Тепловой двигатель, например двигатель внутреннего сгорания


 


Владельцы патента RU 2468215:

Пчентлешев Валерий Туркубеевич (RU)

Заявляемое изобретение относится к тепловым двигателям и касается, в частности, дизельных двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности эксплуатации двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель имеет объединенную систему, включающую в себя топливную систему, циркуляционную систему смазки и систему жидкостного охлаждения, в которой используется единая жидкость. Единая жидкость, в качестве которой может быть использовано любое приемлемое топливо, например тяжелое моторное топливо (средне- или высоковязкое), выполняет функции топлива; смазочной жидкости циркуляционной системы смазки; охлаждающей жидкости системы жидкостного охлаждения. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение имеет отношение к тепловым двигателям, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), и касается их топливных систем, систем жидкостной смазки и систем жидкостного охлаждения.

Уровень техники

Одним из путей снижения эксплуатационных затрат на ДВС, в частности на дизели, является использование в них тяжелого моторного топлива (средне- и высоковязкого), которое более дешево, по сравнению с дизельным (дистиллятным) топливом.

Согласно ([1], с.124) ресурсы гильз цилиндров и поршневых колец среднеоборотного дизеля серии 3600 фирмы Caterpillar (США) при его работе на тяжелом моторном топливе вязкостью 320 сантистокс (сСт) (320 мм2/с) в два раза меньше, чем при его работе на дизельном (дистиллятном) топливе.

Однако, несмотря на это использование тяжелого моторного топлива в дизелях экономически выгодно, так как дополнительные затраты на ремонт дизеля полностью компенсируются экономией на топливо.

Тяжелое моторное топливо, с целью понижения его вязкости до величины, необходимой для обеспечения качественного распыления и исключения возможности его застывания в топливной системе, подогревают в специальном топливоподогревателе ([2], с.261).

Однако подогрев тяжелых моторных топлив требует затрат тепловой энергии.

Например, для дизеля мощностью 1000 л.с. при его работе на тяжелом моторном топливе в час требуется 275÷455 кг пара (в зависимости от вязкости топлива) для подогрева топлива. Такое количество пара не может быть выработано только лишь утилизационным котлом. Приходится использовать вспомогательный котел на жидком топливе, что уменьшает экономию от использования тяжелого моторного топлива ([3], с.109).

В настоящее время тяжелое моторное топливо используется только в судовых и стационарных дизелях. Только при использовании его в этих дизелях целесообразно идти на усложнение конструкции систем двигательной установки (необходимо иметь дополнительную систему подготовки (подогрева) топлива в топливных баках и в трубопроводах, соединяющих топливные баки и дизель). По этой причине тяжелое моторное топливо не используется ни на автомобильном транспорте, ни в авиации.

Недостатки использования тяжелого моторного топлива в дизелях: необходимо дополнительно иметь отдельную систему подогрева тяжелого моторного топлива, что увеличивает первоначальную стоимость дизеля; необходимо затрачивать определенное количество тепловой энергии на подогрев тяжелого моторного топлива (на топливоподготовку), что увеличивает эксплуатационные затраты на топливо для дизелей.

Согласно ([4], с.146) при отсутствии низкозамерзающей жидкости для зимней эксплуатации ДВС в качестве охлаждающей жидкости можно использовать зимнее дизельное топливо, которое из системы охлаждения не сливают даже при длительных стоянках в сильные морозы.

Недостаток вышеуказанного варианта использования зимнего дизельного топлива в качестве охлаждающей жидкости: несмотря на то, что в качестве охлаждающей жидкости системы жидкостного охлаждения двигателя используется зимнее дизельное топливо, система жидкостного охлаждения и топливная система - это две изолированные друг от друга системы, что не приводит к упрощению систем ДВС.

В настоящее время в ДВС с системой жидкостного охлаждения в качестве охлаждающей жидкости используется или вода, или низкозамерзающая жидкость типа антифриз.

Однако вода или антифриз не являются единственными охлаждающими жидкостями в ДВС.

Часть теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, отводится смазочным маслом циркуляционной системы смазки - тепло от подшипниковых узлов, тепло от охлаждения поршней (при масляном охлаждении поршней).

Например, у судовых средне - и малооборотных дизелей охлаждение поршней (из-за их высокой теплонапряженности) осуществляется смазочным маслом циркуляционной системы смазки.

