RU2466289C1 - Система для охлаждения свежего заряда и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск - Google Patents
Система для охлаждения свежего заряда и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск Download PDFInfo
- Publication number
- RU2466289C1 RU2466289C1 RU2011114599/06A RU2011114599A RU2466289C1 RU 2466289 C1 RU2466289 C1 RU 2466289C1 RU 2011114599/06 A RU2011114599/06 A RU 2011114599/06A RU 2011114599 A RU2011114599 A RU 2011114599A RU 2466289 C1 RU2466289 C1 RU 2466289C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- diesel engine
- heat
- exhaust gas
- supplied
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в дизельных установках судов водного транспорта. Система для охлаждения свежего заряда - наддувочного воздуха и отработавших газов судового дизеля (1), подаваемых на впуск, содержит: выхлопной (3), всасывающий (5) и рециркуляционный (4) трубопроводы, заслонку (11), утилизационный котел (2), абсорбционную холодильную машину (31), потребитель холода (12), блок управления (24), датчики температуры (23) и нагрузки (21), датчик положения (84) заслонки (11), элементы подачи и управления теплоносителей и хладоносителей, теплообменники отработавших газов (7) и свежего заряда (6) - наддувочного воздуха. Теплообменник отработавших газов (7) установлен на рециркуляционном (4) трубопроводе. Теплообменник свежего заряда (6) установлен на всасывающем (5) трубопроводе. Теплообменники отработавших газов (7) и свежего заряда (6) имеют возможность подключения к абсорбционной холодильной машине (31). Хладоноситель может подаваться в теплообменники (7, 6) через электронные трехходовые краны (18, 19), в зависимости от нагрузки дизеля (1). Технический результат заключается в увеличении количества воздуха, поступающего в цилиндры, и в снижении температур рабочего цикла и тепловых нагрузок дизеля при форсировании его по наддуву. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано дизельными установками судов водного транспорта.
Известно изобретение «Система регулирования температуры наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания» [1]. Изобретение содержит турбокомпрессор, систему охлаждения, газораспределитель отработавших газов, теплообменник, блок управления, элементы автоматики, емкость с жидким хладагентом.
Данное изобретение позволяет эффективно регулировать температуру наддувочного воздуха при переменных нагрузках работы дизеля. Однако изобретение имеет ряд недостатков.
При эксплуатации дизеля в теплое время года или в южных регионах система охлаждения не обеспечивает поддержания заданной температуры. В этом случае для поддержания заданной температуры в работу включается емкость с жидким хладагентом, что создает проблемы по эксплуатации данного изобретения, а именно: приходится менять емкость с новой порцией хладагента. Кроме того, в современных дизелях для улучшения их показателей предусматривается дополнительный впуск отработавших газов (ОГ) по системе рециркуляции. При этом известно, что применение «холодной» рециркуляции с точки зрения токсичности ОГ дизеля более эффективно, так как уменьшается подогрев воздушного заряда от ОГ и улучшается наполнение цилиндров свежим зарядом. Кроме того, охлаждение перепускаемых ОГ приводит к снижению температур цикла и, следовательно, к уменьшению эмиссии NOx. Однако в данном изобретении охлаждение ОГ не предусмотрено.
Наиболее близким техническим решением является «Устройство для рециркуляции отработавших газов судового дизеля» [2]. Устройство содержит всасывающий, выхлопной трубопроводы и рециркуляционный канал. На рециркуляционном канале установлен термоэлектрический охладитель, который охлаждает отработавшие газы при их переходе от выхлопного трубопровода до всасывающего трубопровода.
Основным недостатком данного патента является низкий КПД термоэлектрического охладителя, в связи с этим трудно достичь требуемого параметра при охлаждении ОГ. Кроме того, в устройстве не предусмотрено охлаждение температуры наддувочного воздуха.
Заявляемое изобретение решает задачу создания системы для охлаждения свежего заряда - наддувочного воздуха и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск.
Техническим результатом, достигаемым при этом, является охлаждение свежего заряда - наддувочного воздуха до заданного значения, а также охлаждение ОГ при их подаче от выхлопного трубопровода во впускной трубопровод.
