Предпусковой нагреватель транспортных средств, работающих на сжиженном нефтяном газе
Полезная модель относится к техническим средствам, предназначенных для использования в холодное время года, а именно для тепловой подготовки бензинового двигателя внутреннего сгорания, работающего на газомоторном топливе (сжиженный нефтяной газ) и может быть использована в транспортной промышленности, сельском хозяйстве и других областях. Предпусковой подогреватель состоит металлического кожуха - 2, в котором соосно и с зазором размещают редуктор-испаритель - 1 низкого давления, последний крепится за счет шпильки - 5 таким образом, что с одной стороны он присоединен к источнику сжиженного газа, а с другой стороны сообщен с газовоздушным смесителем. Металлический кожух 2 крепится на кронштейны - 3, а его внутренняя поверхность проклеена гибким несущим теплоизолирующим слоем, дублированным металлической фольгой - 4, например, полистирольным утеплителем «Экофол». Металлический кожух 2 снабжен входным отверстием 6, которое соединено посредством гофрированного прорезиненного шланга 7 с источником горячего воздуха. Выходное отверстие 8 металлического кожуха 2 снабжено патрубком, направляющим выходящий поток отработанного горячего воздуха на двигатель и газовоздушный смеситель. Металлический кожух 2 со стороны отверстия для входа 6 горячего воздуха выполнен трапециеобразной формы, а со стороны отверстия для выхода 8 отработанного воздуха - куполообразной формы. 1 н.п. ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 2 рисунка
Полезная модель относится к техническим средствам, предназначенных для использования в холодное время года, а именно для тепловой подготовки бензинового двигателя внутреннего сгорания, работающего на газомоторном топливе (сжиженный нефтяной газ) и может быть использована в транспортной промышленности, сельском хозяйстве и других областях.
В практике широко используются воздушные отопители, облегчающие пуск двигателей при низких температурах окружающего воздуха, в основе которых лежит принцип разогрева горячим воздухом для обеспечения запуска и эксплуатации транспортных средств при низких температурах, автономные воздушные отопители, которые врезаются в систему охлаждения автомобиля и используются для обогрева кабин и салонов автомобилей. Как правило воздушные отопители состоят из теплообменника с камерой сгорания (жаровой трубой), нагнетателя воздуха (для подачи воздуха в камеру сгорания,вывод отработанных газов,прокачка воздуха через теплообменную систему (рубашку охлаждения) воздушного отопителя, топливного насоса для подачи топлива в камеру сгорания, устройства пуска и индикации (пульт управления) воздушным отопителем, провода для соединения элементов воздушного отопителя с АКБ автомобиля.
Известно, что работа бензиновых двигателей, работающих на газообразном топливе в температурном режиме от минус 10°С и ниже, невозможна (см. Цуцоев В.И. Пуск машин. Эксплуатация сельскохозяйственной техники зимой. - М.: Агропромиздат.-1989. - с.8-9, Золотницкий В.А. Автомобильные газовые топливные системы - М. ACT: Астрель. - 2007. - с.108-109). Специфические особенности сжиженного газа и топливной аппаратуры не позволяют создать в момент пуска оптимальный состав топливной смеси.
В связи с этим двигатель запускается на бензине, прогревается до температуры +40°+50°С, а затем переводится на газ. При таком запуске будет обеспечена удовлетворительная испаряемость газа, но для прогрева двигателя до t=+40°C требуются дополнительное время и денежные средства, затраченные на бензин. Для сокращения затрат времени на разогрев и топлива необходимо применение методики предпусковой подготовки топлива (сжиженного нефтяного газа (СНГ) - ГОСТ 27578-87), (см. Шилова Е.П., Крюков И.В., Толкачев Н.Н. и др. Опыт применения альтернативных видов топлива для автомобильной и сельскохозяйственной техники: Научный аналитический обзор. - М.: ФГНУ «Росинформагротех». - 2006. - с.40).
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является устройство для запуска двигателя на сжиженном нефтяном газе (СНГ) в зимних условиях, состоящее из редуктора-испарителя сжиженного нефтяного газа, размещенного соосно в металлическом кожухе, последний выполнен с отверстиями для входа горячего воздуха и для выхода отработанного воздуха, оси которых перпендикулярны друг другу, диаметр отверстия для выхода отработанного воздуха меньше диаметра отверстия для входа горячего воздуха, последнее выполнено с возможностью присоединения посредством гофрированного шланга к источнику горячего воздуха, редуктор -испаритель установлен в металлическом кожухе с зазором с возможностью присоединения с одной стороны к источнику сжиженного газа, а с другой стороны сообщен со смесителем газовоздущной смеси. Горячий воздух, имеющий температуру +80°С, от отопителя
проходит со скоростью 
=5,47 м/с через патрубок с площадью поперечного сечения S=0,0028 м2. Выходное отверстие в кожухе имеет площадь поперечного сечения 8=0,0015 м. Разность площадей поперечного сечения входного и выходного отверстий способствует замедлению выхода горячего воздуха из кожуха, т.е. происходит концентрация теплового воздействия на редуктор и охлаждающую жидкость в нем (патент на полезную модель RU 
108806, 2011).