Конечно, большая часть теплоты от нагретых деталей дизеля отводится охлаждающей жидкостью системы жидкостного охлаждения, а не смазочным маслом циркуляционной системы смазки.

Однако факт остается фактом - для охлаждения нагретых деталей в известных ДВС используются две разные охлаждающие жидкости.

Поэтому естественно желание избавится от одной из вышеуказанных охлаждающих жидкостей.

ДВС с жидкостной системой охлаждения, у которых в качестве охлаждающей жидкости используется только одна охлаждающая жидкость - смазочное масло циркуляционной системы смазки, известны, в частности, из патентов [5], [6], [7], [8].

Наиболее близким к заявляемому изобретению является ДВС, известный из [9], у которого в топливной системе, системе жидкостной смазки и системе жидкостного охлаждения используется единая жидкость - топливо (в частности, растительное масло).

Достоинства прототипа - более простая конструкция систем;

нет затрат на смазочную жидкость и на охлаждающую жидкость как таковых - эти затраты включены в затраты на топливо, что снижает эксплуатационные затраты на ДВС; нет затрат тепловой энергии на подогрев (на топливоподготовку) единой жидкости, что снижает эксплуатационные затраты на ДВС.

Недостатки прототипа: при использовании в качестве единой жидкости, в частности растительных масел, возникают проблемы с лакообразованием подшипниковых узлов, каналов системы охлаждения и топливной системы и закоксовыванием топливной аппаратуры (в частности, распылителей топливных форсунок); большие затраты на единую жидкость (на растительное масло) и меньшие ее общие ресурсы по сравнению с нефтяными топливами.

Раскрытие изобретения

Задачей заявляемого изобретения является устранение недостатков прототипа.

Очевидно, если такая задача может быть решена, то это "неочевидное" решение для специалиста, сведущего в соответствующей области техники, поскольку у прототипа она не решена.

Заявляемое изобретение, в одном из возможных вариантов его исполнения, например в варианте ДВС, имеет следующие общие с прототипом существенные признаки: тепловой двигатель, например ДВС, имеет топливную систему, в которой в качестве топлива использовано жидкое топливо, систему жидкостной смазки, систему жидкостного охлаждения, в качестве смазочной жидкости в вышеуказанной системе жидкостной смазки и в качестве охлаждающей жидкости в вышеуказанной системе жидкостного охлаждения использовано вышеуказанное жидкое топливо топливной системы.

Отличительным от прототипа существенным признаком является следующее: в качестве вышеуказанного жидкого топлива использовано тяжелое моторное топливо (например, средне - или высоковязкое) или в чистом виде, или с добавлением в него необходимых присадок.

Отличительный существенный признак позволяет заявляемому изобретению, по сравнению с прототипом, не иметь проблем с лакообразованием подшипниковых узлов, каналов системы охлаждения и топливной системы; не иметь проблем с закоксовыванием топливной аппаратуры (в частности, распылителей топливных форсунок); иметь в несколько раз меньшие затраты на единую жидкость и иметь большие ее общие ресурсы.

Осуществление изобретения

В одном из возможных вариантов исполнения, в варианте поршневого дизельного ДВС, заявляемое изобретение представляет собой следующее. Дизель, имеет, по меньшей мере один цилиндр, объединенную систему, включающую в себя топливную подсистему, подсистему жидкостной смазки (применена циркуляционная система смазки) и подсистему жидкостного охлаждения. В качестве топлива в дизеле используется тяжелое моторное топливо (например, отечественное тяжелое моторное средневязкое топливо ДТ - или в чистом виде, или при добавлении к нему необходимых присадок, например растительного масла, обладающего прекрасными смазывающими способностями). Вязкость тяжелого моторного топлива перед пуском дизеля доводится до требуемого значения посредством его подогрева, например, электронагревательными элементами. В процессе работы дизеля вязкость тяжелого моторного топлива доводится до требуемого значения посредством его подогрева в подсистеме жидкостного охлаждения дизеля. Вышеуказанное тяжелое моторное топливо выполняет также функции смазочной жидкости (смазочного масла) подсистемы жидкостной смазки и охлаждающей жидкости подсистемы жидкостного охлаждения двигателя.

