BG112568A - Двигател с вътрешно горене с рекуперация на енергия чрез топлинен преобразувател - Google Patents

Abstract

Изобретението се отнася до ДВГРЕТП с универсална конструкция, която може да бъде използвана в автомобилостроенето, корабостроенето, селскостопански машини, авиационната промишленост и други. ДВГРЕТП включва цилиндрова глава 1, с клапанна група 2. Общият изпускателен колектор 3 е монтиран към изпарител 4, с разположени в него конус 9 и нагревател 24. Изпарител 4 подава образуваната пара през редуцил винтил за работно налягане 11 към клапанна група 2. От клапанна група 2 отработената пара минава през изход 23 и еднопосочен парен клапан 16 в топлообменник 17. Между топлообменник 17 и флуиден резервоар 19 е монтирана хидропомпа за ниско налягане 18. Изпарител 4 се захранва с флуид от флуиден резервоар 19, посредством хидропомпа за високо налягане 14 и флуидна дюза 13.

Description

ДВИГАТЕЛ С ВЪТРЕШНО ГОРЕНЕ С РЕКОПЕРАЦИЯ НА ЕНЕРГИЯ ЧРЕЗ ТОПЛИНЕН ПРЕОБРАЗУВАТЕЛ (ДВГРЕТП)

Изобретението се отнася до ДВГРЕТП, който може да намери приложение в автомобилостроенето, корабостроенето, селскостопански машини, авиационната промишленост и други.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИ КАТА

Известен е двигател с вътрешно горене, на който изпускателният колектор е вграден в цилиндровата глава, а водните магистрали, които охлаждат цилиндрите и главата, обикалят и изпускателните рънъри на колектора. Допускането на горещите изпускателни газове в такава близост до охладителната течност на двигателя, подпомага по-бързото загряване на двигателя, което от своя страна намалява износването и разхода на гориво. Когато двигателят достигне работна температура, процесът обръща посоката си и охладителната течност започва да охлажда изпускателните газове. Стандартният метод за понижаване на температурата на изпускателните газове е чрез обогатяването на горивната смес, което обаче има и своите недостатъци, а именно увеличен разход на гориво. По-ниската температура в изпускателните колектори помага за увеличаването на живота на катализатора, както и намаля неговата себестойност. Технологията има и няколко недостатъка. Един от тях е увеличеното натоварване на охладителната система, която трябва да е доста по-ефективна и да се справя с увеличените температури на течността. От друга страна, вграденият в главата изпускателен колектор прави невъзможно монтирането на тунинг части впоследствие. В този случай, монтирането на нов колектор би означавало пълно преработване на цилиндровата глава.

Известни са и двигатели с вътрешно горене, на които клапанната група се задвижва пневматично със сгъстени под високо налягане газове или флуиди. Предимствата им са, че ДВГ достига много високи обороти и обезпечава гъвкави настройки при всички режими на работа. Недостатъците са малък пробег, ограничен от количеството нагнетен предварително течен или газообразен флуид. Подобни ДВГ се използват предимно в моторспорт средите, където двигателите са разчетени за предварително определен пробег.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Задачата на изобретението е да се създаде конструкция на ДВГРЕТП с повишено КПД, с намалени азотни окиси и намалени въглеродни емисии, с увеличен живот и намалени размери и себестойност на катализатора, занижена изходяща температура от изпускателната система, липса на ангренажна система и разпределителни валове, по-ниско тегло, по-високи обороти на ДВГ, понижен център на тежестта, по-голяма гъвкавост на двигателя в различните работни диапазони.

Изходът на изпускателния колектор на ДВГРЕТП е свързан с входа на изпарител. Изпарителят се състои от външен и вътрешен кръг. Вътрешният кръг поема изгорените газове от ДВГ, като стените му поглъщат температурата и през изхода на изпарителя изгорелите газове преминават към катализатор и шумозаглушителите. Входът на изпрителя е разположен така, че изпарителят да усвои максимално температурата на изгорените газове. Външният кръг е оформен като резервоар за високо налягане, а към него са монтирани редуцилвинтили и една или повече дюзи за впръскване на флуид. Дюзата е монтирана във външния кръг така, че впръскания течен флуид максимално бързо да се изпари и да образува парно високо налягане във външния кръг на изпарителя. Изпарителят е сързан с резвоар за течен флуид, посредством хидропомпа за високо налягане и еднопосочен клапан с пропуск към дюзата. Изпарителят, през първи редуцил винтил и посредством прецесор, управлява клапанната група в цилиндровата глава. Втори редуцил винтил, настроен за оптимални стойности от изпарителя е монтиран към входа на топлообменник. Към същия вход на топлообменника и преди втори редуцил винтил е монтиран еднопосочен клапан от изхода на клапанната система с пропуск към топлообменника. Към изхода на топлообменника е монтирана хидропомпа за ниско налягане, която е свързана с резевоара за течен флуид.

