RU2208698C1

RU2208698C1 - Diesel engine with internal combustion starting engine

Info

Publication number: RU2208698C1
Application number: RU2002102157/06A
Authority: RU
Inventors: Г.П. Мицын; Е.А. Лазарев; А.Н. Лаврик; В.В. Шишков; А.М. Яковлев
Original assignee: Южно-Уральский государственный университет
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-07-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: according to proposed invention, part of oil pump delivery oil line driven by starting internal combustion engine is sunk in oil in sump of starting internal combustion engine, and suction oil line is arranged in space of deflector and pipeline delivering exhaust gases of starting internal combusting engine to sump of delivery oil line on section between oil pump and load throttle. Said valve connects space of delivery oil line with space of main oil line of diesel engine through check valve. Cooling liquid circulation pump driven by starting engine is installed in main line combining cooling system of stating engine and cooling system of diesel engine, and intake manifold of diesel engine is connected through controllable valve with exhaust manifold of starting engine. Moreover, delivery oil line communicates, through metering throttle, with additional oil channel, and space of starting engine sump communicates with space of diesel engine sump through drain channel. Suction oil line of oil pump is furnished with forced oil delivery device arranged in diesel engine sump. EFFECT: improved efficiency of utilization of power of starting engine. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к дизелям с пусковыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Изобретение может быть использовано для повышения эффективности предпускового разогрева дизеля путем использования энергетических ресурсов пускового двигателя. The invention relates to engine building, in particular to diesels with starting internal combustion engines (ICE). The invention can be used to increase the efficiency of preheating of a diesel engine by using the energy resources of the starting engine.

Известный дизельный двигатель с пусковым ДВС (заявка RU 93001080, F 02 N 7/00) снабжен теплообменником предпускового разогрева охлаждающей жидкости теплотой отработавших газов (ОГ) пускового ДВС, на выходе ОГ из теплообменника установлен трубопровод подачи части ОГ к обогреваемой главной масляной магистрали дизеля, оборудованной для этой цели дефлектором. При этом за счет нагружения пускового ДВС насосом прокачки охлаждающей жидкости и использования доли теплоты сгорания топлива в пусковом ДВС на разогрев охлаждающей жидкости, главной масляной магистрали и масла в поддоне картера дизеля повышается эффективность предпускового обогрева дизеля. Однако передача тепла от пускового ДВС в систему охлаждения дизеля при такой конструкции связана с потерями тепла, обусловленными низкой эффективностью теплообменника предпускового разогрева. The well-known diesel engine with a starting internal combustion engine (application RU 93001080, F 02 N 7/00) is equipped with a heat exchanger for preheating the cooling liquid with the exhaust gas (exhaust gas) heat of the starting internal combustion engine, at the exhaust gas outlet from the heat exchanger, a pipeline for supplying the exhaust gas to the heated main diesel oil line is installed, equipped with a deflector for this purpose. At the same time, by loading the starting internal combustion engine with a coolant pump and using a fraction of the heat of combustion of the fuel in the starting internal combustion engine to heat up the coolant, the main oil line and the oil in the oil sump, the efficiency of diesel pre-heating is increased. However, the heat transfer from the starting ICE to the diesel cooling system with this design is associated with heat losses due to the low efficiency of the preheating heat exchanger.