Вышеуказанная объединенная система включает в себя топливный бак; насос (циркуляционный) подсистемы жидкостного охлаждения с электроприводом; насос (циркуляционный) подсистемы жидкостной смазки; топливный насос высокого давления (ТНВД); топливную форсунку; фильтр грубой очистки топлива; фильтр тонкой очистки топлива; регулятор вязкости, служащий для изменения вязкости тяжелого моторного топлива, если его вязкость отклоняется от требуемого значения (однако регулятора вязкости может и не быть, если вязкость используемого топлива при заданной температуре будет иметь нужное значение, тогда достаточно иметь в системе охлаждения термостат, поддерживающий нужную температуру охлаждающей жидкости); радиатор подсистемы жидкостного охлаждения, трубопроводы. Топливный бак выполнен в виде теплового аккумулятора теплоемкостного типа (ТАТ) с возможностью подогрева в нем тяжелого моторного топлива установленными в нем электронагревательными элементами. ТАТ представляет собой теплоизолированный контейнер, например, с вакуумной теплоизоляцией по типу термоса, в котором теплоаккумулирующим материалом (ТАМ) является тяжелое моторное топливо топливной подсистемы дизеля. В качестве теплового аккумулятора может быть использован и любой другой его тип, например тепловой аккумулятор с фазовым переходом и др.

Имеются также другие необходимые для работы дизеля узлы и детали, которые не влияют на принципиальную возможность реализации заявляемого изобретения, а поэтому здесь не перечисляются.

Перед пуском заявляемого дизеля все полости топливной подсистемы, подсистемы жидкостной смазки и подсистемы жидкостного охлаждения, расположенные непосредственно в корпусе дизеля, пусты. Все тяжелое моторное топливо располагается в топливном баке (в ТАТ), который расположен отдельно от корпуса дизеля. При этом емкость ТАТ больше суммарной емкости полостей топливной подсистемы, подсистемы жидкостной смазки и подсистемы жидкостного охлаждения, расположенных непосредственно в корпусе дизеля.

Перед пуском дизеля (после его длительной стоянки) тяжелое моторное топливо в ТАТ подогревается установленными в нем электронагревательными элементами, питаемыми, например, от внешнего источника электроэнергии (но может подогреваться и любым иным приемлемым способом, например змеевиками, расположенными в ТАТ, по которым проходит горячий водяной пар, и др.).

После нагрева тяжелого моторного топлива в ТАТ до нужной температуры (чтобы тяжелое моторное топливо имело необходимое для последующего прогрева дизеля количество тепловой энергии и требуемое значение вязкости) его электроподогрев в ТАТ отключается, и оно, посредством насоса подсистемы жидкостного охлаждения с электроприводом, начинает прокачиваться по полостям подсистемы жидкостного охлаждения, расположенным в корпусе дизеля, тем самым прогревая двигатель. В этот момент насос подсистемы жидкостной смазки и ТНВД не работают.

После прогрева дизеля происходит его пуск, например, посредством электростартера. При этом начинают работать также насос подсистемы жидкостной смазки и ТНВД. Насос подсистемы жидкостного охлаждения с электроприводом продолжает работать.

После начала работы дизеля тяжелое моторное топливо (единая жидкость) в топливную подсистему, в подсистему жидкостной смазки и в подсистему жидкостного охлаждения поступает из ТАТ (из топливного бака).

При работе дизеля тяжелое моторное топливо (то есть охлаждающая жидкость) нагревается за счет его подогрева в подсистеме жидкостного охлаждения дизеля (нагретые детали дизеля отдают тепловую энергию охлаждающей жидкости) и начинает циркулировать через TAT и радиатор. В ТАТ тяжелое моторное топливо долго сохраняет свою температуру (тепловую энергию), обеспечивая тем самым последующий быстрый предпусковой прогрев дизеля.

Таким образом, в процессе работы дизеля его топливная подсистема, подсистема жидкостной смазки и подсистема жидкостного охлаждения работают как единая система. Вся единая система начинает выполнять функцию теплообменника. Поэтому необходимости в установке теплообменника как такового (то есть радиатора) может и не быть (или теплообменник будет иметь меньший размер). При отклонении вязкости тяжелого моторного топлива (в том числе, на входе в ТНВД) от требуемого значения регулятор вязкости путем изменения охлаждения тяжелого моторного топлива в теплообменнике (путем изменения температуры тяжелого моторного топлива) доводит вязкость тяжелого моторного топлива до требуемого значения.