ДВГРЕТП може да намери приложение както при ДВГ с принудително пълнене, така и при атмосферни такива.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИЕТО ФИГУРИ

ДВГРЕТП се пояснява с примери за конкретно пояснение с фиг. 1, която представлява разрез на цилиндровата глава, изпарителя, топлообменника и спомагателните им агрегати и фиг. 2, която представлява напречен разрез на изпарителя.

ПРИМЕРНО ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

ДВГРЕТП се състои от цилиндрова глава 1, към която е монтирана клапанна група 2. Към цилиндровата глава 1 е монтиран общ изпускателен колектор 3, свързан към изпарител 4. Изпарител 4 е оформен от външен кръг 6 и монтиран в него вътрешен кръг 5, като общия изпускателен колектор 3 преминава през входа 8 на изпарител 4 във вътрешния кръг 5. Изгорелите газове напускат изпарител 4 през изход 7. Изход 7 е свързн с катализатор 21, който преминава в шумозаглушител 22. Горният край на вътрешния кръг 5 е оформен като конус 9, а в изпарител 4 са оформени горен парен изход 10 и долен парен изход 25, с монтирани към тях редуцил винтил за работно налягане 11 и редуцил винтил за високо налягане 12. Към изпарител 4 е монтирана флуидна дюза 13. Флуидната дюза 13 е свързана чрез хидропомпа за високо налягане 14 към флуиден резервоар 19. Между флуидна дюза 13 и хидропомпа за високо налягане 14 е поместен еднопосочен флуиден клапан 15 с пропуск към дюза 13. Изход 23 на клапанна група 2 е монтиран към топлообменник 17, като между тях е разположен еднопосочен парен клапан 16 с пропуск към топлообменник 17. След топлообменник 17 и към него е монтирана хидропомпа за ниско налягане 18, която от своя страна е свързана с флуиден резервоар 19. На входа 20 на топлообменник 17 и преди еднопосочен парен клапан 16 е монтиран редуцил винтил за високо налягане 12 от парен изход 25. В конус 9 е поместен нагревател 24.

ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

ДВГРЕТП работи по следния начин: Изгорелите газове напускат цилинтрова глава 1 през общ изпускателен колектор 3, отдават своята температура във вътрешен кръг 5 на изпарител 4 през вход 8 на изпарителя 4 и напускат изпарител 4 през изход 7. След изход 7 изгорелите газове минават през катализатор 21 и шумозаглушител 22. От флуиден резервоар 19 флуида се подава чрез хидропомпа за високо налягане 14 на флуидна дюза 13 през едноспосочен флуиден клапан 15 с пропуск към дюза 13 върху конус 9 и върху нагревател 24. Образуваната пара във външен кръг 6 с високо налягане минава по парен изход 10 и през редуцил винтил за работно налягане 11 задвижва клапанна група 2. От изхода 23 на клапанна група 2, парата минава през еднопосочен парен клапан 16, постъпва в топлообменник 17, където охлажда и кондензира парата обратно в течност. Кондензираният флуид се изсмуква от хидропомпа за ниско налягане 18 и се подава обратно във флуиден резервоар 19. На входа 20 на топлообменник 17, през парен изход 25 се включва и редуцил винтила за високо налягане 12, който е предназначен да изпусне превишеното високо налягане от изпарител 4 и да го изпусне в топлообменник 17. Нагревател 24 служи за изпаряване на флуида при първоначално пускане на ДВГРЕТП, когато ДВГ все още е студен и няма парно налягане в изпарител 4. Работата на клапанна група 2 се управлява от микропроцесор с предварително зададен софтуер. ДВГРЕТП може да работи и с отворена система, т.е. отработеното парно налягане, сработило клапанна група 2, се изхвърля в атмосферата като пара. В този случай ДВГРЕТП работи без топлообменник 17, помпа за ниско налягане 18, редуцил винтиил 16, като в този случай е нужно периодично доливане на вода или друг флуид в резервоар 19. ДВГРЕТП може да се използва във всички видове бутални и ванкелови двигатели. Изпарител 4 може да бъде изпълнен по всякакъв друг начин, стига да усвоява максимално количество топлина и да образува достатъчно парно налягане. Изпарител 4 може да бъде вграден и в цилиндрова глава 1 или на всяко друго място с висока температура вътре или около ДВГ. Полученото по какъвто и да е начин парно налягане може да се използва за всички видове агрегати и спомагателни системи по превозните средства.

Claims (3)

1. ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

   1. ДВГРЕТП с монтирана в него клапанна група (2), захранвана от пара от изпарител (4), характеризираща се с това, че във вътрешната част на изпарител (4) е монтиран конус (9), а вътре във външен кръг (6) е монтирана флуидна дюза (13).
2. 2. ДВГРЕТП, съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че във вътрешната част на конус (9) е разположен нагревател (24).
3. 3. ДВГРЕТП, съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че след еднопосочен парен клапан (16) е монтиран топлообменник (17).