Технический результат достигается тем, что известная система, содержащая выхлопной, всасывающий, рециркуляционный трубопроводы; заслонку с электрическим приводом; утилизационный котел; абсорбционную холодильную машину; потребитель холода; блок управления; датчики температуры и нагрузки; датчик положения заслонки; элементы подачи и управления теплоносителей и хладоносителей дополнительно содержит теплообменники отработавших газов и свежего заряда - наддувочного воздуха, установленные на рециркуляционном, всасывающем трубопроводах с возможностью подключения к абсорбционной холодильной машине. Кроме того, система дополнительно содержит два электронных трехходовых крана, вход первого патрубка первого электронного трехходового крана подключен к абсорбционной холодильной машине, выход: второй патрубок связан с теплообменником свежего заряда - наддувочного воздуха; третий патрубок связан с первым патрубком второго электронного трехходового крана; а выход второго электронного трехходового крана: второй патрубок связан с теплообменником отработавших газов, третий патрубок - с потребителем холода.
Предлагаемая система для охлаждения свежего заряда - наддувочного воздуха и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск, представлена на фигуре и содержит: дизель 1; утилизационный котел 2; выхлопной трубопровод 3; рециркуляционный трубопровод 4; всасывающий трубопровод 5; теплообменники 6, 7; электродвигатель 8; механическую связь 9; редуктор 10; заслонку 11; потребитель холода 12; теплообменник 13; электрические насосы 14, 15, 16, 17; электронные трехходовые краны 18, 19; трехходовой кран 20; датчик нагрузки 21; датчики температуры 22, 23; датчик положения 84 заслонки 11; блок управления 24; блок сравнения 25, 27, 29; задатчики 26, 28, 30; абсорбционную холодильную машину (АБХМ) 31, включающую в себя: абсорбер 32, генератор 33, испаритель 34, конденсатор 35, электрический насос 36, регулирующие вентили 37, 38; канал отработавших газов 39; канал подачи свежего заряда - наддувочного воздуха и отработавших газов 40; каналы теплоносителя 41, 42; каналы охлаждающей воды 43, 44, 45, 46; каналы хладоносителя 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55; каналы забортной воды 56, 57, 58; каналы хладагента 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65; каналы подачи электроэнергии 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73; каналы подачи электрических сигналов 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82.
На канале отработавших газов 39 установлен утилизационный котел 2, в котором происходит нагрев теплоносителя до 95-100°С и его циркуляция через насос 14, канал 41, генератор 33, канал 42.
Теплота, полученная в утилизационном котле 2, позволит использовать на судне абсорбционную бромистолитиевую холодильную машину 31. Эта машина может быть использована для охлаждения рабочих систем судового дизеля и других судовых потребителей и имеет ряд преимуществ:
- отсутствие движущихся частей;
- бесшумность работы;
- возможность работы за счет утилизации теплоты дизеля;
- экономия топливно-энергетических ресурсов, при этом энергия расходуется только на работу насосов.
Теплообменник 6 установлен на всасывающем трубопроводе 5, который может быть выполнен любой конструкции. В корпусе теплообменника 6 предусмотрены сверления, по которым проходит хладоноситель и, в результате теплообмена со свежим зарядом - наддувочным воздухом после компрессора, его температура доводится до заданного значения.
Теплообменник 7 установлен на рециркуляционном трубопроводе 4. Аналогично теплообменнику 6 в результате теплообмена теплообменника 7 с отработавшими газами, проходящими по рециркуляционному трубопроводу 4, их температура понижается до заданного значения.
В качестве потребителя холода 12 может быть любая рабочая система дизеля или другой объект судна, например судовой кондиционер.
Заслонка 11 служит для регулирования количества подачи отработавших газов в зависимости от нагрузки дизеля по заданной программе. С помощью заслонки 11 устанавливается количество перепускаемых ОГ во всасывающий трубопровод 5.
Датчик положения 84 заслонки 11 позволяет повернуть ее в нужное положение в зависимости от нагрузки дизеля, в результате чего регулируется подача требуемого количества ОГ. Следует учитывать, что при организации рециркуляции ОГ наблюдается снижение концентрации кислорода в ОГ, что может привести к ухудшению топливной экономичности и заметному росту концентрации в ОГ продуктов неполного сгорания топлива, поэтому перепуск ОГ следует осуществлять на режимах с нагрузкой, не превышающей 75% от номинальной.