После остановки дизеля насос подсистемы жидкостного охлаждения с электроприводом продолжает работать еще некоторое время (чтобы охладить нагретые детали двигателя - чтобы не образовывались отложения нагара на нагретых деталях двигателя). Затем все тяжелое моторное топливо из полостей топливной подсистемы, подсистемы жидкостной смазки и подсистемы жидкостного охлаждения, расположенных непосредственно в корпусе дизеля, сливается в топливный бак (в ТАТ) - или самотеком, или путем откачивания насосом. Однако возможен вариант, когда после остановки дизеля не вся единая жидкость из вышеуказанных полостей, расположенных в корпусе двигателя, сливается в топливный бак. В этом случае должен быть предусмотрен прогрев тех частей единой системы (находящихся непосредственно в корпусе дизеля), в которых осталась единая жидкость.

При периоде простоя дизеля, например, большем чем 30-40 часов, тяжелое моторное топливо в ТАТ перед пуском дизеля может подогреваться до нужной температуры электронагревательными элементами, установленными в нем. При меньшем времени простоя тяжелое моторное топливо в ТАТ перед пуском дизеля не подогревается электронагревательными элементами, так как теплового потенциала ТАМ (то есть тяжелого моторного топлива), находящегося в ТАТ, достаточно для предпускового прогрева двигателя.

Выше был рассмотрен один из возможных вариантов исполнения и один из возможных вариантов работы заявляемого изобретения, показывающий лишь принципиальную возможность работы объединенной системы дизеля.

Согласно ([10], с.324) оптимальная вязкость топлив дизелей лежит в пределах 12÷20 мм2/с.

Требуемое значение вязкости смазочного масла циркуляционной системы смазки дизелей лежит в пределах 6÷20 мм2/c ([10], с.330, табл.8.1).

При работе двигателя на тяжелом моторном топливе его вязкость того же порядка, что и у используемого смазочного масла ([11], с.93).

Таким образом, по такому важнейшему показателю как вязкость (который обеспечивает гидродинамическую смазку подвижных деталей двигателя и от которого зависят ресурсы подвижных деталей двигателя), требования к топливу и смазочному маслу идентичны.

Это позволяет использовать в заявляемом изобретении тяжелое моторное топливо (например, средне- или высоковязкое) в качестве смазочного материала (уменьшив его вязкость до требуемого значения путем его подогрева в подсистеме жидкостного охлаждения двигателя).

Согласно ([12], с.36) длительная практика применения зимнего дизельного топлива в качестве низкозамерзающей охлаждающей жидкости показывает, что не было зарегистрировано ни одного случая пожара по причинам, связанным с эксплуатацией двигателей, система охлаждения которых была заполнена дизельным топливом.

Длительная практика применения смазочного масла в качестве охлаждающей жидкости для охлаждения поршней у судовых средне- и малооборотных дизелей также свидетельствует о ее пожарной безопасности.

Следовательно, использование в заявляемом изобретении в качестве охлаждающей жидкости подсистемы жидкостного охлаждения тяжелого моторного топлива безопасно в пожарном отношении.

Согласно ([13], с.45) в процессе работы дизеля зимой полезно подогревать дизельное топливо.

Согласно ([14], с.143÷144) за 5 часов полета в резиновых баках самолетов топливо охлаждается от плюсовой температуры до -15÷ -20ºС, а в металлических баках самолетов до -30÷ -40ºС.

Поэтому у заявляемого изобретения нагрев топлива в подсистеме жидкостного охлаждения обеспечивает надежную работу топливной подсистемы двигателя при отрицательной температуре окружающего воздуха (исключается кристаллизация парафиновых фракций топлива (и воды, находящейся в топливе), кристаллы которых могут забивать топливные фильтры).

Таким образом, в заявляемом изобретении гармонично сочетаются

- единая система (упрощает конструкцию систем и уменьшает количество деталей двигателя),

- предпусковой прогрев двигателя посредством ТАТ (облегчает пуск холодного двигателя при отрицательных температурах окружающего воздуха),

- нагрев топлива в подсистеме жидкостного охлаждения двигателя (обеспечивает надежную работу топливной подсистемы двигателя при отрицательной температуре окружающего воздуха).

В заявляемом изобретении первоначальная стоимость двигателя уменьшается за счет

- упрощения конструкции его систем - вместо трех независимых систем (топливной системы, системы жидкостной смазки и системы жидкостного охлаждения - как у известных ДВС) у заявляемого изобретения имеется одна объединенная система,

- исключения из конструкции отдельной системы подготовки (подогрева) тяжелого моторного топлива как таковой (ее функцию выполняет подсистема жидкостного охлаждения двигателя),

- уменьшения количества деталей и узлов двигателя.

