Двигатель внутреннего сгорания

(50 Р 02 В 43/10 РЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ОПИСАНИЕ ИЭОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71). Институт проблем машиностроенияАН Украинской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССпо заявке3230878,кл. Р 02 В 43/40, 1980.(54) (57) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий впускную систему, подключенную к цилиндрам через смеси- тель, выпускную трубу, гидридный аккумулятор водородаподключенный 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 давления через запорный орган, и блок управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и облегчения запуска, двигатель дополнительно содержит узел перепусаа 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 заслонками распределителя и разделяющую его на водородную полость, сообщенную.с впускной системой, и пружинную полость, сообщенную с атмосферой, а гидридный аккумулятор снабжен перегородкой, раэделяющей его на пусковой и основной отсеки, сообщенные соответственно с перепускным клапаном и выпускной трубой, причем основной отсек снабжен обратным клапаном.1 1010Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателеям внутренне-.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 клапани к смесителю - через редуктор, источник водорода высокого давления и гидридный пусковой патрон, размещенный вгидридиом аккумуляторе водорода и соединенный с источником водорода высоко-,го давления через эапорный орган, и 15блок управления Я,В таких двигателях предпусковой подогрев гидридиого аккумулятора пройэводится путем подачи водорода от источника высокого давления к пусковому патро 20ну с развитой поверхностью теплообмена,В результате взаимодействия водородавысокого давления с гидридообразующимвеществом в пусковом патроне преисходитинтенсивное выделение тепла, которое Иь пользуется для обогрева всей массы гидридообразующего вещества в аккумулято-ре. Из гидридного аккумулятора водородпоступает через редуктор в смеситель,откуда водородовоэдушная смесь (или, ЭОбензоводородовоздушная смесь при работе двигателя на добавках водорода) поступает в двигатель. После запуска двигателя для обогрею гидридного аккумулятора используется теплота отработавших газов.Однако в известных двигателях призапуске пусковой патрон обогревает всюмассу находящегося в аккумуляторе гицрида, что приводит к значительному рассеиванию тепла и, как следствйе, к снижению количества пусковой порции водорода, а значит, к вагрудненному запускудвигателя. Кроме етого, при работе двигателя на основных режимах отсутствуетрегулирование подачи количества отработавших газов в гидридный аккумулятор взависимости от количества необходимогоВодоро и происходят неоптимальныйнагрев гидрида в аккумуляторе, резкиеколебания давления водорода в системеподачи двигателя, а также ненужныйнагрев аккумулятора при отсутствии внем водорода в случае работы двигателяне бензовоздушной смеси, Все ето приводит к снижению надежности системы.55Белью изобретения является облегчение запуска н повышение надежности двигателя,308 2Указанная 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 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 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 сообшена с атмосферой, а вторая - с гицридным аккумулятором через перепускной клапан, регулятор содержит подпружиненную диафрагму, кинематически связанную через блокирующее устройство с заклонками распределителя и разделяющую его на водородную полость, сообшенную с впускной системой, и пружинную полость, сообщенную с атмосферой, и гидридный аккумулятор снабжен перегородкой, разделяюшей его на пусковой 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 А на фиг. 2.Двигатель 1 внутреннего сгорания(фиг, 1) содержит впускную систему 2, подключающую его к гидридному 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 16 (например, электромагнитный клапан) .15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 10Перепускной клапан 9 и запорныйорган 16 соединены электрической цепьюс блоком 17 управления.Основной отсек 13 аккумулятора 3сообщен с впускной системой 2 черезобратный клапан 18,Узел 10 (фиг. 1) перепуска отработавших газов (фиг. 2) состоит из следующих основных частей; распределителя19, блокирующего .устройства 20, регулятора 21 и конечного выключателя 22.Распределитель 19 содержит две камеры 23 и 24, снабженные перепускными заклонками 25 и 26. Камера 24сообщена с атмосферой, а камера 25 с перепускным клапаном 9 (фиг.1) идалее с гидридным аккумулятором 3.Блокирующее устройство 20 (фиг,2)включает толкатель 27, который при псмощи штифта 28 соединен с вилкой 29;втулку 30, имеющую привод от ручногоуправления через трос 31; направляющиешпильки 32, ввернутые в пробку 33;поводок 34, кинематически связанный сперепускными заклонками 25 и 26, возвратные пружины 35.