Наиболее близким к заявляемому является двигатель внутреннего сгорания ( 2088766), который содержит пусковой двигатель, приводящий масляный насос, в напорной магистрали которого установлен дроссель. На всасывающей магистрали насоса установлена масляная емкость с нагревательным элементом, подключенным к выпускной трассе выхлопных газов. В поддоне основного двигателя размещен теплообменник, подключенный к нагревательной магистрали и масляной емкости. При работе пускового двигателя масло, подогретое в емкости теплом выхлопных газов и дополнительно подогреваемое прокачкой через дроссель, циркулирует по замкнутому гидравлическому контуру, подогревая масло в поддоне теплом теплообменника. Однако при этом разогрев масла в поддоне основною двигателя происходит недостаточно быстро, что связано с низкой эффективностью и ограниченной мощностью теплообменников, а также с использованием дополнительного теплоносителя. Кроме того, конструкция двигателя значительно усложняется за счет установки теплообменников. Closest to the claimed is an internal combustion engine (2088766), which contains a starting engine that drives an oil pump, in the pressure line of which a throttle is installed. An oil tank with a heating element connected to the exhaust exhaust pipe is installed on the suction line of the pump. A heat exchanger connected to the heating line and oil tank is located in the main engine sump. When the starting engine is running, oil heated in the tank with warm exhaust gases and additionally heated by pumping through the throttle circulates through a closed hydraulic circuit, heating the oil in the sump with heat from the heat exchanger. However, at the same time, heating of the oil in the oil pan of the main engine is not fast enough, which is associated with low efficiency and limited power of the heat exchangers, as well as with the use of an additional coolant. In addition, the design of the engine is significantly complicated due to the installation of heat exchangers.

В основу предлагаемого изобретения положена техническая задача более полного использования энергетических ресурсов пускового ДВС, а именно теплоты, уносимой с выхлопными газами пускового ДВС, теплоты, отводимой маслом от деталей пускового ДВС, и теплоты, отдаваемой в охлаждающую среду. The basis of the invention is the technical problem of a more complete use of the energy resources of the starting ICE, namely the heat carried away with the exhaust gases of the starting ICE, the heat removed by the oil from the parts of the starting ICE, and the heat transferred to the cooling medium.

Эта задача решается тем, что в дизеле с пусковым двигателем внутреннего сгорания, содержащем механизм декомпрессии с приводом на клапаны механизма газораспределения, масляный насос с приводом от пускового двигателя, всасывающий и нагнетающий маслопроводы которого имеют выход в поддон картера дизеля, нагрузочный дроссель в нагнетающем маслопроводе, объединенную систему охлаждения дизеля и пускового ДВС, трубопроводы подачи отработавших газов пускового ДВС к поддону картера с дефлектором и во впускной коллектор дизеля, согласно изобретению часть нагнетающего маслопровода размещена в картере пускового двигателя ниже уровня масла, а всасывающий маслопровод размещен в пространстве дефлектора и трубопровода подачи отработавших газов пускового двигателя к поддону картера дизеля, в нагнетающем маслопроводе на участке между масляным насосом и нагрузочным дросселем установлен управляемый распределительный кран, соединяющий через обратный клапан полость нагнетающего маслопровода с полостью главной масляной магистрали дизеля, циркуляционный насос охлаждающей жидкости с приводом от пускового двигателя установлен в магистраль, объединяющую систему охлаждения пускового двигателя и систему охлаждения дизеля, а впускной коллектор дизеля через управляемый клапан сообщен с выпускным коллектором пускового двигателя. This problem is solved in that in a diesel engine with a starting internal combustion engine containing a decompression mechanism driven by valves of the gas distribution mechanism, an oil pump driven by a starting engine, the suction and discharge oil lines of which have an outlet to the oil pan, and the load throttle in the discharge oil line, the combined cooling system of the diesel engine and the starting internal combustion engine, the exhaust gas supply pipes of the starting internal combustion engine to the oil pan with the deflector and to the diesel intake manifold, according to the invention In accordance with the current requirements, a part of the injection oil line is located in the crankcase of the starting engine below the oil level, and the suction oil line is located in the space of the deflector and the exhaust pipe for the starting engine to the diesel oil sump; non-return valve cavity of the discharge oil line with the cavity of the main oil line of the diesel engine, coolant circulation pump driven by a prime mover mounted in the line, combining the starting of the engine cooling system and the cooling system of a diesel engine, and the intake manifold of a diesel engine through a controllable valve in communication with the exhaust manifold of the engine starter.

