Устройство для прогрева и запуска двигателя внутреннего сгорания

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 93 7754 рс(22) Заявлено 011080 (2) 2981752/25-06с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 230 б 82 Бюллетень Мо 23Дата опубликования описания 230682 151 М. Кл.з Г 02 и 17/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения Всесоюзный ордена исследовательский и Производственно тепловозостроител рудового Краснститут железобъединениеый завод им.Ок Заявите 54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПРОГРЕВА И ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ овышение эфзапуска при Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для разогрева и запуска двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, преимущественно диэельгенераторов при низких температурах атмосферного воздуха.Известны устройства для предпуско вого йрогрева и запуска двигателя внутрейнего сгорания (ДВС) с воэдуиным охлаждением, снабженного воэдуховпускным коллектором, содержащие пусковой газотурбинный двигатель (ГТД) с выхлопным патрубком, распределитель для поочередного сообщения патрубка с коллектором и атмосферой, и газопровод между распределителем и коллектором, подключаемый к последнему посредством заслонки для их поочередного перекрытия, В:Известном устройстве в качестве пускового ГТД использован наддувочный турбокомпрес" сор, дополненный камерой сгорания, размещенной в тракте между компрессором и турбиной, и гидромуфтой, со единенной с валами ГТД и ДВС. При работе известного устройства в .режиме прогрева выхлопные газы из ГТД через распределитель, заслонку и впускной коллектор направляются в ци- ЗО линдры ДВС и в кожух снаружи цилиндров, а запуск осуществляется путем наполнения гидромуфты маслом и посте пенной раскрутки вала ДВС от вала ГТД, После запуска масло иэ гидро- муфты сливают, отключаютподачу топлива в камеру сгорания, а распределитель н заслонку устанавливают в положения, обеспечивающие работу турбокомпрессора в режиме надцува ( 1).Одним из недостатков известного устройства является низкая эффектив" ность предпускового прогрева в случае его применения на двигателях с жидкостным охлаждением. Это связано с невозможностью прогрева всей охлаждающей двигатель жидкости ввиду отсутствия ее принудительной циркуляции и, кроме того, относительно малой поверхности теплообмена.Другой недостаток состоит в низкой эФфективности процесса запуска ДВС, так как используемый для запуска одновальный ГТД с гидромуфтой имеет неудовлетворительную тяговую характеристику, не обеспечивающую повыщения крутящего момента при трогании и разгоне двигателя.Цель изобретения - пфективности прогрева инизких температурах двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, в особенности ДВС с надцувоми промежуточным охлаждением наддувочного воздуха в специальном воздухоох-.ладителе. 5Поставленная цель .достигается тем,что в газопроводе размещен газовыйводонагреватель, снабженный электроприводным насосом и сообщенный с системой охлаждения ДВС через обратный 10клапан, а пусковой ГТД снабжен свободной турбиной и соединенным с еевалом вспомогательным электрогенератором, выполненным с подвижным контактом, связанным с распределителеми обеспечивающим переключение питанияэлектропривода насоса и силового генератора, причем распределитель и заслонка соединены кинематической.связью для синхронного их перемещения. Кроме того, для ускорения прогрева путем дополнительного увеличения поверхности теплообмена в охладителе наддувочного воздуха размещены трубопроводы системы охлажденияДВС, а заслонка установлена передохладителем.На фиг.1 дана схема устройствадля прогрева и запуска двигателявнутреннего сгорания, на фиг.2 -схема управления устройства для прогрева и запуска ДВС,Устройство содержит пусковой ГТД 1,предназначенный для прогрева и запуска ДВС 2, соединенного с силовым электрогенератором 3 и снабженного возду ховпускным коллектором 4 с установленными в нем наддувочным компрессором 5 и охладителем б наддувочноговоздуха. Пусковой ГТД 1 содержит свободную турбину 7, выхлопной патрубок8, который сообщен с коллектором 4при помощи газопровода 9, сообщаемого с коллектором 4 посредством заслонки 10 для их поочередного перекрытия. Между патрубком 8 и газопроводом 459 установлен распределитель 11 дляпоочередного сообщения патрубка 8 сколлектором 4 и атмосферой. В газопроводе 9 помещен газожидкостной теплообменник 12, сообщенный с трубопро-.водами 13 системы охлаждения ДВС припомощи электроприводного насоса 14 иобратного клапана 15.С валом свободной турбины 7 соединен вспомогательный электрогенератор 16, поочередно подключаемый кэлектроприводу насоса 14 и к силовомуэлектрогенератору 3 посредством подвижного контакта 17, связанного с распределителем 11 и заслонкой 10, например, кинематической связью, обеспечивающей их синхронное перемещение.Пусковой ГТД 1 содержит турбокомпрессор 18 (фиг,2),соединенный г электростартером 19 через обгонную .муфту 20, и топливный насос 21 для по-. 