Теплообменник 13 служит для подачи холодной воды в абсорбер 32, конденсатор 35 и охлаждается забортной водой.
Система для охлаждения свежего заряда - наддувочного воздуха и отработавших газов работает следующим образом.
После запуска дизеля 1 система начинает работать (фиг.). От датчика нагрузки 21 подается сигнал по каналу 74 в задатчик 26, где формируется сигнал в соответствии с заданным законом перемещения заслонки согласно нагрузке и по каналу 75 поступает на блок сравнения 25. Одновременно от датчика заслонки 84 сигнал по каналу 83 поступает в блок сравнения 25, определяющий фактическое положение заслонки 11. Сопоставляя эти сигналы, в блоке сравнения 25 происходит формирование сигнала. Полученный сигнал по каналу 76 поступает в блок управления 24, который подает электроэнергию по каналу 66 и с помощью двигателя 8 перемещает заслонку 11 в требуемое положение.
Таким образом, происходит требуемый перепуск ОГ по рециркуляционному трубопроводу 4 во всасывающий трубопровод 5.
Одновременно начинает работать утилизационный котел 2. Нагретый до 95-100°С теплоноситель насосом 14 по каналу 41 подается на АБХМ 31, которая начинает работать.
Хладагент испаряется при понижении давления в испарителе 34, данный процесс сопровождается поглощением теплоты. В результате хладоноситель, поступивший по каналу 47 в испаритель 34, охлаждается и по каналу 48 насосом 17 подается по каналу 49 к электронным трехходовым кранам 18, 19. Пары хладагента от испарителя 34 по каналу 60 поступают в абсорбер 32, в котором поглощаются слабым раствором бромистого лития. Выделяющаяся при этом теплота охлаждается водой, поступающей по каналу 43, и отводится по каналам 44, 46 в теплообменник 13. Крепкий раствор с высокой концентрацией бромистого лития насосом 36 по каналу 62 поступает в генератор 33, где за счет подвода теплоты теплоносителем по каналу 41 крепкий раствор кипит.
Хладагент поступает под большим давлением по каналу 65 в конденсатор 35. Обедненный абсорбент по каналу 63 через регулирующий вентиль 37 и по каналу 64 возвращается в абсорбер 32.
В конденсаторе 35 хладагент переходит в жидкую фазу с выделением теплоты. Эта теплота охлаждается холодной водой, поступающей по каналу 45, и отводится по каналу 46 в теплообменник 13. Жидкий хладагент из конденсатора 35 через канал 59, регулирующий вентиль 38 поступает в испаритель 34, после чего начинается новый цикл.
Охлажденный теплоноситель в испарителе 34 по каналам 48, 49 поступает к электронному трехходовому крану 18. Электронный трехходовой кран 18 производит распределение потока хладоносителя согласно патенту 2270923 [3] следующим образом.
Сигнал от датчика нагрузки 21 подается на задатчик 28, где формируется сигнал в соответствии с заданным законом и по каналу 81 поступает в блок сравнения 27. Одновременно в блок сравнения 27 поступает сигнал от датчика температуры 23. Сопоставляя сигналы, поступающие от датчика температуры 23 и задатчика 28, в блоке сравнения происходит вычисление регулирующего сигнала, который по каналу 82 поступает в блок управления 24. Далее блок управления 24 подает электроэнергию по каналу 72 на электронный трехходовой кран 18. При этом открывается канал 52, на теплообменник 6 подается требуемое количество хладоносителя и происходит охлаждение свежего заряда - наддувочного воздуха во всасывающем трубопроводе 5 до заданного значения, а хладоноситель по каналам 53, 47 возвращается в АБХМ 31. При работе дизеля на частичных нагрузках канал 52 полностью закрывается и охлаждение свежего заряда - наддувочного воздуха прекращается.
Конструкция электронного трехходового крана 18 выполнена таким образом, что другая часть хладоносителя поступает по каналу 50 в электронный трехходовой кран 19.
Распределение хладоносителя и охлаждение газов в рециркуляционном трубопроводе 4 происходит следующим образом.
