Силовая установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕ С К ИРЕСПУБЛИК 1578373(19) 51)5 Г 02 В 43/00,43/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСКО ИДЕТЕЛ ЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1321872, кл. Г 02 В 43/10, 1985.. (57) Изобретение предназначена для улучшения эффективных показателей силовой установки путем повышения степени утилизации тепла. Установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, термохимический реактор (ТХР) 5, водяной бак 9, радиатор 10, источник 11 постоянного тока, испаритель 14 воды, теплообменник 15 подогрева пара и реверсивный электродвигатель 16. Подогреватель 7 реакционной камеры 6 ТХР 5 сообщен с выпускным трактом 4 двигателя 1. В реакционной камере 6 установлены электронагревательные элементы 8, подсоединенные к источнику 11 тока, Контур циркуляции воды системы охлаждения снабжен датчиками 22 и 26 температуры и радиатором 10 с подвижными шторками 28, кинематически связанными с электродвигателем 16, Датчик 22 температуры подключен последовательно с датчиком 29 уровня воды к электромагнитному клапану 21, датчик 26 температуры подключен параллельно с клапаном 21 к обмотке реле 30, а последнее подключено к контактам 17 электродвигателя 16 и к цепи питания электронагревательных элементов 8. Вода из бака 9 поступает в теплообменник 13 системы охлаждения, подогревается и затем поступает в испаритель 14, где испаряется и поступает в тепло- Я обменник 15 подогрева пара. Подогретый пар поступает к электронагревательным элементам 8, в результате чего образуется синтез-газ, который подается в систему 3 питания двигателя 1. 1 ил,ЗО Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроениьс, и может быть использовано в силовых установках с дзигаелями внутреннегс сгорания и с термохимическими реакторами.Цель изобретения - повышение экономичности и эффективных показателей путем ПСВЬ 1 ШЕНИЯ СТВП 8 Н 1 Л УТИЛИЭЗЦИИ Т 8 ПЛЗ СИС- темы охлаждения двигателя,На чертеже приведеча схема силовой установки,Установка содержит двигатель 1 внут- рРннеГО сГорания с задзтчиком 2 р 8 жима работы, системой 3 питания и вцпускнь 1 М трактом 4, термохимическии реактор 5 в виде реакционной камеры б с подогревателем 7,электронагревательные элементы 8 из углеродистого пористого материала. водяной Озк 9. ВОДОВОЗДушный радиатор 10, источ" ник 11 постоянного тока, накопительную емкость 12 Для си 11 -.;,3-газэ, теплосбменника 13 подогрева Воды, испзритель 14 Воды, теплообменник 15 подогрева пара и реверсивный электродвигатель 16 с контактами 17 юе сярности тока.Подогреватель 7 реакцьлонной камеры б сообщен с выпускным трактом 4 Двьлгателя 1. Электронагревательные элементы 8 установленц в реакционной камере б термохи- мическОГО р 8 актсрз 5. 18 плссбменник 13 подогрева воды с выпускньм патрубком 18 подключен к водяному баку 9. Магистраль 19 г 1 одачи воды Выполнена с органом 20 перекрытия и с эл 8 ктосмаГнитным клапаном 21. Источник 11 постоянного тока связан с, датчиком 22 температуры и подсоединен к включательс 23 цепи питания электронагревательных элементов 8 и к элекромаГнитнсму клапану 21 маГистрали 19 подачи воды. Накопительная емкость 12 для синтез-газа подключена к реакционной камере 6 термохимическсго реактора 5 и через орган 24 перекрытия -к системе питания двигателя 1, Испаритель воды и теплоббменник 15 ПОДОГьэевз пара устансВлен В выпускном тракте 4 Двигателя 1 после термсхимическогс.реактора 5, Паровая псвость 25 подогрева пара сообщена с резкцлонной камерой б термохимического реактора 5 и с испарителем 14 воды,118 плосбменник 13 пОДОГр 8 ва ВОДЫ Выполнен в Вид 8 контура циркуляции Воды системы охлаждения двигателя 1, Контур 11 иркудяции ВцполнРН с вспомсгзтел ным датчиком 26 температуры и с радиатором 10, в воздушной полости 27 которого установлены подвижные шторкл 28, Водяной бак 9 вцполнен с датчиком 29 уровня воды, Электродвигатель 16 кинематически связан с подвижными шторками 28, МВГистраль 19 подачи воды подсоединена к выпускному патруоку 18 контура циркуляции ВОДЫ сис темы охлаждения и к испарителю 14 воды. Датчик 22 температуры установлен в контуре циркуляции и подкльочен последовательно с датчиком 29 уровня воды к электромагнитному клапану 21, вспомогательный датчик 26 температуры подсоединен параллельно с электромагнитным клапаном 21 к Обмотке реле 30, а последнее подсоединено к контактам 17 электродвигателя 16 и к цепи питания электронагревательных элементов 8 термохимического реактора 5 Устзььс 1 вка работает следующим образом,В исхсдь 1 см состоянии Ьзк 9 полностю заг 1 слнРн водой, поэтому упруГий контакт датчика 29 уровня воды нормально замкнут с верхним контактом. Подключенным