В известном предпусковом устройстве горячий воздух выходит из кожуха в подкапотное пространство, нагревая его и двигатель в нем, что способствует сокращению времени разогрева двигателя после пуска до температуры +40°С, сокращая время разогрева и расхода топлива на прогрев двигателя. Вместе с тем, материал изготовления кожуха, а также форма и направление его выходного отверстия не обеспечивают максимально эффективного использования тепла, т.к. нагревается все подкапотное пространство, что снижает эффективность процесса нагрева частей транспортного средства, ответственных за его пуск.
Задачей полезной модели является повышение эффективности предпускового нагревателя путем локализации теплового воздействия и сокращения тепловых потерь.
Поставленная задача решается тем, что заявляемый предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания транспортных средств, работающих на сжиженном нефтяном газе (СНГ), включает установленный в подкапотном пространстве металлический кожух, предназначенный для редуктора-испарителя сжиженного нефтяного газа, размещенного соосно в металлическом кожухе, последний выполнен с отверстиями для входа горячего воздуха и для выхода отработанного воздуха, оси которых перпендикулярны друг другу, при этом диаметр отверстия для выхода отработанного воздуха меньше диаметра отверстия для входа горячего воздуха, последнее выполнено с возможностью присоединения посредством гофрированного шланга к источнику горячего воздуха, редуктор -испаритель установлен в металлическом кожухе с зазором с возможностью присоединения с одной стороны к источнику сжиженного газа, а с другой стороны сообщен с газовоздушным смесителем, отличающийся тем, что внутренняя часть металлического кожуха снабжена утеплителем, представляющим собой гибкий несущий теплоизолирующий слой, дублированный металлической фольгой, а отверстие выхода отработанного воздуха снабжено патрубком, обращенным к двигателю внутреннего сгорания и газовоздушному смесителю.
Для достижения дополнительного технического результата, металлический кожух со стороны отверстия для входа горячего воздуха выполнен трапециеобразной формы, а со стороны отверстия для выхода отработанного горячего воздуха - куполообразной формы. Кроме того, гофрированный шланг для подачи горячего воздуха к отверстию входа металлического кожуха, выполнен прорезиненным.
В качестве утеплителя могут быть использованы, например, теплоизоляционный материал из вспененного полистирола или полиэтилена или полипропилена или стеклянной ткани или стеклянной сетки, дублированного металлизированной пленкой с одной стороны и самоклеящимся слоем с другой, например Экофол, Экофол НПЭ ЛП, тип С, Армофол тип С, Олефол и другие аналогичные материалы.
Патрубок выхода отработанного горячего воздуха может быть выполнен прямоугольной формы или в виде козырька или Г- образной формы таким образом, чтобы вектор скорости выходящего воздушного потока был направлен в сторону двигателя внутреннего сгорания и газовоздушного смесителя.
В качестве источника горячего воздуха может быть использован, например, воздушный индивидуальный независимый универсальный отопитель 015-0010-10 с теплопроизводительностью 2,04 кВт; объемом нагреваемого воздуха 75 м3/ч; температурой воздуха на выходе из распределительной коробки +80°С.
Сравнение заявляемого предпусковой нагревателя с наиболее близким аналогом, позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
Заявляемый предпусковой подогреватель может быть изготовлен из известных материалов известными способами, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».
Повышение эффективности предпускового подогревателя достигается за счет того, что теплоизоляционный слой, размещенный внутри металлического кожуха и имеющий слой металлической фольги, обладающей высокой отражающей способностью, предотвращает потери тепловой энергии в процессе нагрева редуктора-испарителя, расположенного внутри металлического кожуха. Это приводит к тому, что отработанный воздух имеет повышенные по сравнению с прототипом, тепловые характеристики. Более того, отработанный воздух, выходя из металлического кожуха и поступая в патрубок, который выполняет функцию направляющей воздушного потока на двигатель внутреннего сгорания, прогревает непосредственно двигатель внутреннего сгорания, масляный картер и газовый смеситель. Это улучшает процесс смесеобразования, и, как следствие, уменьшает время запуска двигателя на сжиженном нефтяном газе в холодное время года, обеспечивая более эффективное воспламенение в цилиндрах двигателя.
Дополнительно эффективность предпускового нагревателя повышается за счет придания металлическому кожуху специальной формы, в котором трапециевидная форма на входе горячего воздуха и куполообразная форма на выходе обеспечивает максимально эффективный режим циркуляции горячего воздуха, в условиях повышенного давления, обусловленного разностью диаметров входного и выходного отверстий. Выполнение съемного гофрированного шланга подачи горячего воздуха из отопителя в металлический кожух прорезиненным дополнительно приводит к снижению теплопотерь.
Заявляемый предпусковой подогреватель иллюстрируется следующими рисунками
На фиг.1 схематично показано устройство металлического кожуха предпускового подогревателя.
На фиг.2 показана схема подсоединения предпускового подогревателя в автомобиль.
Заявляемый предпусковой подогреватель состоит из редуктора-испарителя - 1 низкого давления, соосно размещенного в металлическом кожухе - 2, состоящего из двух частей - нижнего основания и крышки, которая крепится на кронштейны - 3. Внутренняя поверхность металлического кожуха 2 проклеена полистирольным утеплителем «Экофол» - 4, который уменьшает теплоотдачу. Это позволяет горячему воздуху свободно проходить вокруг редуктора-испарителя 1, передавая ему тепло. Редуктор-испаритель 1 расположен внутри металлического кожуха 2 предпочтительно на расстоянии 10 мм от его стенок и крепится за счет шпильки - 5., Металлический кожух 2 снабжен входным
отверстием 6, которое соединено посредством гофрированного прорезиненного шланга 7 с Заменяющий лист источником горячего воздуха - отопителем 11. Выходное отверстие 8 металлического кожуха 2 снабжено патрубком, направляющим выходящий поток отработанного горячего воздуха на двигатель 9 и газовоздушный смеситель 10. Редуктор - испаритель 1 установлен с возможностью присоединения с одной стороны к источнику сжиженного газа, который реализован, например, посредством линии, содержащей газовый баллон 12; газовый трубопровод 13; газовый электроклапан 14; провод высоковольтный 15; переключатель газово-бензиновый 16, а с другой стороны редуктор-испаритель 1 сообщен через газовый дозатор 17 с газовоздушным смесителем 10, снабжен блоком запорно-контрольной и предохранительной арматуры 18 и выносным заправочным устройством 19.
Проведенные испытания показали, что наиболее оптимальным площадь входного и выходного отверстий составляют 0,0019 и 0,0008 м2 соответственно. Куполообразная форма металлического кожуха 2 со стороны выходного отверстия 8 обеспечивает наиболее оптимальный режим прохождения выходящего воздушного потока из металлического кожуха 2 и обеспечивает возможность придания ему вектора скорости в направлении двигателя 9 и газовоздушного смесителя 10.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
В металлический кожух - 2 горячий воздух поступает через съемный прорезиненный гофрированный шланг - 7. Горячий воздух проходит через отверстие 6 и выходит через выходное отверстие - 8, снабженное патрубком, который выполняет функцию направляющей выходящего потока отработанного горячего воздуха в направлении двигателя внутреннего сгорания 9, газовоздушного смесителя 10 и масляного картера (не показан). Разница площадей входного 6 и выходного 8 отверстий способствует замедлению выхода горячего воздуха из металлического кожуха 2 и эффективному прогреву редуктора-испарителя - 1 и охлаждающей жидкости в нем до температуры t=+40°С, в зависимости от температуры окружающего воздуха. Горячий воздух, выходящий из металлического кожуха 2 через выходное отверстие 8 в подкапотное пространство нагревает воздух до температуры плюс 40°С, так как объем воздуха, находящегося под капотом, сопоставим с объемом воздуха, проходящим за одну минуту через отопитель 11 с температурой на выходе плюс 80°С. В свою очередь, нагретый подкапотный воздух прогревает двигатель 9 и, поступая в газовоздушный смеситель 10, смешивается с газом, обеспечивая лучшее воспламенение в цилиндрах двигателя. Это позволяет значительно облегчить пуск двигателя, работающего на сжиженном нефтяном газе (СНГ) в холодное время года.
Заявляемый предпусковой подогреватель обеспечивает эффективное сокращение времени запуска двигателя в холодное время года путем локализации теплового воздействия и сокращения тепловых потерь.
1. Предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания транспортных средств, работающих на сжиженном нефтяном газе, включающий установленный в подкапотном пространстве металлический кожух, предназначенный для редуктора-испарителя сжиженного нефтяного газа, размещенного в металлическом кожухе с возможностью присоединения с одной стороны к источнику сжиженного газа, а с другой стороны сообщен с газовоздушным смесителем, металлический кожух выполнен с отверстиями для входа горячего воздуха и для выхода отработанного воздуха, оси которых перпендикулярны друг другу, при этом диаметр отверстия для выхода отработанного воздуха меньше диаметра отверстия для входа горячего воздуха, последнее выполнено с возможностью присоединения посредством гофрированного шланга к источнику горячего воздуха, редуктор-испаритель установлен в металлическом кожухе соосно и с зазором, отличающийся тем, что внутренняя часть металлического кожуха снабжена утеплителем, представляющим собой гибкий несущий теплоизолирующий слой, дублированный металлической фольгой, а отверстие выхода отработанного воздуха снабжено патрубком, обращенным к двигателю внутреннего сгорания и газовоздушному смесителю.
2. Предпусковой нагреватель транспортных средств, работающих на сжиженном нефтяном газе по п.1, отличающийся тем, что металлический кожух со стороны отверстия для входа горячего воздуха выполнен трапециеобразной формы, а со стороны отверстия для выхода отработанного воздуха - куполообразной формы.
3. Предпусковой нагреватель транспортных средств, работающих на сжиженном нефтяном газе по п.1, отличающийся тем, что гофрированный шланг для подачи горячего воздуха выполнен прорезиненным.
