СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области машиностроения и в частности к двигателям внутреннего сгорания, таким как бензиновый двигатель, дизель, газовый двигатель с охлаждаемой системой рециркуляции отработавших газов, в которой имеется как минимум один теплообменник.
Как известно, система рециркуляции отработавших газов широко применяется для снижения токсичности отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в частности снижения окислов азота. Не редко в системах рециркуляции отработавших газов присутствует теплообменник (типа газ-жидкость), который снижает температуру отработавших газов, перепускаемых в систему впуска (патент FR 2935433 A1, МПК F01N 3/035, опубл. 05.03.2010 г., US 2010/0293922 A1). В таких конструкциях, в качестве теплоносителя для теплообменника используется жидкость из системы охлаждения двигателя.
Недостатками данных конструкций является неиспользование энергии отработавших газов: для повышения температуры теплоносителя в период, когда система рециркуляции отработавших газов не активна (клапан рециркуляции отработавших газов закрыт); для поддержания температуры теплоносителя в нужном интервале.
Технической задачей заявляемой полезной модели является уменьшение периода прогрева двигателя до рабочей температуры, поддержание температуры теплоносителя в необходимых пределах.
Решение задачи достигается тем, что силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, систему впуска свежего заряда, систему выпуска отработавших газов, систему охлаждения, контур рециркуляции отработавших газов, как минимум, с одним теплообменником типа газ-жидкость, согласно полезной модели дополнительно снабжена заслонкой, установленной в системе выпуска отработавших газов, обводным каналом с клапаном, размещенными между охладителем и клапаном рециркуляции отработавших газов.
Заявленное техническое решение позволяет дополнительно отводить некоторое количество теплоты от отработавших газов в теплоноситель (когда это необходимо).
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично представлена силовая установка.
Силовая установка содержит:
- двигатель внутреннего сгорания 3;
- систему впуска свежего заряда, содержащую канал впуска свежего заряда 13, через которую поступает свежий заряд (СЗ), дроссельную заслонку 12, впускной коллектор 16;
- систему выпуска отработавших газов, содержащую выпускной коллектор 4, заслонку 5, канал выпуска отработавших газов 6;
- контур рециркуляции отработавших газов (РОГ), содержащий канал отвода отработавших газов (ОГ) 7 из системы выпуска в охладитель 8 системы РОГ, клапан рециркуляции отработавших газов 11;
- обводной канал 10, который позволяет отводить ОГ из местоположения после охладителя 8 системы РОГ и перед клапаном 11 системы РОГ в канал 6 выпуска ОГ после заслонки 5, в обводном канале 10 установлен клапан 9;
- систему охлаждения, содержащую радиатор охлаждения 1, термостат 17, канал подвода 18 теплоносителя к водяному насосу 15 двигателя, отводящий тройник 14, служащий для отвода теплоносителя в канал 22, подводящий тройник 14′, служащий для подвода теплоносителя в канал 22, водяной насос 15, канал подвода теплоносителя 21 к двигателю, дополнительный насос 19, канал подвода теплоносителя 22 к охладителю 8, канал отвода теплоносителя 20 от охладителя 8, охладитель 8 системы рециркуляции отработавших газов, канал отвода теплоносителя 2 от двигателя 3.
Отводящий тройник 14, дополнительный насос 19, канал подвода теплоносителя 22 к охладителю системы рециркуляции отработавших газов, охладитель 8 системы рециркуляции отработавших газов, канал отвода теплоносителя 20 от охладителя 8 системы рециркуляции отработавших газов и подводящий тройник 14′ образуют контур охлаждения системы рециркуляции отработавших газов.
Силовая установка работает следующим образом.
Первый вариант работы.
Двигатель запущен и работает на холостом ходе (т.е. эффективная мощность равна нулю), температура теплоносителя двигателя ниже порогового значения (таким может быть, например, начальная температура, при которой используется система рециркуляции отработавших газов).
Теплоноситель циркулирует по малому кругу охлаждения, т.е. не сообщается с радиатором охлаждения 1. Теплоноситель двигается по каналу 18 к водяному насосу 15. В отводящем тройнике 14, часть теплоносителя поступает в контур охлаждения системы рециркуляции отработавших газов, с помощью дополнительного насоса 19 прокачивается по каналу 22 через теплообменник 8 системы РОГ. Заслонка 5 находится в закрытом состоянии, клапан 11 системы рециркуляции отработавших газов закрыт, клапан 9 открыт. Все отработавшие газы из выпускного коллектора 4 поступают в канал 7, протекают по охладителю 8 системы РОГ, отдавая тепло в теплоноситель, и по обводному каналу 10 через клапан 9, поступают в канал 6 выпуска отработавших газов. Подогретый теплоноситель по каналу 20, через подводящий тройник 14′ поступает в канал 22 и перемешивается с холодной частью теплоносителя, которая не попала в контур охлаждения системы рециркуляции отработавших газов. Далее водяным насосом 15 теплоноситель перекачивается через рубашку охлаждения двигателя 3 и по каналу 2 отвода теплоносителя от двигателя возвращается в термостат 17.
Второй вариант работы.
Двигатель запущен и работает при некоторой внешней нагрузке (т.е. эффективная мощность не равна нулю), температура теплоносителя двигателя ниже порогового значения.