Сигнал от датчика нагрузки 21 по каналу 74 подается на задатчик 30, и обработанный сигнал подается по каналу 78 на блок сравнения 29, сюда же по каналу 77 поступает сигнал от датчика температуры 22. В блоке сравнения 29 происходит сравнение этих сигналов, и сигнал рассогласования подается по каналу 79 на блок управления 24, который подачей электроэнергии на электронный трехходовой кран 19 управляет открытием (закрытием) канала 51 и подачей хладоносителя на теплообменник 7 и, в результате теплообмена теплообменника 7 с ОГ, в рециркуляционном канале 4 происходит охлаждение ОГ. Осуществив теплообмен в теплообменнике 7, хладоноситель по каналу 47 возвращается в АБХМ 31.
При повышении нагрузки выше 75% блок управления 24 подачей электроэнергии на электронный трехходовой кран 19 закрывает канал 51 и прекращается охлаждение ОГ в теплообменнике 7. Другая часть хладоносителя по каналу 54 поступает в потребитель холода 12 для выполнения своего задания. После него хладоноситель по каналам 55, 47 возвращается в АБХМ 31.
Система для охлаждения свежего заряда - наддувочного воздуха и ОГ судового дизеля, подаваемых на впуск в цилиндры дизеля, позволяет охлаждать ОГ и свежий заряд - наддувочный воздух с помощью АБХМ в результате утилизации теплоты ОГ дизеля. Охлаждение ОГ позволит увеличить длительность задержки воспламенения, уменьшить скорость тепловыделения и значительно снизить выброс эмиссии NOx.
Эффективным охлаждением свежего заряда - наддувочного воздуха решается не только проблема увеличения количества воздуха, поступающего в цилиндры, но и проблема снижения температур рабочего цикла и тепловых нагрузок дизеля при форсировании его по наддуву.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет поддерживать оптимальные рабочие параметры систем во всех режимах работы дизеля и будет способствовать получению значительного экономического эффекта и формированию комплексных систем автоматизации судов водного транспорта.
Источники информации
1. Патент РФ №2251021, F02N 17/047. Система регулирования температуры наддувочного воздуха ДВС/В.Н.Тимофеев, А.М.Юферов, A.M. Поздеев; опубл. 27.04.2005.
2. Патент РФ №69925, F02G 5/00, F01K 15/04. Устройство для рециркуляции отработавших газов судового дизеля/В.Н.Тимофеев, Д.В.Тимофеев; опубл. 10.01.2008.
3. Патент РФ №2270923, F01P 7/16. Электрический термостат / В.Н.Тимофеев, Н.П.Кузин, А.Н.Краснов; опубл. 27.02.2006.
Claims (2)
1. Система для охлаждения свежего заряда - наддувочного воздуха и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск, содержащая выхлопной, всасывающий, рециркуляционный трубопроводы; заслонку с электрическим приводом; утилизационный котел; абсорбционную холодильную машину; потребитель холода; блок управления; датчики температуры и нагрузки; датчик положения заслонки; элементы подачи и управления теплоносителей и хладоносителей, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит теплообменники отработавших газов и свежего заряда - наддувочного воздуха, установленные на рециркуляционном, всасывающем трубопроводах с возможностью подключения к абсорбционной холодильной машине.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит два электронных трехходовых крана, вход первого патрубка первого электронного трехходового крана подключен к абсорбционной холодильной машине, выход: второй патрубок связан с теплообменником свежего заряда - наддувочного воздуха; третий патрубок связан с первым патрубком второго электронного трехходового крана; а выход второго электронного трехходового крана: второй патрубок связан с теплообменником отработавших газов, третий патрубок - с потребителем холода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114599/06A RU2466289C1 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Система для охлаждения свежего заряда и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011114599/06A RU2466289C1 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Система для охлаждения свежего заряда и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2466289C1 true RU2466289C1 (ru) | 2012-11-10 |
Family