Вилка 29 с толкателем 27 могутперемещаться относительно втулки 30благодаря имеющимся пазам во втулке.Регулятор 21 состоит из корпуса 36,в котором расположена диафрагма 37 ипружина 38. По наружному диаметрудиафрагма прижимается к корпусу крышкой 39, а по внутреннему диаметру онасоединена со штоком 40 с помощьюпоршня 41, шайбы 42 и гайки 43, Полость 44, образованная крышкой 39 идиафрагмой 37, сообщается с водородноймагистралью системы питания двигателя.lВыходной конец штока является упоромдля включения конечного выключателя 22.Уплотнение штока 40 в крышке 39 осуществляется с помощью резинового колца 45 круглого сечения. Изменение натяжения пружины 38 осуществляется пробкой 33. Конечный выключатель 22 связан электрической цепью с блоком 17управления (фиг. 1).Работа описываемого двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом,При холодном пуске двигателя поворотом ключа в замке зажигания запорныйорган 16 (фиг.1) сообщает источник 15высокого давления водорода с пусковымпатроном 14.В результате взаимодействия водородавысокого давления с гидридообразующимвеществом в пусковом патроне 14 про 10308 4 исходит интенсивное выделение тепла,которое используется для обогрева гидрида в пусковом отсеке 12 аккумулятора 3,Из пускового отсека 12 аккумулятора 3 водород, выделившийся в результатеразложения гидрида при подводе теплотыот поверхности пускового патрона 14,поступает через редуктор 4 в смеситель 5, откуда водородовоздушная смесь (или бензоводородовоэдушная смесь нри работе двигателя на добавках водорода) поступает в двигатель 1 и в полость 44 (фиг, 2) регулятора 21. Давление водорода при атом незначительное и сила, действующая через мембрану, недостаточна для преодоления сопротивления пружин 38 и 35, При атом 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 гюрида 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 (фиг. 2)регулятора 21; диафрагма 37, сжимая пружину 38, перемещает шток 40 вместе с упором и освободившийся рычаг конечного выключателя 22 замыкает контакты. Сигнал от конечного выключателя 22 поступает в блок 17 (фиг,1) управления. Блок 17 включает перепускной клапан 9 и последний сообщает основной отсек 13 гидридного аккумулятора 3 с системой выхлопа двигателя.Таким образом, после запуска двигате ля и достижения заданной величины давления водорода во впускной системе 2,вся масса гидрида обогревается отработавшими газами, что приводит к более интенсивному выделению водорода. Повысившееся давление водорода во впускной системе приводит к дальнейшэму перемещению штока 40 регулятора 21Совокупность укаэанных преимуществ по сравнению с известными двигателями позволяет облегчить запуск двигателя, а также повысить надежность его работы. В 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 1 й величины, количество отработавших газов, поступающих в аккумулятор, увеличивается, а выбрасываемых в атмосферу - уменьшается. Таким образом, узел 10 (фиг.1) перепуска отработавших газов 1 ф за счет соответствующей регулировки отдельных элементов, напрамер зазора с, жесткости пружины 38 (фиг.2), позволяет на всех режимах работы двигателя поддерживать оптимальное количество й водорода, необходвюое для работы.В случае работы двигателя только в бензовоздушной смеси, т,е. когда израсходован запас водорода в гидридном аккумуляторе, во избежание ненужного ф нагрева и перегрева гидрида заслонки 25 и 26 распределителя 19 устанавливают с помощью блокируюшего устройства 20 в такое положение, когда выхлоп отработавших газов производится только в атмосферу. Это достигается воздействием на Ой бвтулку 30 через трос 31 ручного управления. Втулка 30, перемещаясь по шпилькам 32, увлекает вилку 29 с толкателеМ27 н поводком 34. Перепускные заслонки25 и 26 через кинематнческую связь устанавливаются в крайнее положение, когдапроходное сечение камеры 23 полностьюперекрыто, а камеры 24 - открыто. Наличие пускового отсека 12 с патроном 14позволяет эффективно использовать теплореакции сорбции водорода, протекающей впатроне в момент предпускового подогрева, а также предотвращает рассеиваниевыделившегося при этом тепла во всеймассе гидрида,содержащегося в аккумуляторе 3. Сразу же после запуска двигателя поток отработавших газов направляется в пусковой отсек, что позволяетэффективно испольэовать низкопотенциальное тепло отработавших газов для поддержания необходимого уровня десорбцнивородорода в ограниченном объеме пускового отсека аккумулятора, Это позволяетувеличить пусковую порцию водорода, чтоприводит к устойчивой работе двигателяпри запуске.1010308 и ю аатомми юлили мм Фаеежсю 1 Ф 8 Составитель В. Шилов актор О. Половка Текфед М, Костик Корректор Г, .Ога, Ужгород Сл, Проектная, 1 1 ате пиал ППП 2437/22 Тираж 548 В НИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушск