Система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания (варианты). Патент подогрев двигателя

Система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания (варианты)

Изобретение может быть использовано в автохозяйствах, гаражах, стоянках автомашин типа ГАЗ — «Волга» и ВАЗ — «Жигули». Система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания содержит электроподогреватель охлаждающей жидкости в виде корпуса с терморегулятором и с патрубками, подключенными соответственно к термостату, радиатору и насосу прокачки охлаждающей жидкости, при этом корпус снабжен крышкой с уплотнением. В крышке смонтирован уплотнительный узел в виде втулки с буртиком, шайбы, гайки и прокладки, при этом втулка жестко связана с нагревательным элементом. После подключения к электросети и разогрева нагревательным элементом до заданной температуры охлажденной жидкости, поступающей из радиатора в полость корпуса, она термосифонным способом подается к термостату. Рассмотрен вариант, в котором корпус подогревателя выполнен с одним патрубком и его диаметр соответствует технологическому отверстию под заглушку блока цилиндров. Системы безопасные, экологически чистые и простые в изготовлении и эксплуатации. Изобретения обеспечивают безопасный, экологически чистый предпусковой подогрев двигателя. 2 с. и 1 з. п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано в автохозяйствах, гаражах, стоянках автомашин.

Известен водяной отопительный прибор типа 268.04, содержащий двигатель отопительного прибора, топливный насос, ребристый теплообменник с водяной рубашкой, термостат перегрева, реле контроля пламени, камеру сгорания, испаритель.

Водяной отопительный прибор представляет собой работающий независимо от автомобильного двигателя автономный агрегат, который для обеспечения работы соединяется с системой охлаждения, топливной системой и электрооборудованием автомобиля. Кроме отопления кабины автомобиля и пассажирского салона и обдува (обогрева) стекол автомобиля прибор предназначен для подогрева и поддержания в прогретом состоянии двигателя автомобиля с водяным охлаждением. Прибор включается и выключается с помощью выключателя или таймера. (Webasto Thermosysteme GmbH, Тур 268.04, Тур 268.07 «Водонагреватели». Инструкция по эксплуатации, 10/1992). Однако такой монтаж прибора очень сложный, для установки и настройки требуется специалист высокой квалификации и специальное диагностическое оборудование. Стоимость прибора и его установка соизмерима со стоимостью автомобиля.

Известен предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащий котел с камерой сгорания и установленный в ней корпус распылителя, насос подачи топлива к распылителю, вентилятор, связанный с камерой сгорания через магистраль подачи воздуха, и насос прокачки охлаждающей жидкости, установленный на валу электродвигателя. Кроме этого, он снабжен генератором низкотемпературной плазмы с анодом и катодом, а второй выполнен в виде электрода, размещенного в полом керамическом изоляторе, прикрепленном к корпусу распылителя и снабженном отверстием, связывающим через трубку полость керамического изолятора с магистралью подачи воздуха (патент РФ 2039307, МКИ 6 F 02 N 117/02, 10.07.95 г., Волжское объединение «АвтоВАЗ»).

Такая конструкция предпускового подогревателя значительно проще предыдущего водяного отопительного прибора, но все-таки значительно сложна и дорогостояща.

С целью упрощения конструкции известно устройство для подвода тепла к охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, содержащее подогреватель с теплоносителем, имеющий камеру сгорания для газообразного или жидкого топлива и теплообменник для передачи тепла к охлаждающей жидкости, и переходный элемент для распределения теплоносителя, размещенный между подогревателем и блоком двигателя и сообщенный с камерой сгорания, при этом теплообменник выполнен в виде металлической крышки, установленной между блоком двигателя и переходным элементом, выполненным в виде чашеобразной оболочки, жестко связанной с камерой сгорания и закрепленной непосредственно на внешней стенке блока двигателя с возможностью теплообмена между отработавшими газами и охлаждающей водой (патент РФ 1834983, МКИ 5 F 02 N 17/04, 23.03.87, ЛАНГГЕН ХЕРБЕРТ (DЕ).

Однако такая конструкция неудобна и требует использования газообразного или жидкого топлива, что небезопасно в условиях закрытого помещения, например гаража, к тому же выделяются вредные продукты сгорания.

Известна система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания, снабженного масляным картером, содержащая подогреватель охлаждающей жидкости, блок управления, источник напряжения, с целью расширения функциональных возможностей, она снабжена подогревателем масла, расположенным в картере двигателя и выполненным в виде поверхностно-распределительного термозависимого электронагревателя, подогреватель охлаждающей жидкости выполнен в виде трубчатого электронагревателя и блок управления снабжен усилителем, пороговым элементом и двумя уравновешивающими резисторами (патент РФ 2041382, МКИ 6 F 02 N 17/04, F 01 М 5/02, 10.08.95 г., Белорусский аграрный Технический Университет).

Использование известной системы предпускового подогрева требует постоянного ухода, контроля и регулировок. К тому же большое количество деталей и механизмов в системе снижает надежность и долговечность при постоянном использовании.

Задачей изобретения является создание экологически чистой системы предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания, простой в эксплуатации, повышенной надежности, недорогой, пожаро- и взрывобезопасной.

Технический результат заключается в том, что конструкция автоматически поддерживает температуру нагрева охлаждающей жидкости и обеспечивает предпусковой подогрев двигателя без переделок его системы охлаждения, к тому же в любом удобном для водителя месте.

Для достижения указанного технического результата в системе предпускового подогрева ДВС, снабженного термостатом, радиатором и насосом прокачки охлаждающей жидкости, содержащей электроподогреватель в виде корпуса с крышкой, терморегулятора, нагревательного элемента, уплотнений между крышкой и корпусом и нагревательным элементом и крышкой, источник электропитания, электроподогреватель установлен на ДВС с возможностью использования его отверстий, корпус электроподогревателя снабжен тремя патрубками для присоединения соответственно к радиатору, термостату и насосу прокачки охлаждающей жидкости, при этом в крышке электроподогревателя размещен уплотнительный узел в виде втулки с буртиком, шайбы, гайки и вышеупомянутого уплотнения, а втулка уплотнительного узла жестко связана с нагревательным элементом.

Признаки, отличающие предлагаемую систему предпускового подогрева ДВС от наиболее близкой к ней известной по патенту 2041382 (прототип), характеризуют наличие трех патрубков электроподогревателя, установку электроподогревателя на ДВС и использование его отверстий без переделок и новой врезки, что значительно облегчают монтаж системы и подключение патрубков к термостату, радиатору и водяному насосу ДВС преимущественно на автомашинах типа ГАЗ — «Волга».

Снабжение крышки электроподогревателя уплотнительным узлом позволяет жестко связать нагревательный элемент с втулкой крышки и повысить надежность конструкции.

Система экологически чистая, простая в эксплуатации при повышенной надежности и безопасности.

По второму варианту.

Известно устройство для подвода тепла к охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, содержащее подогреватель с теплоносителем, имеющий камеру сгорания для газообразного или жидкого топлива и теплообменник для передачи тепла к охлаждающей жидкости, и переходный элемент для распределения теплоносителя, размещенный между подогревателем и блоком двигателя и сообщенный с камерой сгорания, при этом теплообменник выполнен в виде металлической крышки, установленной между блоком двигателя и переходным элементом, выполненным в виде чашеобразной оболочки, жестко связанной с камерой сгорания и закрепленной непосредственно на внешней стенке блока двигателя с возможностью теплообмена между отработавшими газами и охлаждающей жидкостью (патент РФ 1834983, МКИ 5 F 02 N 17/04, 23.03.87, ЛАНГГЕН ХЕРБЕРТ (DЕ).