ID=47322322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011114599/06A RU2466289C1 (ru) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Система для охлаждения свежего заряда и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2466289C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546135C2 (ru) * | 2013-07-09 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Система регулирования температуры воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания |
RU214584U1 (ru) * | 2022-04-07 | 2022-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" | Устройство для воздухоснабжения судового дизеля |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU74962A1 (ru) * | 1947-04-11 | 1948-11-30 | Б.А. Русанов | Способ увеличени мощности поршневых двигателей внутреннего сгорани |
FR2718189A1 (fr) * | 1994-03-30 | 1995-10-06 | Kheiri Abdelhamid | Procédé pour l'augmentation de la puissance et l'amélioration du rendement des moteurs à combustion interne turbocompressés ou non. |
JP2000045870A (ja) * | 1998-08-03 | 2000-02-15 | Tokyo Gas Co Ltd | 内燃機関とその制御方法 |
RU2232912C2 (ru) * | 2001-12-06 | 2004-07-20 | Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод" | Способ работы и устройство поршневого двигателя внутреннего сгорания с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу |
RU69925U1 (ru) * | 2007-09-26 | 2008-01-10 | Виталий Никифорович Тимофеев | Устройство для рециркуляции отработавших газов судового дизеля |
-
2011
- 2011-04-13 RU RU2011114599/06A patent/RU2466289C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU74962A1 (ru) * | 1947-04-11 | 1948-11-30 | Б.А. Русанов | Способ увеличени мощности поршневых двигателей внутреннего сгорани |
FR2718189A1 (fr) * | 1994-03-30 | 1995-10-06 | Kheiri Abdelhamid | Procédé pour l'augmentation de la puissance et l'amélioration du rendement des moteurs à combustion interne turbocompressés ou non. |
JP2000045870A (ja) * | 1998-08-03 | 2000-02-15 | Tokyo Gas Co Ltd | 内燃機関とその制御方法 |
RU2232912C2 (ru) * | 2001-12-06 | 2004-07-20 | Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод" | Способ работы и устройство поршневого двигателя внутреннего сгорания с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу |
RU69925U1 (ru) * | 2007-09-26 | 2008-01-10 | Виталий Никифорович Тимофеев | Устройство для рециркуляции отработавших газов судового дизеля |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546135C2 (ru) * | 2013-07-09 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Система регулирования температуры воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания |
RU214584U1 (ru) * | 2022-04-07 | 2022-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" | Устройство для воздухоснабжения судового дизеля |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5325254B2 (ja) | 定置用内燃機関の吸気冷却装置 | |
KR101310963B1 (ko) | 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감 장치 | |
US20120234266A1 (en) | Split Cooling Method and Apparatus | |
KR20130122946A (ko) | 내연기관의 배기가스 터보차저 | |
RU2466289C1 (ru) | Система для охлаждения свежего заряда и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск | |
CN203824151U (zh) | 一种lng动力船舶的lng冷能利用装置 | |
RU108107U1 (ru) | Система для охлаждения свежего заряда и отработавших газов судового дизеля, подаваемых на впуск | |
CN105863804A (zh) | 一种采用电控辅助水泵的发动机冷却系统 | |
CN103370524A (zh) | 用于具有废气再循环系统的内燃机的冷却循环回路和用于运行具有这种冷却循环回路的内燃机的方法 | |
JP2017120067A (ja) | 車両用冷却システムの制御装置 | |
JP6490924B2 (ja) | 冷熱源システム | |
CN105927349A (zh) | 一种采用延迟循环流路的发动机冷却系统 | |
US20150121866A1 (en) | Rankine cycle mid-temperature recuperation | |
RU217073U1 (ru) | Устройство для преобразования тепловой энергии системы охлаждения главного судового дизеля в электрическую энергию | |
RU187571U1 (ru) | Система регулирования температуры наддувочного воздуха судового двигателя внутреннего сгорания | |
CN212253784U (zh) | 一种lng动力船舶冷藏用冷能利用系统 | |
RU122126U1 (ru) | Силовая установка | |
CN105927350A (zh) | 一种采用电控辅助水泵的发动机冷却系统 | |
CN102980322A (zh) | 风冷氨吸收式柴油机排气多功能制冷系统 | |
RU162436U1 (ru) | Устройство охлаждения судового дизеля | |
RU2546135C2 (ru) | Система регулирования температуры воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания | |
RU46049U1 (ru) | Энергетическая установка | |
KR20120096812A (ko) | 선박용 증기 순환 시스템 | |
CN115790007A (zh) | 有机朗肯循环余热回收与超低温冷冻耦合系统及控制方法 | |
RU56327U1 (ru) | Устройство для исследования способов повышения эффективности работы судовых энергетических установок |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150414 |