У существующих ДВС годовые затраты на смазочное масло циркуляционной системы смазки составляют 12% от расходов на топливо-смазочные материалы ([15], с.11).

В заявляемом изобретении нет эксплуатационных затрат на смазочное масло системы жидкостной смазки и на охлаждающую жидкость системы жидкостного охлаждения - эти затраты включены в затраты на топливо (так как в заявляемом изобретении используется единая для всех трех подсистем жидкость - тяжелое моторное топливо). Следовательно, у заявляемого изобретения эксплуатационные затраты будут меньше как минимум на 12% по сравнению с известными ДВС.

Так как у заявляемого изобретения подогрев тяжелого моторного топлива осуществляется в подсистеме жидкостного охлаждения двигателя, у него нет затрат тепловой энергии на подогрев тяжелого моторного топлива, что снижает эксплуатационные затраты на топливо у заявляемого изобретения (по сравнению с известными дизелями, работающими на тяжелом моторном топливе).

Как следует из опыта эксплуатации, ТАТ, используемые для предпускового прогрева ДВС, просты по конструкции, а при использовании в качестве ТАМ жидкости, применяемой в системе жидкостного охлаждения, удобны по технологии процесса теплопереноса. Сдерживают применение ТАТ их повышенные массогабаритные показатели по сравнению с тепловыми аккумуляторами с фазовым переходом ([16], с.87).

В заявляемом изобретении ТАТ представляет собой топливный бак, а ТАМ - это топливо. Следовательно, в заявляемом изобретении нет проблем с обеспечением необходимой тепловой емкости ТАТ и повышением его массогабаритных показателей.

Наиболее удобным способом тепловой подготовки ДВС к пуску при отрицательных температурах окружающего воздуха является использование для этих целей электрической энергии ([17], с.3÷4).

При этом можно полностью автоматизировать процесс подогрева охлаждающей жидкости и смазочного масла и проводить его до начала рабочего дня без участия водителя ([16], с.7÷8).

Таким образом, используемый в заявляемом изобретении ТАТ и подогрев в нем ТАМ при помощи размещенных в нем электронагревательных элементов позволяет полностью автоматизировать процесс предпускового подогрева двигателя и проводить его можно до начала рабочего дня без участия водителя.

В заявляемом изобретении в качестве топлива (в качестве единой жидкости) может быть использовано любое приемлемое жидкое топливо: тяжелое моторное топливо (например, отечественные топлива ДТ и ДМ); мазут; растительные масла и животные жиры; дизельное топливо; сырая нефть, комбинация из вышеуказанных топлив и др. В заявляемом изобретении в качестве топлива может быть использовано также специально разработанное жидкое топливо, учитывающее условия его использования в составе заявляемого изобретения.

Подогрев топлива в заявляемом изобретении в его системе жидкостного охлаждения не вызывает проблем с использованием у него (при отрицательных температурах окружающего воздуха) в качестве топлива, в частности растительных масел и сырой нефти (при отрицательных температурах они имеют высокую вязкость).

В заявляемом изобретении топлива могут использоваться или в их чистом виде, или с добавлением в них необходимых присадок, например добавление в нефтяные топлива растительных масел, обладающих прекрасными смазывающими способностями. Причем часть присадок, используемых у известных ДВС для смазочных масел, у заявляемого изобретения можно не вводить (например, присадки, повышающие срок службы смазочной жидкости, так как срок службы смазочной жидкости (оно же топливо) в заявляемом изобретении составляет несколько часов, а следовательно, существующие топлива обеспечивают такой срок службы без внесения в них каких-либо присадок).

Конечно, при использовании топлива с низкой вязкостью (например, дизельного (дистиллятного) топлива) ресурс заявляемого двигателя будет меньше, чем при использовании топлива с большей вязкостью. Однако возможны области применения такого варианта заявляемого двигателя, где этого ресурса будет вполне достаточно, например, при его использовании на одноразовом беспилотном летательном аппарате.

В заявляемом изобретении вязкость топлива (а следовательно, и его температура) в объединенной системе может поддерживаться вне зависимости от внешних условий (от температуры окружающей атмосферы), что повышает надежность работы топливной системы двигателя особенно при эксплуатации при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Использование в заявляемом изобретении, в частности, тяжелых моторных топлив, у которых температура кипения выше 100ºС, позволяет у него осуществить высокотемпературное охлаждение, что позволяет уменьшить размеры радиатора и повысить термический коэффициент полезного действия двигателя.