Однако такая конструкция неудобна и требует использования газообразного или жидкого топлива, что к тому же и небезопасно в условиях закрытого помещения, например гаража, при выделении продуктов сгорания.

Известна система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания, снабженного масляным картером, содержащая подогреватель охлаждающей жидкости, блок управления, источник напряжения, с целью расширения функциональных возможностей она снабжена подогревателем масла, расположенным в картере двигателя и выполненным в виде трубчатого электронагревателя, и блок управления снабжен усилителем, пороговым элементом и двумя уравновешивающими резисторами (патент РФ 2041382, МКИ 6 F 02 N 17/04, F 01 М 5/02, 10.08.95 г. , Белорусский аграрный Технический Университет).

Использование известной системы предпускового подогрева охлаждающей жидкости требует постоянного ухода, контроля и регулировок. К тому же большое количество деталей и механизмов в системе снижает надежность и долговечность при постоянном использовании.

Задачей изобретения является создание экологически чистой системы предпускового подогрева ДВС, простой в эксплуатации, повышенной надежности, недорогой, пожаро- и взрывобезопасной.

Для достижения указанного технического результата в системе предпускового подогрева ДВС, снабженного блоком цилиндров с полостью рубашки, содержащей электроподогреватель охлаждающей жидкости, выполненный в виде корпуса с крышкой, терморегулятора, нагревательного элемента и уплотнений между крышкой и корпусом и нагревательным элементом и крышкой, источник напряжения, электроподогреватель установлен на ДВС с возможностью использования технологического отверстия под заглушку блока цилиндров, а корпус электроподогревателя снабжен соединяющим его с полостью рубашки патрубком с уплотнением и диаметром, соответствующим диаметру вышеупомянутого технологического отверстия, и фиксирующим элементом, при этом крышка электроподогревателя снабжена уплотнительным узлом в виде втулки с буртиком, шайбы, гайки и вышеупомянутого уплотнения, причем втулка уплотнительного узла жестко связана с нагревательным элементом.

Фиксирующий элемент выполнен в виде шпильки с центрирующей пластиной, уплотнения, гайки и шайбы.

Признаки, отличающие предлагаемую систему предпускового подогрева ДВС от наиболее близкой к ней системе по патенту 2041382 (прототип), характеризуют установку электроподогревателя на ДВС и использование технологического отверстия под заглушку блока цилиндров без переделок и новой врезки, облегчая монтаж системы и подключение патрубка непосредственно в полость рубашки ДВС преимущественно на автомашинах типа ВАЗ -«Жигули».

Снабжение крышки электроподогревателя уплотнительным узлом позволяет жестко связать нагревательный элемент с втулкой крышки и повысить надежность и безопасность конструкции.

Конструкция фиксирующего элемента позволяет быстро и надежно закрепить электроподогреватель на ДВС.

Оба варианта относятся к объектам одного вида, имеют одинаковое назначение и обеспечивают получение одного и того же технического результата. Таким образом, удовлетворяют требованию единства изобретения.

Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что изобретение отвечает критериям «новизна» и «существенные отличия».

На чертеже представлены два варианта исполнения системы предпускового подогрева ДВС: на фиг.1- общий вид системы с подключением электроподогревателя по первому варианту; на фиг.2 — электроподогреватель в разрезе; на фиг. 3 — общий вид системы с подключением электроподогревателя по второму варианту; на фиг.4 — вид А на фиг.3.

По первому варианту.

Система предпускового подогрева двигателя 1 (фиг.1), снабженного термостатом 2, радиатором 3 и насосом 4 прокачки охлаждающей жидкости, содержит электроподогреватель 5 охлаждающей жидкости в виде корпуса 6 (фиг.2) с патрубками 7, 8, 9 (фиг.1 и 2). Патрубок 7 подключен к термостату 2, патрубок 8 — к радиатору 3, патрубок 9 — к насосу 4 прокачки охлаждающей жидкости. Все три патрубка предусматривают присоединение к соответствующим местам крепления с последующей затяжкой хомутами.

Корпус 6 (фиг. 2) снабжен крышкой 10 с уплотнением 11 между ними, а в крышке 10 смонтирован уплотнительный узел в виде втулки 12 с буртиком, шайбы 13, поджимной гайки 14 и уплотнения 15.

Втулка 12 жестко связана, например, пайкой с нагревательным элементом 16.

В полости над крышкой 10 установлен терморегулятор 17 с подключением его и нагревательного элемента 16 к электросети 18 (220 V). В целях безопасности корпус 6 снабжен защитным кожухом 19.

На автомашине, например, ГАЗ — «Волга» ослабляются три хомута патрубков, убирается тройник и вместо него подключается система предпускового подогрева. Три патрубка 7, 8, 9 корпуса 6 электроподогревателя 5 присоединяются к термостату 2, радиатору 3 и насосу 4 прокачки охлаждающей жидкости. Причем электроподогреватель устанавливается до термостата.

Терморегулятор 17 устанавливается на заданную температуру разогрева нагревательного элемента 16 и после подключения к источнику напряжения 18 начинается процесс нагрева нагревательным элементом 16 охлаждающей жидкости, поступающей из радиатора 3 в полость корпуса 6 электроподогревателя 5.

Циркуляция нагретой охлаждающей жидкости осуществляется термосифонным способом и подается к термостату. Процесс предварительного подогрева охлаждающей жидкости ДВС автоматически поддерживается до заданной температуры.

Система предпускового подогрева ДВС 1 (фиг.3), снабженного блоком цилиндров с полостью 20 рубашки, содержит электроподогреватель 21, выполненный аналогично электроподогревателю 5 (фиг.1) по первому варианту, с таким же нагревательным элементом 16 (фиг.2, 3), жестко связанным с втулкой 12 уплотнительного узла в крышке 10, терморегулятором 17 и подключением к источнику напряжения 18.

Разница состоит в том, что корпус 22 (фиг.3) электроподогревателя 21 выполнен с одним патрубком 23 и его диаметр d соответствует технологическому отверстию блока цилиндров ДВС.

Патрубок 23 снабжен уплотнением 24.

Кроме того, в корпусе 22 расположен фиксирующий элемент в виде шпильки 25 с центрирующей пластиной 26 (фиг.3, 4), длина которой несколько превышает диаметр патрубка 23 и, соответственно, диаметр технологического отверстия.

Фиксирующий элемент проходит через внутренний объем корпуса 22 (фиг.3) и крышку 10 и в верхней части снабжен уплотнением 27, шайбой 28 и гайкой 29.

Система предпускового подогрева ДВС работает следующим образом.

На ДВС автомашины, например, ВАЗ без переделок или иного вмешательства используется технологическое отверстие под заглушку блока цилиндров. В него вставляется патрубком 23 электроподогреватель 21 системы предпускового разогрева ДВС непосредственно в полость 20 рубашки блока цилиндров, но предварительно в технологическое отверстие наклонно заводится фиксирующий элемент, заправляется центрирующая пластина 26 фиксирующего элемента и затягивается гайкой 29, уплотняя одновременно соединения: крышка 10 — шпилька 25 и корпус 22 электроподогревателя 21 — корпус ДВС 1 и закрепляя электроподогреватель 21 на корпусе ДВС 1.

Читайте так же:  Неподписанный работником трудовой договор: причины и правовые последствия. Если не подписан трудовой договор работником

После этого задается режим нагрева, и система подключается к источнику напряжения 18. Начинается процесс нагрева нагревательным элементом 16 охлаждающей жидкости и циркуляции ее в полость 20 рубашки блока цилиндров.

Процесс предварительного подогрева охлаждающей жидкости ДВС автоматически поддерживается до заданной температуры.

Системы предварительного подогрева ДВС показали себя надежными, безопасными, экологически чистыми и простыми в изготовлении и эксплуатации.

1. Система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания, снабженного термостатом, радиатором и насосом прокачки охлаждающей жидкости, содержащая электроподогреватель охлаждающей жидкости, выполненный в виде корпуса с крышкой, терморегулятора, нагревательного элемента и уплотнений между крышкой и корпусом и нагревательным элементом и крышкой, источник напряжения, отличающаяся тем, что электроподогреватель установлен на двигателе внутреннего сгорания с возможностью использования его отверстий, корпус электроподогревателя снабжен тремя патрубками, один из которых подключен к радиатору, а два других патрубка присоединены соответственно к термостату и насосу прокачки охлаждающей жидкости, при этом крышка электроподогревателя снабжена уплотнительным узлом в виде втулки с буртиком, шайбы, гайки и вышеупомянутого уплотнения, причем втулка уплотнительного узла жестко связана с нагревательным элементом.

2. Система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания, снабженного блоком цилиндров с полостью рубашки, содержащая электроподогреватель охлаждающей жидкости, выполненный в виде корпуса с крышкой, терморегулятора, нагревательного элемента и уплотнений между крышкой и корпусом и нагревательным элементом и крышкой, источник напряжения, отличающаяся тем, что электроподогреватель установлен на двигателе внутреннего сгорания с возможностью использования технологического отверстия под заглушку блока цилиндров, а корпус электроподогревателя снабжен соединяющим его с полостью рубашки патрубком с уплотнением и диаметром, соответствующим диаметру вышеупомянутого технологического отверстия, и фиксирующим элементом, при этом крышка электроподогревателя снабжена уплотнительным узлом в виде втулки с буртиком, шайбы, гайки и вышеупомянутого уплотнения, причем втулка уплотнительного узла жестко связана с нагревательным элементом.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде шпильки с центрирующей пластиной, гайкой, шайбой и уплотнением.

К проблеме оптимизации теплового состояния ДВС в условиях отрицательных температур окружающей среды: концепция и технология Текст научной статьи по специальности « Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Робустов Валентин Валентинович, Ненишев Анатолий Степанович

В статье обсуждается проблема зимней эксплуатации автотранспортной техники является весьма актуальной для российской федерации, более 80% территории которой расположено в зоне холодного климата.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Робустов Валентин Валентинович, Ненишев Анатолий Степанович

The problems of optimization of the heat state of internal combustion engine under conditions of negative temperatures of environment conception and technology.

In the article the new conceptual approach to the problem is formulated. By engine working the existing system of thermoregulation does not secure the optimal temperature of coolant at the level of 85 90 °C. The authors offer to increase the level of heat state of the engine owing to the band electric oil heaters, coolant and fuel heaters.

Текст научной работы на тему «К проблеме оптимизации теплового состояния ДВС в условиях отрицательных температур окружающей среды: концепция и технология»

?Реконструкция топливной системы тепловоза ТЭМ-2 для работы на смеси сжиженного газа, дизельного топлива и присадки выполняется на станции Рубцовск ЗападноСибирской железной дороги.

Гаэотопливная (газодизельная) смесь приготавливается на пункте экипировки маневровых тепловозов при использовании стандартного оборудования и баллонов. Технико-экономические предпосылки, некоторые результаты экспериментов и обоснование выполнены авторами ранее [7]. Поставщик, оптовые и закупочные цены и объемы на топливо, а также оборудование будут конкретно определяться после ходовых испытаний тепловоза.

1. Ведрученко В. Р. О методах оценки воспламеняемости топлив в дизелях // Омский научный вестник. Выпуск девятый: Омск, ОмГТУ, 1999. С. 50-52.

2. Семенов Б. Н. Применение сжиженного газа в судовых дизелях. Л.: Судостроение. 1969.176 с.

3. Мамедова М. Д. Работа дизеля на сжиженном газе. М: Машиностроение, 1980.149 с.

4. Смайлис В. И. Малотоксичные дизели. Л.: Машиностроение, 1972.12В с.

В. В. РОБУСТОВ, А. С. НЕНИШЕВ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Многочисленными исследованиями и наблюдениями установлено, что тепловой режим ДВС при массовой эксплуатации в условиях отрицательных температур является пониженным относительно оптимального.

По данным, приведенным в [1], 95% двигателей легковых автомобилей переохлаждается в течение 90% времени их работы. И хотя это относится к двигателям начала 70-х годов, проблема нереохлаждения ДВС не решена до настоящего времени. Работа двигателей на пониженных тепловых режимах приводит к ухудшению качества сгорания топлива, увеличению его расхода, повышению токсичности выбросов, возрастанию интенсивности износа деталей цилиндрово-поршневой группы (ЦПГ) и кривошипно-шатунного механизма (КШМ): при температуре охлаждающей жидкости (ОЖ) 40″С износы гильз цилиндров возрастают вчетверо, а при температуре ОЖ 50°С — вдвое [2,3]. По данным [26] при снижении температуры охлаждающей жидкости с 80°С до 40°С

5. Боксерман Ю. И., Мкртычан Я. С., Чириков К. Ю. Перевод транспорта на газовое топливо. М.: Недра, 1988. 224 с.

6. Гладков О. А., Лерман Е. Ю. Создание малотоксичных дизелей речных судов. Л.: Судостроение, 1990.112 с.

7. Сковородников Е. И., Панькин Е. В. Оценка эффективности перевода транспортных дизелей на газодизельное топливо // Повышение надежности и экономичности дизельного подвижного состава: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2000. С. 69 — 79.

ВЕДРУЧЕНКО Виктор Родионович, д.т.н., профессор кафедры «Теплоэнергетика» ОмГУПС. ВОЛОДИН Александр Иванович, д.т.н., профессор, академик АТ РФ, первый проректор, проректор по учебной работе, кафедра «Локомотивы» ОмГУПС. ДАНКОВЦЕВ Вячеслав Тихонович, к.т.н., доцент кафедры «Локомотивы» ОмГУПС.

КРАЙНОВ Василий Васильевич, преподаватель кафедры «Теплоэнергетика» ОмГУПС.

ПАНЬКИН Евгений Викторович, директор дорожных ремонтно-механических мастерских ст. Рубцовск ЗападноСибирской ж.д.

объемное содержание оксида углерода в отработавших газах (ОГ) увеличивается в 1,5-2 раза, а углеводородов (С„Нт)-наЮ%.

Первейшим требованием к системе охлаждения (СО) является требование»поддерживать тепловое состояние двигателя в определенных пределах при заданных условиях эксплуатации» [4], а входящие в СО технические средства регулирования тепловой эффективности СО, в свою очередь, должны «обеспечивать автоматическое поддержание теплового состояния двигателя в заданных пределах при любых скоростных и нагрузочных режимах его работы и любых температурах окружающей среды (в расчетном диапазоне)» [4]. СО должна также обеспечивать «быстрый прогрев двигателя после пуска» и «исключать опасность размораживания радиатора во время работы двигателя» [4].

Однако, как было показано выше, традиционные системы охлаждения отечественных ДВС с заданными им функциями не справляются.

