюулм wtwS абак

Ф офФ

«Agv «««yeygeyyy

4ф 4/ М 4

Составитель В. Шилов

Редактор О. Половка Текфед М. Костик Корректор Г..Огар

Заказ 2437/22 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам юобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 1