В идеале заявляемое изобретение позволяет иметь единое для всех ДВС топливо, что резко снижает затраты на производство топлива для ДВС.

Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, когда у него ТАТ выполнен или отдельно от топливного бака или представляет собой один из топливных баков (если топливных баков несколько). В этом случае тяжелое моторное топливо в остальных топливных баках (не в ТАТ) после начала работы двигателя может разогреваться, например, методом струйного разогрева, как это имеет место у некоторых известных судовых дизелей, работающих на тяжелом моторном топливе.

Суть струйного способа разогрева высоковязкого топлива состоит в том, что в бак с высоковязким топливом подается нагретое высоковязкое топливо. В результате циркуляции нагретого высоковязкого топлива через топливный бак осуществляется разогрев высоковязкого топлива в топливном баке ([18], с.42-43).

Однако возможен вариант, когда подогрев топлива в топливном баке осуществляется иным способом, например путем его подогрева установленными в топливном баке электронагревательными элементами, и др.

Заявляемое изобретение может быть использовано как в ДВС (любого типа - поршневых, роторно-поршневых и др.), так и в других тепловых двигателях, например в двигателях внешнего сгорания (любого типа - в двигателях Стирлинга, в паровых двигателях и др.), где также имеются топливная система, система жидкостной смазки и система жидкостного охлаждения.

Выше был рассмотрен дизельный вариант исполнения заявляемого изобретения (вариант двигателя с воспламенением от сжатия).

Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, когда в процессе его работы топливо принудительно воспламеняется, например, от электрической искры (а не самовоспламеняется от сжатия, как в рассмотренном выше варианте). Возможна комбинация вышеуказанных вариантов воспламенения топлива.

Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, отличающийся от вышеуказанных тем, что в нем дополнительно используется второе топливо (например, газовое топливо, бензин и др.) при прочих равных условиях. Это второе топливо может подаваться, например, во впускной канал. В этом случае тяжелое моторное топливо (единая жидкость) в заявляемом изобретении будет использоваться как запальная доза топлива (как это имеет место в известных газодизельных двигателях).

Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, отличающийся от вышеуказанных тем, что в нем применена система смазки по типу известных двухтактных ДВС с кривошипно-камерной продувкой, у которых смазочное масло подмешивается к топливу (а не циркуляционная система смазки, как в рассмотренном выше случае). В этом случае часть топлива может, например, впрыскиваться во впускной канал и служить, таким образом, смазочным материалом для смазывания подшипниковых узлов и трущихся деталей двигателя.

Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, отличающийся от вышеуказанных тем, что в нем для смазки стенок цилиндра и уплотнений рабочей камеры применена отдельная (от остальной системы смазки) система смазки со своей смазочной жидкость (например, как это имеет место у известных судовых крейцкопфных малооборотных дизелей с лубрикаторной системой смазки стенок цилиндра).

Таким образом, суммируя все вышеизложенное, можно утверждать следующее. Заявляемое изобретение позволяет:

1) снизить первоначальную стоимость двигателя за счет упрощения конструкции его систем, вместо трех независимых систем (как у известных ДВС) имеется одна объединенная система; исключения из конструкции двигателя специального подогревателя тяжелого моторного топлива (как у известных ДВС, работающих на тяжелом моторном топливе); уменьшения количества деталей и узлов двигателя (уменьшается количество фильтров, насосов, трубопроводов);

2) снизить эксплуатационные затраты на двигатель как минимум на 12% (по сравнению с известными ДВС, работающими на тяжелом моторном топливе), так как у него нет эксплуатационных затрат на смазочное масло системы жидкостной смазки и на охлаждающую жидкость системы жидкостного охлаждения - эти затраты включены в расходы на топливо;

3) исключить затраты тепловой энергии на подогрев тяжелого моторного топлива (по сравнению с известными ДВС, работающими на тяжелом моторном топливе), так как его подогрев осуществляется в подсистеме жидкостного охлаждения заявляемого двигателя, по сути - бесплатно;

4) расширить ассортимент топлив, которые можно использовать в двигателе (в частности, использовать растительные масла в качестве топлива без их переработки, что снизит стоимость топлива, а следовательно, снизит эксплуатационные расходы на двигатель);