К ПРОБЛЕМЕ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ДВС В УСЛОВИЯХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: КОНЦЕПЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ_

В СТАТЬЕ ОБСУЖДАЕТСЯ ПРОБЛЕМА ЗИМНЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ ЯВЛЯЕТСЯ ВЕСЬМА АКТУАЛЬНОЙ ДЛЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ, БОЛЕЕ 80% ТЕРРИТОРИИ КОТОРОЙ РАСПОЛОЖЕНО В ЗОНЕ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА.

Существует целый ряд причин, приводящих к переохлаждению двигателя в зимний период. Первая и наиболее важная из них — это существующая концепция регулирования теплового состояния ДВС, которую можно выразить одним словом — «охлаждение». Реализующая данную концепцию технология направлена на охлаждение двигателя стой разницей, что она воздействует лишь на интенсивность охлаждения двигателя и не направлена на оптимизацию его теплового состояния во всех реальных условиях.

Другой причиной, приводящей к переохлаждению двигателя в определенных условиях, является принятая методика расчета системы охлаждения. Так, за расчетную температуру воздуха при проектировании СО принимают +40°С. Если же двигатель предназначен для работы в особо тяжелых условиях, то за расчетную принимают температуру +50°С. Однако указанные температуры не являются достаточно обоснованными, т.к. не учитывается работа двигателя при низких отрицательных температурах, поэтому в зимний период эксплуатации часто наблюдается переохлаждение двигателей, системы охлаждения которых созданы без учета условий эксплуатации двигателя при низких температурах [3].

Наибольшее распространение в отечественных автотракторных двигателях получили системы жидкостного охлаждения закрытого типа, радиаторные. В классификации по признаку используемых теплоносителей, точнее будет называть эти СО — воздушно-жидкостного охлаждения, т.к. вода в радиаторе охлаждается воздухом [5].

Принципиальное многообразие этих систем невелико: наиболее характерны следующие 3 типа систем охлаждения (рис. 1):

1. Замкнутая с разделяющим 2-клапанным терморегулятором;

2. Замкнутая с одноклапанным терморегулятором.

3. Замкнутая со смешивающим 2-клапанным терморегулятором.

Рис. 1. Основные типовые схемы систем охлаждения автотракторных ДВС:

а) замкнутая с разделяющим 2-клапанным терморегулятором; 6) замкнутая с одноклапанным терморегулятором; в) замкнутая со смешивающим 2-клапанным терморегулятором.

О • двигатель, Н — насос, В — вентилятор, Т — теплообменник, РО — регулирующий орган.

Во всех этих схемах использован метод регулирования температуры охлаждающей жидкости способом перепуска.

Недостатком способа перепуска является то, что при низких температурах воздуха через радиатор пропускается мало воды, вследствие чего она может замерзнуть. Частично этот недостаток преодолевается установкой жалюзи, которые прикрывают часть радиатора, тем самым снижают его эффективность.

Способ перепуска’ нашел наибольшее распространение в автотракторных ДВС, однако присущие ему недостатки приводят к переохлаждению двигателя в определенных условиях терморегулирования, а использование

термостатов, уменьшающих циркуляцию жидкости в системе, не исключает возможности переохлаждения двигателя [1].

Таким образом, из вышеизложенного следует, что ни одна из существующих схем автотракторных систем охлаждения не обеспечивает оптимального теплового состояния двигателя и не отвечает современным требованиям [5], а сама концепция и технология регулирования теплового состояния ДВС охлаждением требуют пересмотра и совершенствования.

В мировой практике создания новых конструкций ДВС и совершенствования работы их систем охлаждения имеется целый ряд новых технических решений, повышающих эффективность регулирования теплового состояния двигателей в условиях отрицательных температур и не допускающих их длительного переохлаждения.

Так, одно из таких технических решений реализовано на чешских автобусах «Кароса», где эта задача решается посредством использования подогревателя-отопителя фирмы «ЕЬегэрасИег» (Германия), жидкостная система которого объединена с системой охлаждения двигателя. Благодаря циркуляции нагретой в теплообменнике подогревателя жидкости по объединенному контуру исключается переохлаждение двигателя при любых температурах окружающего воздуха от 0°С и ниже и любых режимах работы двигателя [6].

Использование данного метода исключения переохлаждения двигателей на отечественных автомобилях для эксплуатационных режимов распространения не получило. Однако, для предпусковой подготовки двигателей некоторых автомобилей при отрицательных температурах такие подогреватели-отопители находят применение («Гидроник» той же фирмы и т.п.), несмотря на имеющиеся у них недостатки: дороговизна, дополнительный расход топлива, длительное время подогрева, не эффективный подогрев масла в картере, пожароопасность.

Для подогрева охлаждающей жидкости в двигателях, особенно легковых автомобилей, находят применение и электрические подогреватели различного назначения, конструкций и уровня напряжения: 12,24,36,220 В. Питание электроподогревателей от внешнего источника с напряжением 36,220 В делает возможным их применение лишь для предпусковой подготовки двигателя [7, 8, 9] автомобиля, стоящего у сетей внешнего электроснабжения, при этом повышаются требования к электробезопасности.

Находят применение на автомобилях и двигателях всевозможные электрические подогреватели, питаемые и от источников бортовой сети.

Согласно патенту США № 4971576 2-х-точечный электроподогреватель состоит из 2-х тепловыделяющих элементов (ТЭ), ввертываемых в гнезда стенки поддона картера или (и) блока цилиндров ДВС [10]. Выделяемая ими теплота используется для подогрева масла и охлаждающей жидкости. В последние годы такие подогреватели ОЖ появились на рынке автокомпонентов РФ в больших количествах.

Система разогрева холодного ДВС с жидкостным охлаждением предложена в патенте № 396810 (Австрия). Она содержит электронагревательное устройство с электронасосом, работающим от АКБ [11]. При прогреве нагреваемая жидкость циркулирует по малому контуру с отключенным радиатором.

Из отечественных изобретений известны патенты РФ №№ 2006598 и 2078979 на ленточные электрические беспригарные подогреватели моторного масла и дизельного топлива оригинальной разработки — компактные и эффективные [24].

Имеется целый ряд других патентов и изобретений, направленных на улучшение работы систем охлаждения в условиях отрицательных температур.

‘ Примечание. Из других способов регулирования известны: а) способ дросселирования расхода жидкости через насос, б) способ обвода, когда часть воды, подаваемой в теплообменник, направляется в обвод его (на слив в открытых системах), в) способ воздействия на производительность насоса или вентилятора.

В патенте США № 5275538 предложен водяной насос с электроприводом для ДВС [12]. Отсутствие прямой зависимости привода насоса от коленвала (КВ) двигателя позволяет оптимизировать циркуляцию жидкости в СО в зависимости от нагрузки и температуры ОЖ в конкретных условиях.

Много патентов и изобретений предлагают технические решения по независимому (от коленвала) приводу вентилятора системы охлаждения.

Патент США № 5180279 предлагает электрический привод вентилятора автомобильного ДВС, а а с. № 1713893 -гидромотор-вентилятор [13,14].

Для подогрева охлаждающей жидкости в радиаторе с целью исключения «прихватки» радиатора, ускорения прогрева жидкости после пуска двигателя, а также в режиме «горячий резерв» среди патентов и изобретений имеется целый ряд оригинальных технических решений.

Читайте так же:  Бланк товарного чека. Требования к товарным чекам ип

Так, заявка Великобритании № 2242260 предлагает небольшой закрытый электрический нагревательный элемент (НЭ), располагаемый внутри радиатора или снаружи его. Питание НЭ осуществляется от АКБ или внешнего вспомогательного источника. Управление — со щитка приборов или дистанционное [15].