Теплоноситель циркулирует по малому кругу охлаждения, т.е. не сообщается с радиатором 1. Теплоноситель двигается по каналу 18 к водяному насосу 15. В отводящем тройнике 14, часть теплоносителя поступает в контур охлаждения системы рециркуляции отработавших газов, с помощью дополнительного насоса 19 прокачивается по каналу 22 через теплообменник 8 системы РОГ. Заслонка 5 частично закрыта, клапан 11 системы рециркуляции отработавших газов закрыт, клапан 9 открыт. Часть отработавших газов из выпускного коллектора 4 поступают в канал отвода ОГ 7, протекают по охладителю 8 системы РОГ, отдавая тепло в теплоноситель, и по обводному каналу 10 через клапан 9, поступают в канал 6 выпуска отработавших газов. Подогретый теплоноситель по каналу 20, через подводящий тройник 14′ поступает в канал 22 и перемешивается с холодной частью теплоносителя, которая не попала в контур охлаждения системы рециркуляции отработавших газов. Далее водяным насосом 15 теплоноситель перекачивается через рубашку охлаждения двигателя 3 и по каналу 2 отвода теплоносителя от двигателя возвращается в термостат 17. Часть отработавших газов не попавшая в канал отвода ОГ 7, через заслонку 5 перетекает в канал выпуска отработавших газов 6.
Положение заслонки 5 выставляется таким образом, чтобы разница давлений во впускном коллекторе 4 и канале выпуска отработавших газов 6 была несущественной (т.е. дросселирование потока отработавших газов минимальное).
Третий вариант работы.
Двигатель запущен и работает на холостом ходу или при некоторой внешней нагрузке, температура теплоносителя ниже или выше порогового значения. Охлаждающая жидкость циркулирует по большому кругу охлаждения, т.е. сообщается с радиатором 1. При этом требуется повысить температуру теплоносителя.
Теплоноситель двигается от радиатора 1 по каналу 18 к водяному насосу 15. В отводящем тройнике 14, часть теплоносителя поступает в контур охлаждения системы рециркуляции отработавших газов, с помощью дополнительного насоса 19 прокачивается по каналу 22 через теплообменник 8 системы РОГ. Заслонка 5 частично закрыта, клапан 11 системы рециркуляции отработавших газов открыт (частично или полностью) или закрыт, клапан 9 открыт. Отработавшие газы из выпускного коллектора 4 поступают в канал отвода ОГ 7, протекают по охладителю 8 системы РОГ, отдавая тепло в теплоноситель. Далее часть потока отработавших газов, через клапан 11 системы РОГ (в случае если клапан 11 системы РОГ открыт) поступает в систему впуска СЗ, а оставшейся часть по обводному каналу 10 через клапан 9, поступают в канал выпуска отработавших газов 6.. Подогретый теплоноситель по каналу 20, через подводящий тройник 14′ поступает в канал 22 и перемешивается с холодной частью теплоносителя, которая не попала в контур охлаждения системы рециркуляции отработавших газов. Далее водяным насосом 15 теплоноситель прокачивается через рубашку охлаждения двигателя 3 и по каналу 2 отвода теплоносителя от двигателя возвращается через термостат 17 в радиатор 1. Часть газов не попавшая в канал отвода ОГ 7, через заслонку 5 перетекает в канал выпуска отработавших газов 6.
Положение заслонки 5 выставляется таким образом, чтобы повысить температуру охлаждающей жидкости с минимальным дросселированием потока отработавших газов. Клапан 11 системы РОГ занимает такое положение, при котором обеспечивается необходимый расход отработавших газов, перепускаемых во впускную систему.
Четвертый способ управления.
Двигатель запущен и работает на холостом ходу или при некоторой внешней нагрузке, температура теплоносителя выше порогового значения. Теплоноситель циркулирует по большому кругу охлаждения, т.е. сообщается с радиатором 1 и при этом не требуется работа силовой установки и системы охлаждения согласно изложенным выше вариантам (варианты 1-3).
Теплоноситель двигается от радиатора 1 по каналу 18 к водяному насосу 15. В отводящем тройнике 14, часть теплоносителя поступает в контур охлаждения системы рециркуляции отработавших газов, с помощью дополнительного насоса 19 прокачивается по каналу 22 через теплообменник 8 системы РОГ. При этом заслонка 5 полностью открыта, клапан 11 системы рециркуляции отработавших газов открыт (частично или полностью) или закрыт, клапан 9 закрыт. Отработавшие газы из выпускного коллектора 4 поступают в охладитель 8 системы РОГ, далее перетекают (только в том случае, когда клапан системы РОГ открыт) через клапан 11 системы рециркуляции отработавших газов в систему впуска. Подогретый теплоноситель по каналу 20, через подводящий тройник 14′ поступает в канал 22 и перемешивается с холодной частью теплоносителя, которая не попала в контур охлаждения системы рециркуляции отработавших газов. Далее водяным насосом 15 теплоноситель прокачивается через рубашку охлаждения двигателя 3 и по каналу 2 отвода теплоносителя от двигателя возвращается через термостат 17 в радиатор 1. Часть газов не попавшая в канал отвода ОГ 7, через заслонку 5 перетекает в канал выпуска отработавших газов 6 (при закрытом клапане 11 системы РОГ весь поток ОГ будет поступать в канал выпуска отработавших газов 6).
Заслонка 5 и клапан 9 могут приводиться в действие механическими (например, вакуумная диафрагма) или электрическими (например, шаговый двигатель или соленоид) устройствами. Положение заслонки 5 выставляется, основываясь на одном или нескольких параметрах: разряжение во впускном коллекторе 16; нагрузка на двигатель 3; частота вращения коленчатого вала; положение дроссельной заслонки 12 и т.п.
Для предотвращения перетекания охлаждающей жидкости из местоположения 14′ в местоположение 14, между ними (местоположения 14 и 14′) может размещаться клапан, позволяющий избежать указанную проблему.