к первьть 1 у датчику 22 температуры. При запускЕ и прогреве холодного Двигателя 1 температура жидкости В системе охлаждения низкая, поэтому через дачик 22 температуры, которым служит терморезистор, протекает ток, недостаточный для срабатывания электромагнитного клапана 21, Клапан 21 закрыт, вода из системы охлаждения не поступает в патрубок 18 и магистраль 19, а интенсивно прогревается в двигателе 1 до рабочей температуры 180 - 90 С), На данном режиме поогрева двигателя 1 через вспомогательный датчик 26 температуры, которым служит терморезистор, также протекает ток,недостаточный для срабатывания реле 30, нормально замкнуть 1 е контакты которого коммутируют питание +12 В к реверсивному электрсДвиГзтелю 16 таким Образом, что редуктор перемещает нижнюю катушку шторки 28 тросами в нижнее положение, когда шторка 28 полностью закрывает радиатор 10 системы охлаждения, что сокращает время прогрева двигателя 1 и устраняет потери теьтловоЙ энергии из системы Охлаждения В атмосферу, т,е, экономится основное топливо. При этом через нормально замкнутые контакты 17 и включатель 23 реле 30 к источнику тока подкльочены электронагревательные элементы 8 термохимического реактора 5., которые обеспечивают подогрев реакционной камеры 6 до образования в ней синтез-газа за счет поступления в нее водяного пара из Остатков ьодц В испарителе 14, что снижает рзсхОД ОснсвноГО топлива из бака и повышает экономичность силОВОЙ устансВки нз режи 148 проГрева двигателя 1.При прогреве двигателя 1 до рабочей темпеоатуры 80 - 9 Г.С) сопротивление терморезистора датчика 22 температуры значительно уменьшается, что обеспечивает ток вжет нарушить оптимальный режим работы двигателя 1, Тогда сопротивление терморезистора вспомогательного датчика 26 температуры значительно уменьшается и в цепи обмотки реле 30 протекает ток, достаточный для его срабатывания, Исполнительные контакты 17 реле 30 изменяют полярность включения реверсивного электродвигателя 16 к источнику тока +12 В.Электродвигатель 16 через редуктор перемещает катушку в обратную сторону и шторки 28 в воздушной полости 27 собираются на верхнюю катушку под действием возвратной пружины, Радиатор 10 отводит избыточное тепло в атмосферу. Кроме того, при перегреве двигателя 1 и срабатывании включателя 23 реле 30 контакты 17 последнего отключают питание чВ от электронагревательных элементов 8 термохимического реактора 5, что снижает тепловую нагрузкудвигателя 1 в его выпускном тракте 4 и дополнительно стабилизирует температуру силовой установки до рабочей величины, При этом электромагнитный клапан 21 остается в открытом положении, из системы охлаждения перегретая вода поступает в испаритель 14 и далее в реактор 5 с образованием синтез-газа, что обеспечивает зкономию основного топлива и на этом режиме, На смену горячей воде из бака 9 в систему охлаждения поступает холодная вода, что обеспечивает быстрое устранение перегрева двигателя 1 и стабилизацию рабочей температуры, а это дополнительно снижает расход основного топлива и износ деталей. 5 10 высокой температуры выхлопных газов и из. 15 20 цепи обмотки электромагнитного клапана 21, достаточный для его срабатывания, Вода, прогретая в системе охлаждения двигателя до 80 - 90 С, поступает через орган 20 перекрытия в количестве, пропорциональном частоте вращения вала двигателя 1, устанавливаемом водителем при помощи задатчика режима работы (органа управления); В испарителе 14, установленном в выпускном тракте 4, вода нагревается выхлопными газами до температуры более 130"С и переходит в парообразное состояние, Во втором теплообменнике 15 пар нагревается до 250 - 300 С за счет более паровой полости 25 поступает в реакционную камеру б термохимического реактора 5, Реакционная камера б реактора 5 подвергается внешнему нагреву выхлопными газами и внутреннему нагреву от электронагревательных элементов 8, в результате чего температура пара в ней достигает 1400 -1500 С. Под действием высоких температур в среде перегретого пара углеродистый материал электронагревательных элементов 8 окисляется с образованием синтез-газа, который отводится в накопительную емкость 12, а затем поступает в двигатель 1 через орган 24 перекрытия, что обеспечивает значительную экономию основного топлива;На данном установившемся рабочем режиме силовой установки температура в системе охлаждения двигателя 1 стабилизируется в оптимальных пределах 80 - 100"С, что снижает расход основного топлива и износ деталей. Стабильностьтемпературы достигается тем, что в систему охлаждения вместо отобранной в испаритель 14 горячей воды поступает холодная вода из бака 9 в количестве, пропорциональном частоте вращения вала двигателя 1 и его механической и тепловой нагрузке, что обеспечивается связью органа регулирования дроссельной заслонки с органами 20 перекрытия магистрали 19 подачи воды.Таким образом, на указанном рабочем режиме силовая установка использует тепловую энергию системы охлаждения двигателя 1 и тепловую энергию выхлопных газов для получения синтез-газа, что обеспечивает значительную экономию основного топлива эа счет более полной утилизации отходящего тепла, достигающего 60 - 70 оттепла, полученного при сгорании топлива в цилиндрах двигателя 1,В случае тепловой и механической перегрузки двигателя при эксплуатации транспортного средства в сложных дорожных условиях температура воды в системе охлаждения может превысить 100 С, что мо 25 30 35 40 45 50 55 В случае снижения уровня воды в баке 9 ниже допустимого на любом из укаэанных режимов работы двигателя 1 упругий контакт датчика 29 уровня воды размыкается с верхним контактом и замыкается с нижним контактом датчика 29 уровня воды. Тогда обмотка электромагнитного клапана 21 отключается от питания +12 В и клапан 21 закрывается, прекращая подачу воды из системы охлаждения. Одновременно с этим по цепи питания +12 В срабатывает реле 30, контакты 17 которого включают реверсивный электродвигатель.16 в направлении перемещения шторки на верхнюю катушку под действием воэцратной пружины, ,когда радиатор 10 сообщается с атмосферой и система охлаждения переводится с режима теплообменника 13 подогрева воды на режим охлаждения двигателя 1. Поэтому автоматически устраняются возможность перегрева двигателя 1, износа его деталей и перерасход основного топлива при сниже1578373 нии воды в баке 9 ниже допустимого уровня Составитель В,КозловТехред М,Моргентал Редактор М. Келемеш Корректор Л,Патай Заказ 1900 Тираж 440 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Суммарный поЛожительный эффект устройства достаточно высок, так как складывается не только из экономии основного топлива, но и за счет снижения расходов на изготовление теплообменников, их установки, технического обслуживания и ремонта. Предложенная силовая установка не только обеспечивает дополнительную утилизацию тепла до 30 - 40;, выделяемого двигателем 1 в систему охлаждения, что экономит основное топливо, но обеспечивает и более стабильную рабочую температуру двигателя 1 на различных режиМах, что дополнительно повышает экономию основного топлива, снижает износ деталей и токсичность выхлопных газов.Формула изобретения Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с задатчиком режима работы, системой питания и выпускным трактом, термохимический реактор в виде реакционной камеры с подогревателем, сообщенным с выпускным трактом двигателя, электронагревательные элементы из углеродистого пористого материала, установленные в реакционной ка мере термохимического реактора, теплообменник подогрева воды с выпускным патрубком, подключенный к водяному баку, магистраль подачи воды с ооганом перекрытия и с электромагнитным клапаном, связанный с датчиком температуры источник постоянного тока, подсоединенный к включателю цепи питания электронагревательных элементов и к электромагнитному клапану магистрали подачи воды, накопительную емкость для синтез-газа, подключенную к реакционной камере термохимического реактора и через орган перекрытия - к системе питания двигателя, испаритель 5 воды и теплообменник подогрева пара, установленные в выпускном тракте двигателя после термохимического реактора, причем паровая полость теплообменника подогрева пара сообщена с реакционной камерой 10 термохимического реактора и с испарителем воды, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения эффективных показателей путем повышения степени утилизации тепла двигателя, установка дополнительно 15 снабжена реверсивным электродвигателемс контактами включения полярности тока, теплообменник подогрева воды выполнен в виде контура циркуляции воды системыохлаждения двигателя, контур циркуляции вы полнен с вспомогательным датчикомтемпературы и с радиатором, в воздушной полости которого установлены подвижные шторки, водяной бак выполнен с датчиком уровня воды, причем электродвигатель ки нематически связан с подвижными шторками, магистраль подачи воды подсоединена.к выпускному патрубку контура циркуляции воды системы охлаждения и к испарителю воды, датчик температуры установлен в кон туре циркуляции и подключен последовательно с датчиком уровня воды к электромагнитному клапану, вспомогательный датчик температуры подключен параллельно с электромагнитным клапаном к 35 обмотке реле, а последнее подсоединено кконтактам электродвигателя и к цепи питания электронагревательных элементов термохимического реактора,