A.c. № 1590581 СССР содержит описание радиатора, в нижнем коллекторе которого вмонтировано теплообменное устройство, позволяющее подогревать охлаждающую жидкость теплотой отработавших газов (ОГ) [16].

В патенте № 147153 (ПНР, 1989г.) предлагается подогреватель ОЖ от ОГ, проходящих через газожидкостный теплообменник после пуска двигателя для ускорения выхода его на нормальный тепловой режим [17].

Оригинальный и простой способ подогрева радиатора теплым воздухом от работающего двигателя предложен в а с. № 1774059 (1992 г.). При этом устанавливают на прогретом двигателе вместо штатного ремня вентилятора вспомогательный ремень, располагаемый на шкивах в виде восьмерки: теплый воздух от двигателя направляется на радиатор и отогревает его [18].

Говоря об устройствах и методах совершенствования работы системы охлаждения автомобильных ДВС, нельзя не упомянуть и о совершенно новых из них, получивших реальное распространение в последние годы. Речь идет о так называемых «аккумуляторах тепла» или «тепловых аккумуляторах» (ТА). ТА представляет собой устройство накопления и сохранения на определенное время тепловой энергии от работающего двигателя, которая затем будет использована для подогрева систем охлаждения и запуска холодного двигателя. Техническое исполнение ТА может быть самым различным, начиная от самого простого в виде большого термоса, сохраняющего тепло помещенной в него ОЖ, а перед пуском двигателя отдающего его в систему охлаждения, разогревая ее [19].

В более сложных ТА используются вещества, которые при нагреве от ОЖ в теплообменнике запасают тепловую энергию, а затем при охлаждении переходят через точку фазового перехода, сохраняя скрытую теплоту. Выделение этой теплоты происходит при подаче электрического тока на электроды, помещенные в этот раствор, когда происходит обратный фазовый переход охлаждающая жидкость в системе охлаждения проходит через теплообменник и нагревается [19]. Такое устройство описано в пат. США № 5954119, в нем использован раствор натрийацетатгидрата, который при охлаждении переходит через точку фазового перехода при +58°С [20].

Заканчивая обзор новых технических решений по совершенствованию работы систем охлахедения автомобильных ДВС, вернемся к его началу, где было отмечено, что использование питания электрических подогревателей от внешней сети с напряжением 36, 220В ограничивает возможности их распространения лишь на режимы предпусковой подготовки двигателя. Использование напряжения питания 12В при повышенной мощности подогревателя

требует увеличения сечения питающих проводов и усиленной арматуры.

Компромиссным решением данной задачи является, на наш взгляд, устройство, предложенное в пат. США № 5975058, где электрическая система управления пуском холодного двигателя содержит контур, преобразующий напряжение от АКБ 12В до уровня 40В, что значительно упрощает все питающие цепи и сам электронагреватель [21 ].

Проведенный анализ показывает, что для совершенствования работы систем охлаждения автомобильных ДВС имеется огромный выбор технических решений, дело за их внедрением и широким использованием в автомобилях массового производства.

Нами разрабатывается и предлагается перспективная концепция и технология оптимизации теплового состояния ДВС при отрицательных температурах воздуха на основе последних мировых достижений науки и техники и собственных разработок и исследований.

Разработана технологическая схема совершенствования систем охлаждения автотракторных ДВС (рис. 2).

С учетом этой схемы были проанализированы реализованные функции современных систем охлаждения отечественных ДВС и не реализованные, но необходимые функции систем охлаждения.

Среди реализованных функций СО можно назвать следующие; 1 )хранение запаса ОЖ в СО; 2) охлаждение цилиндров (блока и головки); 3)сбростепла в радиаторе; 4) ускорение прогрева двигателя после пуска (за счет работы термостата); 5) циркуляция ОЖ в СО (принудительная); 6)распределение жидкости между малым и большим кругами; 7) управляемое сообщение с атмосферой (защита от повышения давления и разряжения); 8)компенсация объема ОЖ в СО двигателя (для СО с расширительными бачками); 9) подогрев впускного коллектора (послепусковой, на ряде двигателей).

Как видим, реализованные функции практически не направлены на обеспечение оптимального теплового состояния двигателя, особенно в условиях отрицательных температур.

Такое направление можно заметить среди известных, но не реализованных функций. К ним относятся: 1) предпусковой и послепусковой дополнительный подогрев ОЖ в головке и блоке; 2) предпусковой и послепусковой дополнительный подогрев ОЖ в радиаторе; 3) предотвращение размораживания радиатора; 4) предотвращение переохлаждения двигателя; 5) оптимизация температуры ОЖ; 6) накопление и хранение тепла до следующего пуска холодного двигателя (аккумуляторы тепла); 7) независимый привод вентилятора (реверсируемый); 8) независимый привод насоса СО и некоторые другие.

Эти функции способствуют повышению эффективности и надежности работы системы охлаждения двигателя на любых режимах его работы и мы предлагаем их использовать в разрабатываемой нами концепции и технологии путем введения в конструкцию двигателя новых нетрадиционных технических средств и расширения функции традиционных авто-компонентов.

Конкретно, с целью ускорения достижения оптимальной температуры двигателя до и после его пуска, а также в условиях, когда штатная система охлаждения с функцией оптимизации теплового состояния двигателя не справляется, предлагается использовать дополнительные источники тепла, в том числе, тепло отработавших газов и тепло, рассеиваемое двигателем в воздух.

В качестве дополнительных источников тепла нами предлагаются эф-фективные и экономичные ленточные подогреватели моторного масла, топлива и охлаждающей жидкости [24, 28,29, 30].

Комплексную систему охлаждения с дополнительными источниками теплоиспользования, приборами контроля и управления предлагаем называть «системой оптимизации теплового состояния» ДВС.

Хранение запаса охлаждающей жидко ста

Охлаждение цилиндров, блока и головки

Сброс тепла в радиаторе

Ускорение прогрева после пуска

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе

Распределение жидкости между малым и большим коугом

Подогрев впускного коллектора после лгу ска

Сообщение с атмосферой

Компенсация объма жидкости в системе

Подогрев жидкости в гпттвке и блоке

Подогрев жидкости в радиаторе

Накопление и хранение тепла до следующего холодного пуска

Предотвращение размораживания оалнатооа

Пр ед отвращение пеоеохлаждения ПВС

Оптимизация температуры ОЖ

Независимый привод вентилятора

Независимый привод насоса

Проведенные нами сравнительные испытания двигателя ЗМЗ-406.2 при -20″С в штатной комплектации и с ленточным электрическим подогревателем масла МЭН-02 показывают, что в последнем случае двигатель значительно динамичнее выходит на установившийся тепловой режим, а его система охлаждения поддерживает заданную температуру ОЖ при более низкой температуре окружающего воздуха. Так, при прогреве двигателя без rqq3i^aaEnHM3H-02nxnerxycrarpi-20t; Тжза6 мин достигала +60°С, а при прогреве того же двигателя с включенным подогревателем МЭН-02 мощностью 500Вт Тож достигала за 6 мин +77,3°С.

Исследования, приведенные в работе [27], с водо-масляным подогревателем (теплообменником), размещенным в картере и соединенным с системой охлаждения двигателя, показывают, что в случае постоянного (включения) подогрева масла от теплообменника в зимний период износ двигателя уменьшается на 20-25%.

