Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания с парообразованием внутри цилиндров

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания включает рабочий режим и режим охлаждения, при котором топливо в цилиндры не подается, а впрыскивается охлаждающая жидкость, нагретая до 300^oС, бензинового двигателя и до 360^oС - дизеля, под давлением 10 и 20 МПа соответственно, электронагреватель установлен на трубопроводе высокого давления перед форсункой, количество охлаждающей жидкости в 2,5-3,5 раза превышает количество топлива и регулируется отдельным регулятором.

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к способам охлаждения и стабилизации температуры элементов цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания как бензиновых, так и дизелей.

Известны способы работы двигателей в двух режимах: 1. рабочий режим - при сгорании топлива в камерах сгорания элементы цилиндропоршневой группы двигателя нагреваются до температуры 300^oС; 2. режим охлаждения - вместо топлива в камеру сгорания двигателя впрыскивается вода до тех пор, пока температура камеры сгорания не упадет ниже заданного предела. Режимы переключаются терморегулятором, имеющим гистерезис. Патент США 4322950, кл. 60/712, 1982 г.

Известен также тепловой двигатель, содержащий водяной насос высокого давления, форсунку для впрыска воды в цилиндр, в нем детали камеры сгорания выполнены с теплоизоляцией для повышения КПД. Патент Российской Федерации 2098645, кл. F 02 B 47/02, 1997 г.

В известных способах температура впрыскиваемой воды намного меньше температуры деталей цилиндропоршневой группы. Это приводит к частому использованию рабочих циклов и к соответствующему расходу топлива.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в стабилизации температуры деталей цилиндропоршневой группы двигателей прямого впрыска воды, уменьшении расхода топлива и, как следствие, в уменьшении количества вредных выхлопов.

Технический результат достигается тем, что способ работы системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающий рабочий режим, в котором при сгорании топлива в камере сгорания элементы цилиндропоршневой группы двигателя нагреваются, и режим охлаждения, при котором топливо в цилиндры не подается, а впрыскивается охлаждающая жидкость (вода), при этом охлаждающая жидкость нагревается электронагревателем до температуры около 300^oС бензинового двигателя и около 360^oС дизеля под давлением 10 и 20 МПа соответственно, а электронагреватель устанавливается на трубопроводе высокого давления перед форсункой, количество охлаждающей жидкости в 2,5-3,5 раза превышает количество топлива по весу и регулируется отдельным регулятором так, чтобы двигатель работал ровно без рывков и потери мощности.

В качестве охлаждающей жидкости может быть использована вода или слабый раствор щелочи для очистки поршней цилиндров от нагара или другие слабые водные растворы.

Для предотвращения вскипания воды в трубопроводе высокого давления остаточное давление в нем настраивается: для бензинового двигателя около 10 МПа, дизеля - 20 МПа. Форсунки для впрыска охлаждающей жидкости настраиваются на давление впрыска: бензинового двигателя 20 МПа, дизеля 40 МПа. Количество впрыскиваемой охлаждающей жидкости зависит от оборотов двигателя и при номинальных оборотах в 2,5-3,5 раза по весу больше впрыскиваемого топлива и уточняется при доводке двигателя. Стенки и головки цилиндров закрываются теплоизоляцией, охлаждающая жидкость перед подачей в дозатор-распределитель подогревается в теплообменнике выхлопными газами до температуры 120-130^oС при давлении 0,5 МПа. Обеспечение вышеприведенных значений температуры и давления позволит значительно увеличить количество циклов охлаждения. Переключение режимов работы двигателя происходит в зависимости от температуры стенок цилиндров отдельным терморегулятором. Система подачи воды в цилиндры для охлаждения включает в себя типовую топливную систему двигателя прямого впрыска.

Система подачи воздуха продувки и эвакуации выхлопных газов двигателей остается без изменения.

Опережение впрыска охлаждающей жидкости несколько меньше или такое же, как при впрыске топлива.

Изобретение обеспечивает экономию топлива и уменьшение вредных выбросов.

Формула изобретения

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающая рабочий режим, в котором при сгорании топлива в камере сгорания элементы цилиндропоршневой группы двигателя нагреваются, и режим охлаждения, при котором топливо в цилиндры не подается, а впрыскивается охлаждающая жидкость (вода), отличающаяся тем, что охлаждающая жидкость нагревается электронагревателем до температуры около 300^oС бензинового двигателя и около 360^oС дизеля под давлением 10 и 20 МПа, соответственно, а электронагреватель устанавливается на трубопроводе высокого давления перед форсункой, количество охлаждающей жидкости в 2,5-3,5 раза превышает количество топлива по весу и регулируется отдельным регулятором.