Другой особенностью изобретения является то, что нагнетающий маслопровод сообщен через дозирующий жиклер с дополнительным масляным каналом, содержащим, по меньшей мере, одно выходное отверстие, направленное на внутреннюю поверхность поршня пускового двигателя, а полость картера пускового двигателя сливным каналом сообщена с полостью картера дизеля. Another feature of the invention is that the injection oil line is communicated through a metering nozzle with an additional oil channel containing at least one outlet directed to the inner surface of the piston of the starting engine, and the cavity of the crankcase of the starting engine is connected to the crankcase cavity of the diesel engine by a drain channel.

Следующее отличие состоит в том, что всасывающий маслопровод масляного насоса содержит устройство принудительной подачи масла, расположенное в поддоне картере дизеля. Another difference is that the suction oil line of the oil pump contains a forced oil supply device located in the oil pan.

Это позволяет повысить температуру деталей дизеля, контактирующих с охлаждающей жидкостью, за счет повышения эффективности передачи тепла от пускового ДВС, позволяет на режиме прогрева пускового ДВС повысить температуру масла, находящегося в поддоне картера дизеля за счет подогрева картера выхлопными газами пускового ДВС, позволяет на режиме прокручивания коленчатого вала дизеля повысить температуру деталей дизеля, воспринимающих тепло от выхлопных газов пускового ДВС, проходящих через внутрицилиндровое пространство дизеля. This allows you to increase the temperature of diesel parts in contact with the coolant, by increasing the efficiency of heat transfer from the starting ICE, while heating the starting ICE, increasing the temperature of the oil in the oil pan by heating the crankcase with the exhaust gases of the starting ICE, allows the scroll mode crankshaft of a diesel engine to increase the temperature of diesel components that absorb heat from the exhaust gases of the starting internal combustion engine passing through the internal cylinder space of the diesel engine.

Кроме того, температура масла повышается за счет циркуляции масла через пусковой ДВС, где происходит передача тепла при непосредственном контакте с деталями пускового ДВС. При этом выполняется функция охлаждения поршневой группы во время работы пускового ДВС за счет подачи масла на внутреннюю поверхность поршня пускового двигателя. In addition, the oil temperature rises due to the circulation of oil through the starting ICE, where heat transfer occurs in direct contact with the parts of the starting ICE. In this case, the cooling function of the piston group during the operation of the starting ICE is performed by supplying oil to the inner surface of the piston of the starting engine.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструктивная схема дизеля с пусковым ДВС, на фиг.2 - схема сообщения картеров дизеля и пускового ДВС, на фиг.3 - схема расположения в картере дизеля устройства принудительной подачи масла. The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a structural diagram of a diesel engine with a starting internal combustion engine, Fig. 2 is a communication diagram of a crankcase of a diesel engine and a starting internal combustion engine, and Fig. 3 is a layout diagram of a forced oil supply device in a diesel crankcase.

В состав изобретения входят дизель 1, содержащий пусковой двигатель внутреннего сгорания 2, механизм декомпрессии 3, отдельный масляный насос 4, всасывающий 5 и нагнетающий 6 маслопроводы, нагрузочный дроссель 7, трубопровод 8 подачи ОГ пускового ДВС к поддону картера дизеля с дефлектором 9, трубопровод 10 подачи ОГ пускового ДВС во впускной коллектор 11 дизеля. Нагнетающий маслопровод снабжен управляемым распределительным краном 12, а также обратным клапаном 13. В магистраль 15, объединяющую систему охлаждения пускового двигателя и систему охлаждения дизеля, установлен циркуляционный насос 16 охлаждающей жидкости. Впускной коллектор дизеля сообщен с трубопроводом подачи ОГ пускового ДВС посредством управляемого клапана 17. The composition of the invention includes a diesel engine 1, containing a starting internal combustion engine 2, a decompression mechanism 3, a separate oil pump 4, a suction 5 and a pump 6 oil pipelines, a loading throttle 7, a exhaust gas supply pipe 8 for the starting internal combustion engine to the diesel engine sump with a deflector 9, pipeline 10 supply of exhaust gas of the starting engine to the intake manifold 11 of the diesel engine. The discharge oil line is equipped with a controlled distribution valve 12, as well as a non-return valve 13. In the line 15, which combines the cooling system of the starting engine and the cooling system of the diesel engine, a circulation pump 16 for the cooling liquid is installed. The diesel intake manifold is in communication with the exhaust gas supply pipe of the starting ICE via a controlled valve 17.