Испытания разработанного нами электрического подогревателя ОЖ мощностью 900Вт в составе дизеля ВАЗ-3434 в режиме предпусковой подготовки показали, что двигатель подогревается за 1 час до 47-50°С в измеряемых точках головки и блока цилиндров, а температура масла при включенном подогревателе МЭН-02 повысилась до 67°С.

Таким образом, можно утверждать, что перспективная концепция и технология оптимизации теплового состояния ДВС в условиях отрицательных температур могут быть успешно реализованы в отечественных двигателях автотракторного типа на основе использования известных технических решений, а также использования результатов наших исследований и разработок

1. Существующие концепция и технология регулирования теплового состояния ДВС охлаждением не отвечают требованиям эксплуатации двигателей в зимний период.

2. Для повышения динамики оптимизации теплового состояния ДВС при отрицательных температурах необходимы новые концепция и технология с использованием дополнительных источников тепла.

3. В качестве дополнительных источников тепла могут быть использованы различные подогреватели моторного масла, топлива, охлаждающей жидкости, в том числе ленточные, а также теплообменники с использованием тепла отработавших газов.

1. Автомобильные двигатели. Под ред. проф. М.С.Ховаха. М., Машиностроение, 1977.

2. Н.В.Семенов. Эксплуатация автомобилей в условиях низких температур. М., Транспорт, 1993.

3. Л.Г.Резник, Г.М.Ромалис, С.Т.Чарков. Эффективность использования автомобилей в различных условиях эксплуатации. М., Транспорт, 1989.

4. В.С.Гольнев, В.И.Макаров. Расчетные параметры окружающей среды для проектирования системы охлаждения тракторного двигателя. Труды НАТИ, 1971, в. 211, с. 3-17.

5. В.И.Крутов. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания. М., Машиностроение, 1989.

6. Автобусы «Кароса». Техническое описание, эксплуатация и обслуживание. Высоке Мыто (Чешская Республика), 1995.

7 А.Ладыгин. Тепло, рожденное на Севере В ж. «За рулем», № 11,1998, с. 54-55. Устройства для предпускового подогрева двигателя зимой. (Подогреватели DEFA Warm Up (Норвегия) для тосола).

8. Пагекг № 2023200 РФ, МКИ5 F02N17/06, «Устройство Для облегчения запуска ДВС», опубл. 1511.1994.

9. Патент США №4901686, МКИ4 F02N17/02, НКИ 123/ 142-5Е, «Предпусковой подогреватель», опубл. 20.02.1990.

10. Патент США № 4971576 «Предпусковой подогреватель», МКИ5 H01R11/00, НКИ 439/502, опубл. 20.11.1990.

11. Патент № 396810, Австрия, МКИ5 F02N17/06, «Система разогрева холодного ДВС», опубл. 27.12.1993.

12. Патент США № 5275538, МКИ5 F04B35/00, НКИ 417/ 314, «Водяной насос с электроприводом», опубл. 4.01.1994.

13. Патент США № 5180279, МКИ5 F01D5/08, НКИ415/ 177, «Вентилятор с электрическим приводом», опубл. 19.01.1993.

14. A.c. № 1713893 СССР, МКИ5 F02P7/02, «Система регулирования температуры теплоносителя ДВС», опубл. 7.05.1993.

15. Заявка № 2242260, Великобритания, МКИ5 F02N17/ 06, «Электрический подогреватель радиатора автомобильного ДВС», опубл. 25.09.1991.

16. A.c. № 1590581 СССР, МКИ5 F01P11/20, «Система охлаждения ДВС», опубл. 7.09.1990.

17. Патент № 147153 (ПНР), МКИ4 F02N17/06, F02G5/02, «Подогреватель охлаждающей жидкости», опубл. 30.11.1989.

18. A.c. № 1774059 СССР, МКИ5 F02N17/06, «Способ подогрева радиатора двигателя внутреннего сгорания», опубл. 7.11.1992.

19. Заявка №4311524, ФРГ, МКИ5 F05P3/20, «Система охлаждения», опубл. 21.10.1993.

20. Патент США № 5954119, МПК F28D17/00, «Тепловой аккумулятор», опубл. 1999.

21. Патент США № 5975058, МПК F02M51/00, «Система облегчения пуска», опубл. 1999.

22. Н.М.Луков. Автоматическое регулирование температуры двигателей. М. Машиностроение, 1977.

23. М.И.Левин, М.И.Цыркин. Системы автоматического регулирования температур в судовых дизельных установках. Л. Судпромиздат, 1959.

24. В.В.Робустов и др. Новая технология повышения пусковых и эксплуатационных качеств ДВС на основе применения ленточных электрических подогревателей. Омский научный вестник, вып. 8, сентябрь, Омск, 1999, с. 46-47.

25. Э.И.Бургсдорф. К вопросу проектирования систем охлаждения силовых установок с быстроходными форсированными дизелями. В ж. «Двигателестроение», 1998, № 4, с. 34-36.

26. А.Г.Сопов. Оценка приспособленности двигателя ЗМЗ-402 к низкотемпературным условиям эксплуатации. В сб. «Проблемы адаптации техники к суровым условиям». Доклады международной научно-практической конференции, 17-18 ноября 1999 г., ТюГНГУ.п Тюмень, 1999, с. 62-65.

27. Г.И.Суранов. Повышение эффективности системы смазки двигателей в условиях низких температур. Там же, с. 228-231.

28. В.В.Робустов, Н.Г.Певнев, С.Г.Фомин, А.П.Жигадло. Научно-обоснованная классификация путей и методов повышения надежности пуска холодных двигателей при низких температурах окружающей среды. Омский научный вестник, вып. 9, декабрь, Омск, 1999, с. 47-49.

29. А.П.Жигадло, В.В.Робустов, Н.Г.Певнев, С.Г.Фомин. Повышение эффективности предпусковой подготовки холодных ДВС малого и среднего литража прокачкой теплого масла электронасосом. В сб. ‘Современные проблемы транспортного строительства, автомобилизации и высокоинтеллектуальные научно-педагогические технологии». Том 1, «Совершенствование эксплуатации и обеспечение безопасности автомобильного транспорта», г. Омск, 2000, с. 68-70.

30. А.С.Ненишев, В.В.Робустов. Математическое описание процесса подогрева масла в картере ДВС плоским нагревательным элементом. Там же, с. 35-38.

РОБУСТОВ Валентин Валентинович, канд. техн. наук, доцент, начальник отдела топливных и масляных систем. НЕНИШЕВ Анатолий Степанович, д.т.н, зав. каф «Теплотехника и тепловые двигатели» СибАДИ.

Патент подогрев двигателя

В настоящее время практически каждый водитель в зимних условиях, сталкивался с проблемой затрудненного запуска ДВС автомобиля при сильных морозах. Одной из причин этого, является повышенная вязкость моторного масла в картере, затрудняющая вращение коленвала и препятствующая запуску ДВС. Кроме того, в подобных условиях смазка ДВС, в первые минуты после его запуска, является неэффективной, что приводит к повышенному износу поршневой группы, а также кривошипно-шатунного механизма. Частично решить данную проблему можно, обеспечив предварительный подогрев картера, с целью устранения излишней вязкости моторного масла. Многие водители ошибаются, полагая, что главной проблемой при холодном запуске ДВС является недостаточная мощность аккумулятора, обусловленная его слабозаряженностью на морозе. Куда более важным и существенным недостатком является неэффективность системы смазки . Вязкое на морозе моторное масло, не поступает к узлам и агрегатам в необходимых количествах, и сила трения при их работе «на сухую» увеличивается. А, как следствие, значительно усиливается износ самого ДВС и понижается его ресурс [1].