65 дачи топлива в камеру 22 сгорания, Регулирование производительности насоса 21 осуществляется рукояткой 23, а его отключение - краном 24, управляемым, например, от регулятора 25, соединенного с валом ДВС 2. Рукоятка 23 имеет два положения, одно из которых ( соответствует режиму прогрева ДВС, а другое ( И ) режиму его запускаУстройство содержит также электроаккумулятор 26 для пуска ГТД 1, подключаемый к электростартеру 19 кнопкой 27, привод распределителя 11, выполненный, например, в виде тягового электромагнитного реле 28, и электрические цепи 29 - 31, снабженные полупроводниковыми вентилями 32 и разъединителем 33, связанным с рукояткой 23, Кроме того, в газопроводе 9 (фиг.1) установлены дроссель 34 для регулирования мощности свободной турбины 7 и кран 35 для перепуска выхлопных газов из теплообменника 12 непосредственно в атмосферу в случае использования предлагаемого устройствадля прогрева четырехтактных ДВС, в которых отсутствует период одновременного открытия впускных и выпускных клапанов.Устройство работает следующим образом.Для осуществления режима предпускового прогрева ДВС рукоятка 23 (фиг,2) устанавливается в положение 1. При этом разъединитель 33 замыкает контактные цепи 31, и ток от злектроаккумулятора 26 подается на тяговое реле 28, которое перемещает распределитель 11 и связанные с ним заслонку 10 и контакт 17 в положения, обозначенные на чертежах сплощными линиями. Затем с помощью кнопки 27 включается в работу электростартер 19, от которого производится запуск ГТД 1,При работе устройства в режиме прогрева ток от вспомогательного электрогенератора 16, приводимого во вращение свободной турбиной 7, по цепи 31 подводится к тяговому реле 28, удерживая его в показанном на фиг.2 положении, и, кроме того, через контакт 17 по цепи 29 - к электроприводу насоса 14, который осуществляет циркуляцию охлаждающей жидкости через теплообменник 12 (фиг.1), Нагрев жидкости в теплообменнике 12 обеспечивается теплом поступающих в него из пускового ГТД 1 выхлопных газов, которые затем подводятся через впускной коллектор 4 в цилиндры ДВС 2, откуда отводятся в атмосферу, Для ускорения прогрева охлаждающей жидкости поверхность теплообмена между жидкостью и газами может бытьдополнительно увеличена эа счет использования поверхности охладителя б наддувочного воздуха. Это достигается, во-первых, путем установки заслонки 10, предназначенной для подключения газопровода к коллектору 4 непосредственно перед охладителем 6, и, во-вторых, сообщением жидкостного контура охладителя с системой охлаждения двигателя (фиг .1) . 5Режим запуска ДВС обеспечивается путем перевода рукоятки 23 (фиг,2) в пуЬковое положение И . При этом увеличивается подача топлива в камеру 22 сгорания, и. разъединитель 33 раз мыкает цепь 31, вследствие чего тяговое реле 28 обесточивается, Под действием возвратной пружины сердечник реле 28 перемещается влево, переставляя распределитель 11, заслонку 10 и контакт 17 в положения, обозначенные пунктиром. При этом выхлопные газы пускового ГТД 1 из патрубка 8 направляются в атмосферу, минуя теплообменник 12 и ДВС 2, впускной коллектор 4 сообщается с наддувочным компрессором 5, а ток вспомогательного электрогенератора 16 через контакт 17 и вентили 32 подводится к пусковым обмоткам силового электрогенератора 3, работающего при запуске ДВС в режиме электродвигателя.Благодаря уменьшению гидравлического сопротивления газовыпускного тракта ГТД 1 и увеличению подачи топлива в его камеру 22, мощность вспомогательного электрогенератора 16 резко возрастает до величины, достаточной для раскрутки и запуска ДВС 2. После запуска и выхода ДВС на режим устойчивого холостого хода регулятор 35 25 (фиг.2) перекрывает кран 24, отключая подачу топлива в пусковой ГТД 1, в результате чего последний останавливается.Предлагаемое устройство позволяет 40 увеличить поверхность теплообмена путем использования добавочного теплообменника и поверхности воздухоохладителя, интенсифицировать процесс теплопередачи за счет введения при нудительной циркуляции. охлаждающей жидкости и, кроме того, поднять кру- . тящий момент на валу ДВС при его трогании с места и разгона, т,е. повысить эффективность прогрева и запуска.формула изобретенияУстройство для прогрева и запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с жидкостной системой охлаждения, содержащее пусковой газотурбинный двигатель (ГТД) с выхлопным патрубком, в котором установлен распределитель для поочередного его сообщения с атмосферой и газовпускным коллектором ДВС, снабженным охладителем наддуВ 7 РЛГого воздуха, силовой электрогенератор, соединенный с валом ДВС, и газопровод с заслонкой, размещенный между распределителем и коллектором ДВС, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности прогрева и запуска при низких температурах, в газопрово де размещен газовый водонагреватель, снабженный электроприводным насосом и сообщенный с системой охлаждения ДВС через обратный клапан, а пусковой ГТД снабжен свободной турбиной и соединенным с ее валом вспомогательным электрогенератором, выполненным с подвижным контактом, связанным с распределителем и обеспе- чивающим переключение питания электропривода насоса и силового генератора, причем распределитель и заслонка соединены кинематической связью для синхронного их перемещения.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в охлади- теле наддувочного воздуха размещены трубопроводы системы охлаждения ДВС, а заслонка установлена перед охладителем.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 270393, кл., Г 02(Н 17/04, 1970.