Нагнетающий маслопровод снабжен дозирующим жиклером 18, также нагнетающий маслопровод содержит дополнительный масляный канал 19 с направленным выходным отверстием 20. Полость картера пускового ДВС сообщена сливным каналом 21 с полостью картера дизеля. The injection oil line is equipped with a metering nozzle 18, and the injection oil line also contains an additional oil channel 19 with a directed outlet 20. The crankcase cavity of the starting ICE is communicated by a drain channel 21 with the cavity of the diesel crankcase.

Всасывающий маслопровод содержит устройство 22 принудительной подачи масла. The suction oil pipe includes a forced oil supply device 22.

Работа дизеля с пусковым ДВС осуществляется следующим образом. При запуске пускового ДВС 2 масло под воздействием разрежения во всасывающем маслопроводе 5, создаваемым масляным насосом 4, поступает из картера дизеля в картер пускового двигателя, при этом воспринимая тепло от ОГ пускового двигателя в дефлекторе 9 и трубопроводе 8 подачи ОГ к поддону дизеля. В картере пускового ДВС нагнетающий маслопровод 6 обогревается маслом, находящемся в масляной ванне. На режиме прогрева пускового ДВС масляный насос 4 подает масло через нагрузочный дроссель 7, дополнительно подогревая его и загружая пусковой ДВС, затем в картер дизеля. На режиме прокручивания коленчатого вала дизеля для снижения нагрузки на пусковой ДВС масло через управляемый распределительный кран 12, минуя дроссель 7, поступает в главную масляную магистраль дизеля. Обратный клапан 13 в нагнетающем маслопроводе предотвращает поступление масла в пусковой ДВС из главной масляной магистрали. При работе пускового двигателя циркуляционный насос 16 системы охлаждения подает нагретую охлаждающую жидкость в полость рубашки охлаждения дизеля, интенсифицируя процесс передачи теплоты, полученной от пускового ДВС, деталям дизеля. Отработавшие газы пускового ДВС на режиме прогрева пускового ДВС подаются в дефлектор 9, дополнительно подогревая всасывающий маслопровод 5 масляного насоса, расположенный в трубопроводе 8 подачи ОГ пускового ДВС к поддону дизеля. На режиме прокручивания коленчатого вала управляемый клапан 17 сообщает впускной коллектор 11 дизеля с трубопроводом 10, и отработавшие газы пускового ДВС поступают во внутрицилиндровое пространство дизеля. The operation of a diesel engine with an internal combustion engine is as follows. When starting the internal combustion engine 2, the oil under the influence of rarefaction in the suction oil line 5 created by the oil pump 4 enters from the crankcase of the diesel engine into the crankcase of the starting engine, while absorbing heat from the exhaust gas of the starting engine in the deflector 9 and the exhaust gas supply pipe 8 to the diesel sump. In the crankcase of the starting internal combustion engine, the discharge oil line 6 is heated by the oil in the oil bath. In the warm-up mode of the starting ICE, the oil pump 4 delivers the oil through the load inductor 7, additionally heating it and loading the starting ICE, then into the diesel crankcase. In the mode of scrolling the crankshaft of the diesel engine to reduce the load on the starting engine, the oil through the controlled distribution valve 12, bypassing the throttle 7, enters the main oil line of the diesel engine. The check valve 13 in the discharge oil line prevents oil from entering the starting internal combustion engine from the main oil line. When the starting engine is running, the circulation pump 16 of the cooling system delivers heated coolant to the cavity of the diesel cooling jacket, intensifying the process of transferring the heat received from the starting ICE to the parts of the diesel engine. The exhaust gases of the starting internal combustion engine in the warm-up mode of the starting internal combustion engine are supplied to the deflector 9, further heating the oil pump suction pipe 5 of the oil pump located in the exhaust gas supply pipe 8 of the starting internal combustion engine to the diesel sump. In the crankshaft scrolling mode, the controlled valve 17 informs the diesel intake manifold 11 with the pipeline 10, and the exhaust gases of the starting internal combustion engine enter the internal cylinder space of the diesel engine.

Сообщение картеров дизеля и пускового ДВС осуществляется с целью использования теплоты, отводимой в систему смазки пускового двигателя. Для этого через дозирующий жиклер 18 в нагнетающем маслопроводе 6 масло поступает в дополнительный масляный канал 19, а оттуда в картер пускового ДВС и циркулирует по смазочной системе, отводя тепло от деталей пускового ДВС. Через сливной канал 21 масло из картера пускового ДВС передается в поддон дизеля. Кроме того, выходное отверстие 20 масляного канала 19, число которых соответствует количеству цилиндров пускового ДВС, направлено на внутреннюю поверхность поршня пускового двигателя для его охлаждения. Communication of the crankcases of the diesel engine and the starting ICE is carried out with the aim of using the heat removed to the lubrication system of the starting engine. To do this, through the metering nozzle 18 in the pumping oil line 6, the oil enters the additional oil channel 19, and from there into the crankcase of the starting ICE and circulates through the lubrication system, removing heat from the parts of the starting ICE. Through the drain channel 21, oil from the crankcase of the starting ICE is transferred to the diesel sump. In addition, the outlet 20 of the oil channel 19, the number of which corresponds to the number of cylinders of the starting internal combustion engine, is directed to the inner surface of the piston of the starting engine to cool it.

Для обеспечения подачи масла к масляному насосу при понижении температуры окружающего воздуха в поддоне дизеля расположено устройство принудительной подачи 22. To ensure the supply of oil to the oil pump while lowering the ambient temperature, a forced feed device 22 is located in the diesel sump.

Изобретение решает задачу повышения эффективности предпускового разогрева дизеля, позволяет улучшить пусковые свойства дизеля и сократить время предпусковой подготовки. Кроме того, поднимается общий КПД пускового ДВС за счет утилизации теплоты, отводимой системой охлаждения, уносимой с отработавшими газами и передаваемой в смазочную систему. The invention solves the problem of increasing the efficiency of pre-start heating of a diesel engine, improves the starting properties of a diesel engine and reduces the time of pre-start preparation. In addition, the overall efficiency of the starting ICE rises due to the utilization of heat removed by the cooling system, carried away with the exhaust gases and transferred to the lubrication system.

Claims

1. A diesel engine with a starting internal combustion engine, comprising a decompression mechanism driven by valves of the gas distribution mechanism, an oil pump driven by a starting engine, a suction and discharge oil pipelines of the oil pump in communication with the sump of the diesel crankcase, a loading choke in the discharge oil pipe, an integrated diesel cooling system and starting engine, pipelines for supplying exhaust gases of the starting engine to the oil pan with a deflector and to the diesel intake manifold, characterized in that a part of the injection oil line is located in the crankcase of the starting engine below the oil level, and the suction oil line is located in the space of the deflector and the exhaust gas supply line of the starting engine to the oil pan; in the discharge oil line, a controllable distribution valve is installed between the oil pump and the load inductor, connecting it through the return valve cavity of the discharge oil pipe with the cavity of the main oil line of the diesel engine, the circulation pump of the coolant with starting from the starting engine is installed in the highway, combining the cooling system of the starting engine and the cooling system of the diesel engine, and the intake manifold of the diesel engine is connected via the controlled valve to the exhaust manifold of the starting engine.

2. The diesel engine according to claim 1, characterized in that the injection oil line is communicated through a metering nozzle with an additional oil channel containing at least one outlet directed to the inner surface of the piston of the starting engine, and the cavity of the crankcase of the starting engine is connected to the crankcase by a drain channel diesel engine.

3. The diesel engine according to claim 1 or 2, characterized in that the suction oil line of the oil pump comprises a forced oil supply device located in the oil pan of the diesel engine.