Для облегчения эксплуатации ДВС в зимних условиях и уменьшения его износа, необходима система подогрева масла в картере. Сегодня существуют различные способы достижения этого эффекта, но все они могут быть условно разделены на две группы:

Читайте так же:  КС: родители детей-инвалидов имеют право на 50%-ную компенсацию затрат по ОСАГО. Инвалидам компенсация осаго

1. Механические способы [1]: Механические (или внешние) способы подогрева масла в картере включают в себя цикл работ, не связанных с вмешательством в конструкцию транспортного средства, путем установки дополнительного оборудования. Наиболее распространенный вид таких работ, обеспечивающих подогрев картера, – это применение открытого огня. Костер, разводимый под автомобилем в месте размещения картера, паяльная лампа и прочие приспособления позволят эффективно прогреть масло и добиться запуска ДВС. Однако у этого способа есть и существенные недостатки: инфраструктурные сложности при проведении предварительных и непосредственных работ (спецодежда, неудобное расположение картера и пр.); необходимость дополнительного оборудования и материалов (источников тепла); небезопасность выполняемых работ (вероятность возгорания). Второй механический способ – это применение специального съемного электрооборудования, которое способствует обогреву всего ДВС (специальной ленты, оснащенной электронагревательными элементами, работающими от стандартной электрической сети), но и данный подогрев не лишен недостатков, заключающихся в необходимости наличия такого оборудования и сложности процедуры размещения его вокруг ДВС (с обязательным последующим демонтажем).

1. Агрегатные способы [1]: В последнее время, все большее распространение получает агрегатный способ, который заключается в установке дополнительного оборудования, позволяющего осуществить прогрев двигателя в стандартных условиях. Иными словами, для достижения поставленной цели не возникает необходимости прибегать к каким-то существенным дополнительным манипуляциям. Современные производители предлагают самые разнообразные устройства для того, чтобы осуществить подогрев масла. Однако, несмотря на независимые технические решения, все они имеют один общий принцип работы и единое устройство, заключающиеся в использовании электрической энергии и специального нагревательного элемента, монтируемого в картере ДВС. Нагревательный элемент (тэн) располагается в картере таким образом, чтобы быть постоянно погруженным в моторное масло. При необходимости (понижении температуры), перед непосредственным запуском ДВС, на нагревательный элемент подается постоянный или переменный электрический ток, который способствует прогреву масла и нормальному запуску ДВС. Как правило, нагревательные элементы имеют один недостаток, связанный с неконтролируемостью процесса подогрева. Температура масла в картере может достичь критической отметки, и оно закипит. Избежать этого можно с помощью специального термостата, который применяется совместно с тэном для его отключения при достижении необходимой температуры.

Таким образом, большинство научных работ по электроподогреву ДВС проводилось на традиционных средствах тепловой подготовки (трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы), ленточные электроподогреватели и пр.), однако за последние 15-20 лет произошли значительные изменения в науке и технике. На данном этапе ставится задача разработки технических средств электроподогрева моторного масла с регулированием мощности в картерах ДВС, которые обеспечивали бы надежный подогрев масла.

В 2014 году объединенным коллективом кафедр технических вузов была разработан способ подогрева масла в картерах ДВС (рисунок), путем установки устройств для автоматизированного контроля и управления процессом подогрева масла, с целью облегчения эксплуатации в зимних условиях. Разработанный способ относится к двигателестроению и может быть использовано в системах смазки ДВС эксплуатируемых в зимних условиях, для подогрева масла в картерах ДВС [2].

Способ подогрева масла в картере ДВС: 1 – подогреватель; 2 – мобильный телефон с операционной системой Android с установленным приложением «Подогрев масла в картере ДВС»; 3 – блок управления; 4 – датчик температуры; 5 – передатчик сигнала GSM; 6 – спираль; 7 – корпус; 8 – изолятор; 9 – соединитель; 10 – прокладка; 11 – пробка; 12 – проводник; 13 – крышка

Работа осуществляется следующим образом (рисунок): необходимо вывернуть сливную пробку картера автомобиля, вместо нее ввернуть разработанный подогреватель 1. При снижении температуры окружающей среды, температура масла в картере снижается до нерабочего состояния. Масло теряет свои свойства и плохо влияет на работу масляного насоса, вследствие чего затрудняется запуск ДВС. Для обеспечения безотказной работы ДВС автомобилей в зимних условиях, в картере установлен подогреватель 1 масла. Перед запуском ДВС необходимо с мобильного телефона 2 с установленным приложением «Подогрев масла в картере ДВС» получить данные о температуре в картере ДВС. Эти данные блок управления 3 получает с датчика температуры 4, и через передатчик сигнала GSM 5, посылает на мобильный телефон 2. Если температура масла в картере ниже требуемой, то необходимо запустить подогрев масла, который осуществляется с помощью спирали 6 установленной внутри подогревателя. Спираль получает энергию с блока управления, который подключен к источнику питания. При достижении требуемой температуры масла в картере ДВС, датчик температуры подает сигнал в блок управления, который отключает подачу энергии на спираль и через передатчик сигнала GSM, отправляет сигнал на мобильный телефон. В зависимости от температуры окружающей среды требуемая температура достигается через 3-10 минут. По достижении требуемой температуры масла в картере ДВС запускают двигатель автомобиля.

В результате совершенствования системы подогрева масла в картере ДВС путем улучшения ее конструкции, подана заявка на инновационный патент Республики Казахстан [3]. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в эффективной эксплуатации картера ДВС в зимних условиях. Этот технический результат достигается тем, что в рассмотренном способе подогрева масла ДВС конструкция, которой содержит подогреватель, спираль, корпус, изолятор, соединитель, прокладка, пробка, проводник, крышка, внесены следующие изменения: подогреватель подключен к блоку управления с передатчиком сигнала GSM, который установлен в кузове автомобиля; в подогреватель устанавливается датчик температуры; контроль над блоком управления осуществляется на расстоянии при помощи приложения «Подогрев масла в картере ДВС», который установлен на мобильном телефоне. Для более высокой точности определения рациональных конструктивных параметров усовершенствованной конструкции, необходимы детальные исследования с разработкой цифровой модели в программной среде ANSYS [4, 5], которая позволит проанализировать эффективность работы устройства.

Предлагаемый способ подогрева масла в картере ДВС, имеет следующие преимущества:

— благодаря автоматизированной системе блока управления осуществляется контроль и управление подогревом масла в картере;

— благодаря использованию датчика температуры – масла в картере не перегревается; благодаря применению передатчика сигнала GSM и приложения «Подогрев масла в картере ДВС» установленного на мобильный телефон осуществляется контроль и управление подогревом масла в картере на расстоянии.

RU2122138C1 — Предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания — Google Patents

Links

  • Espacenet
  • Global Dossier
  • Discuss
  • 238000002485 combustion Methods 0 abstract title 5
  • 238000004089 heat treatment Methods 0 title 1
  • 239000003570 air Substances 0 abstract 4
  • 239000000126 substances Substances 0 abstract 2
  • 230000001627 detrimental Effects 0 abstract 1
  • 230000000694 effects Effects 0 abstract 1
  • 238000005485 electric heating Methods 0 abstract 1
  • 239000007789 gases Substances 0 abstract 1
  • 239000011799 hole materials Substances 0 abstract 1
  • 238000004519 manufacturing process Methods 0 abstract 1
  • 230000002829 reduced Effects 0 abstract 1
  • 239000003381 stabilizer Substances 0 abstract 1
  • 239000007858 starting materials Substances 0 abstract 1
  • Images

    Abstract

    Description

    Изобретение относится к области двигателестроения и эксплуатации транспортных средств, а конкретно к устройствам для поддержания теплового режима и предпускового подогрева двигателя, а также отопления кабины водителя и салона транспортного средства при отрицательных температурах окружающего воздуха.