5) иметь, в идеале, одно единое для всех ДВС топливо, что резко снижает затраты на производство топлива;

6) повысить надежность работы топливной системы двигателя при его эксплуатации при отрицательных температурах окружающего воздуха (исключается кристаллизация парафиновых компонентов топлива (и растворенной в топливе воды), а следовательно, исключается забивание топливных фильтров образующимися кристаллами);

7) расширить климатический диапазон эксплуатации без использования специальной низкозамерзающей охлаждающей жидкости (так как даже при застывании топлива в топливной системе заявляемого двигателя, например, в ТАТ не происходит увеличения его объема (как это имеет место при замерзании воды));

8) осуществить высокотемпературное охлаждение двигателя, что уменьшает габаритные размеры радиатора системы охлаждения и повышает термический коэффициент полезного действия двигателя.

Библиографический список литературы

[1] Конке Г.А., Лашко В.А. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования, анализ международного опыта. - М.: Машиностроение, 2005.

[2] Самсонов В.И., Худов Н.И. Двигатели внутреннего сгорания морских судов. - М.: Транспорт, 1990.

[3] Филиппов А.П., и др. Эксплуатация судовых ДВС на тяжелом топливе. - М.: Транспорт, 1965.

[4] Гаврилов А.К. Системы жидкостного охлаждения автотракторных двигателей. Теория, конструкция, расчет и экспериментальные исследования. - М.: Машиностроение, 1966.

[5] Патент ФРГ №2825870, МПК7 F01P 3/02, опубл. 21.12.78.

[6] Патент ФРГ №3705817, МПК7 F01P 3/20, опубл. 01.09.88.

[7] Патент ФРГ №3715002, МПК7 F01P 3/20, опубл. 17.11.88.

[8] Патент ФРГ №4325141, МПК7 F01P 3/02, опубл. 02.02.95.

[9] Патент Германии DE 2656223, МПК F01M 9/04, опубл. 11.12.1976.

[10] Эксплуатация судовых дизельных энергетических установок. М.: Транспорт, 1996.

[11] Большаков В.Ф., Гинзбург Л.Д. Подготовка топлив и масел в судовых дизельных установках. - Л.: Судостроение, 1978.

[12] Лавров Г.Е. О применении дизельного топлива в качестве охлаждающей жидкости // Строительные и дорожные машины. №10, 1963.

[13] Герш Г.И., Белоусов И.С. Эксплуатация тракторов в зимних условиях. - М.: Россельхозиздат, 1968.

[14] Энглин Б.А. Применение жидких топлив при низких температурах. - М.: Химия. 1980.

[15] Павлов Е.В. Эффективность использования масел на СПК. - Л.: Судостроение, 1985.

[16] Вашуркин И.О. Тепловая подготовка ДВС мобильных транспортных и строительных машин зимой. Санкт-Петербург.: Наука, 2002.

[17] Электроподогрев автотракторных двигателей в холодное время года. Методические рекомендации. - Л.: Научно-исследовательский и проектно-технический институт механизации и электрофикации сельского хозяйства нечерноземной зоны РСФСР, 1981.

[18] Большаков В.Ф., Гинзбург Л.Д. Применение топлив и масел в судовых дизельных установках. - Л.: Судостроение, 1976.

1. Тепловой двигатель (ТД), например двигатель внутреннего сгорания, имеет топливную систему, в которой в качестве топлива использовано жидкое топливо, систему жидкостной смазки, систему жидкостного охлаждения, в качестве смазочной жидкости в вышеуказанной системе жидкостной смазки и в качестве охлаждающей жидкости в вышеуказанной системе жидкостного охлаждения использовано вышеуказанное топливо топливной системы, отличающийся тем, что в качестве вышеуказанного жидкого топлива использовано тяжелое моторное топливо (например, средне- или высоковязкое) или в чистом виде или с добавлением в него необходимых присадок.

2. ТД по п.1, отличающийся тем, что вышеуказанная система жидкостной смазки выполнена циркуляционной, в вышеуказанную систему жидкостного охлаждения включен тепловой аккумулятор, например теплоемкостного типа, в котором в качестве теплоаккумулирующего материала использована охлаждающая жидкость вышеуказанной системы жидкостного охлаждения, тепловой аккумулятор выполнен с возможностью подогрева в нем теплоаккумулирующего материала любым приемлемым способом, например посредством электронагревательных элементов.



 

Наверх