    Известен предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания (см. а.с. СССР N 1035270, F 02 N 17/02, публ. 1983 г.), содержащий котел с камерой сгорания, насос подачи топлива к форсункам камеры сгорания, вентилятор подачи воздуха в камеру сгорания с входным патрубком и насос прокачки охлаждающей жидкости, размещенные на валу электродвигателя и магистраль отвода продуктов сгорания.

    Известен подогреватель для предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания, ближайший по технической сущности к заявляемому и принятый за прототип (см. патент СССР N 465800, F 02 N 17/04, публ. 1975 г.), содержащий устройство воспламенения и подачи топлива, системы подвода воздуха и охлаждающей жидкости, теплообменник с центральной камерой сгорания, выполненный в виде двух коаксиальных цилиндров, электронагреватель топлива.

    Недостатком известного предпускового подогревателя является низкая надежность запуска в условиях резко отрицательных температур окружающей среды, недостаточно высокая эффективность сгорания топлива и повышенное содержание окислов азота (NOx) в выхлопных газах.

    Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение надежности запуска двигателя внутреннего сгорания в условиях резко отрицательных температур окружающей среды, повышение эффективности сгорания топлива и снижение выхода вредных веществ (например NOx).

    Поставленная задача решается тем, что в предпусковом подогревателе двигателя внутреннего сгорания, содержащем камеру сгорания с форсунками и теплообменник, системы подвода воздуха, охлаждающей жидкости и топлива, электронагреватель топлива, камера сгорания снабжена предкамерой с закрытым фронтовым устройством, и отверстиями подвода воздуха в первичную зону предкамеры, камера сгорания и предкамера снабжены корпусом с образованием общей воздушной полости, внутри которой вокруг предкамеры установлен электронагревательный элемент, а патрубок подвода воздуха расположен на корпусе между камерой сгорания и предкамерой. Форсунки камеры сгорания выполнены хордальными и пространственно ориентированы по потоку под углом 45 o к оси подогревателя. Кроме того, в выходном сечении предкамеры установлен стабилизатор пламени.

    На фиг. 1 представлен продольный разрез предпускового подогревателя двигателя внутреннего сгорания.

    На фиг. 2 — сечение А-А фиг. 1.

    Предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания содержит камеру сгорания 1 с форсунками 2 и отверстиями для подвода воздуха 3, теплообменник 4 типа «газ-жидкость», камера сгорания 1 снабжена предкамерой 5 с закрытым фронтовым устройством и отверстиями 6 подвода воздуха в первичную зону предкамеры 5. Камера сгорания 1 и предкамера 5 снабжены корпусом 7 с образованием общей воздушной полости 8, внутри которой вокруг предкамеры 5 установлен электронагревательный элемент 9. Патрубок 10 подвода воздуха в полость 8 расположен на корпусе 7 между камерой сгорания 1 и предкамерой 5. Форсунки 2 камеры сгорания 1 расположены на переднем диффузорном участке камеры сгорания 1 и выполнены хордальными и пространственно ориентированы по потоку под углом 45 o к оси подогревателя. Кроме того, в выходном сечении предкамеры 5 на входе в камеру сгорания 1 установлен стабилизатор пламени 11. В передней глухой стенке предкамеры 5 установлены топливная форсунка 12 и свеча зажигания 13.

    Предпусковой подогреватель содержит электронагреватель топлива (не показан).

    Теплообменник 4 расположен за камерой сгорания 1 и имеет двухходовую схему движения охлаждающегося газа (продуктов сгорания) и одноходовую схему движения охладителя (жидкости).

    Система подвода воздуха включает вентилятор подачи воздуха (не показан).

    Система подачи топлива включает насос подачи топлива с трубопроводами (не показаны).

    Система подвода охлаждающей жидкости включает насос прокачки охлаждающей жидкости (не показан).

    Насос подачи топлива, вентилятор подвода воздуха и насос прокачки охлаждающей жидкости приводятся в действия электродвигателем и представляют собой единый насосный агрегат.

    Работает предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания следующим образом.

    При запуске двигателя внутреннего сгорания в условиях резко отрицательной температуры окружающей среды и при наличии электрической энергии (например, аккумуляторов) включают насос подачи топлива с электронагревателем топлива, включают электронагревательный элемент 9 и вентилятор подвода воздуха. Сильно охлажденный воздух поступает в патрубок подвода воздуха 10, который расположен на корпусе 7 между камерой сгорания 1 и предкамерой 5 и подается в полость 8, в которой часть воздуха обтекает электронагревательный элемент 9, расположенный вокруг предкамеры 5, а часть непосредственно поступает в камеру сгорания через отверстия 3.

    Воздух, обтекающий электронагревательный элемент 9, нагревается и поступает через отверстия 6 в первичную зону предкамеры 5. Одновременно осуществляется прогрев стенок предкамеры 5, что также улучшает работу предпускового подогревателя. Через форсунку 12 в разогретую предкамеру подается топливо и осуществляется запуск свечей зажигания 13.

    Процесс горения в предлагаемом предпусковом подогревателе двигателя внутреннего сгорания осуществляется в две стадии — в предкамере 5 (первичная зона циркуляции) и в основной камере сгорания 1 (вторичная зона циркуляции).

    Вторичная зона циркуляции, т.е. основная камера сгорания 1, вступает в работу вслед за первичной зоной (предкамерой). Продукты сгорания из предкамеры 5 подаются в основную камеру сгорания 1, куда через форсунки 2 впрыскивается дополнительное топливо, а через отверстия 3 поступает вторичный воздух.

    Наличие двух циркуляционных зон (в предкамере 5 и в основной камере сгорания 1) улучшает условия перемешивания и увеличивает время пребывания, что повышает эффективность горения.

    В то же время для уменьшения количества образующихся при горении окислов азота NOx температура в зонах циркуляции может поддерживаться на невысоком уровне.

    Форсунки 2 камеры сгорания 1 выполнены хордальными и пространственно ориентированы по потоку под углом 45 o к оси подогревателя, что обеспечивает качественное смешение и равномерно заполнение истекающими струями топлива поперечного сечения камеры сгорания 1.

    Кроме того, для обеспечения устойчивого горения в камере сгорания 1 на выходе из предкамеры 5 может быть установлен стабилизатор пламени 11.

    Высокотемпературные продукты сгорания обтекают теплообменник 4 с поворотом газа на 180 o . Охлаждающая жидкость насосом под давлением подается в теплообменник 4, проходит по концентричным полостям, нагревается от стенок теплообменника. Нагретая жидкость циркулирует в системе охлаждения двигателя, обеспечивая предпусковой нагрев двигателя внутреннего сгорания, а также отопление кабины водителя и салона транспортного средства.

    Таким образом, предлагаемый предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания за счет дополнительного подогрева поступающего в камеру сгорания 1 воздуха и одновременного подогрева предкамеры 5 осуществляет быстрый и надежный запуск как самого подогревателя, так и двигателя внутреннего сгорания автотранспортного средства.

    Одновременно организация двухзонного горения способствует повышению эффективности сгорании топлива и снижению содержания в выхлопных газах вредных веществ, в частности NOx.

    По admin

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *