Система предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно для многоцелевой техники, а также гусеничных машин, в качестве системы предпусковой подготовки двигателей внутреннего сгорания для облегчения их запуска в условиях отрицательных температур.

Задачей предполагаемой полезной модели является повышение качества прогрева двигателя внутреннего сгорания для обеспечения его надежного пуска в условиях отрицательных температур, сокращение времени прогрева двигателя внутреннего сгорания, снижение затрат электрической энергии бортовых аккумуляторных батарей.

Указанная задача достигается введением в систему предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания воздушного коллектора с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам 9, воздушной заслонки 10 подвода горячего воздуха к цилиндрам, электродвигателя 3, на валу которого установлен вентилятор 4 для подачи воздуха, теплогенератора 5, установленного на стенке теплообменника 6 подогревателя, который представляет собой теплопередающее устройство 2, состоящее из корпуса цилиндрической формы в котором размещен теплообменник 6 с пульсирующей камерой сгорания и резонансной трубой 7, имеющий вход и выходы для воздуха, и выход для продуктов сгорания.

Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно для многоцелевой техники, а также гусеничных машин, в качестве системы предпусковой подготовки двигателей внутреннего сгорания для облегчения их запуска в условиях отрицательных температур.

Известно устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания (смотри авторское свидетельство СССР 983301, 1982 г.), содержащее жидкостной подогреватель, снабженным котлом с камерой сгорания для нагрева охлаждающей жидкости, насосом подачи топлива к форсунке, установленной в камере сгорания, нагнетателем воздуха в камере сгорания, насосом прокачки охлаждающей жидкости, размещенными на валу электродвигателя, и магистралью отвода продуктов сгорания с подогревателем масла поддона двигателя, магистраль отвода продуктов сгорания выполнена с разветвлением на два трубопровода, первый из которых сообщен с впускным коллектором двигателя, а второй, снабженный подогревателем масла, - с поддоном двигателя, и в месте разветвления размещен орган взаимного изменения проходных сечений трубопроводов.

Недостатком известного устройства является то, что во время его работы продукты сгорания направляются во впускной коллектор двигателя и его поддон, что вызывает нагарообразование на стенках цилиндров двигателя и деталей кривошипно-шатунного механизма, а длительная работа жидкостного подогревателя при отрицательных температурах окружающего воздуха приводит к существенному разряду аккумуляторных батарей.

Наиболее близкой к предлагаемой системе предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания является система подогрева дизельного двигателя Д-30С с воздушным охлаждением (смотри: Николаев Л.А., Сташкевич А.П., Захаров И.А. «Системы подогрева тракторных дизелей при пуске». Москва. Машиностроение, 1977 г., с. 113-117, рис. 49), содержащее аккумуляторную батарею, двигатель, коренные подшипники, кожух поддона картера двигателя, подогреватель, подвод горячего воздуха к коренным подшипникам, подвод горячего воздуха к цилиндрам, направляющий кожух вентилятора системы охлаждения.

Недостатком известной системы подогрева дизельного двигателя с воздушным охлаждением является то, что длительная работа подогревателя при отрицательных температурах окружающего воздуха приводит к существенному разряду аккумуляторных батарей, а также неравномерному разогреву цилиндров и их головок при его работе, что приводит к снижению надежности запуска двигателя в условиях отрицательных температур.

Задачей предполагаемой полезной модели является повышение качества прогрева двигателя внутреннего сгорания для обеспечения его надежного пуска в условиях отрицательных температур, сокращение времени прогрева двигателя внутреннего сгорания, снижение затрат электрической энергии бортовых аккумуляторных батарей.

Сущность полезной модели заключается в том, что в систему подогрева дизельного двигателя с воздушным охлаждением, содержащее аккумуляторную батарею, двигатель, коренные подшипники, кожух поддона картера двигателя, подогреватель, подвод горячего воздуха к коренным подшипникам, подвод горячего воздуха к цилиндрам, направляющий кожух вентилятора системы охлаждения, дополнительно введены воздушный коллектор с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам, воздушная заслонка подвода горячего воздуха к цилиндрам, электродвигатель, на валу которого установлен вентилятор для подачи воздуха, теплогенератор, установленный на стенке теплообменника подогревателя, который представляет собой теплопередающее устройство, состоящее из корпуса цилиндрической формы, в котором размещен теплообменник с пульсирующей камерой сгорания и резонансной трубой, имеющий вход и выходы для воздуха, и выход для продуктов сгорания.

В отличие от известной системы, подвод горячего воздуха к цилиндрам осуществляется через воздушный коллектор с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам, а электромагнитный насос заменен на воздушный компрессор низкого давления в сборе с электрическим двигателем.

Таким образом, заявляемая система предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что пульсирующая камера сгорания с резонансной трубой широко известна (смотри источник: Давыдов К.Н. «Теория авиационных реактивных двигателей». Часть 2. Прямоточные, пульсирующие и реактивные двигатели, г. Харьков, ХВАИВУ, 1955 г., с. 43).

Однако при введении пульсирующей камеры сгорания с резонансной трубой и теплогенератора в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемую систему предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания, система проявляет новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».

Предлагаемая система предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания представлена на фигуре.

Она состоит из кожуха поддона картера двигателя 1 с приемным и выпускным трубопроводами продуктов сгорания, теплопередающего устройства 2, электродвигателя 3 в сборе с вентилятором 4, теплогенератора 5, теплообменника 6, пульсирующей камеры сгорания с резонансной трубой 7, подвода горячего воздуха к коренным подшипникам 8, подвода горячего воздуха к цилиндрам 9, воздушной заслонки 10 подвода горячего воздуха к цилиндрам, воздушного коллектора с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам 11, причем теплопередающее устройство 2 через выход и приемный трубопровод продуктов сгорания соединено с кожухом поддона картера двигателя 1, через выходной трубопровод и подвод горячего воздуха 8 соединен с картером двигателя и через подвод горячего воздуха 9, воздушную заслонку 10, воздушный коллектор 11 с цилиндрами двигателя и их головками.

Вентилятор 4, установленный на входе для воздуха теплопередающего устройства 2, через вал жестко связан с электродвигателем 3, который через электрическую цепь соединен с теплогенератором 5, закрепленного на торцевой стенке теплообменника 6, в котором установлена пульсирующая камера сгорания с резонансной трубой 7.

Топливная смесь в камеру сгорания теплопередающего устройства 2 поступает из собственного топливного бака за счет избыточного давления, создаваемого компрессором низкого давления с электрическим приводом от аккумуляторной батареи (на фигуре не показано).

Воспламенение топливной смеси в камере сгорания осуществляется системой электроискрового розжига с дистанционным пультом управления при помощи искровой свечи, транзисторного коммутатора и аккумуляторной батареи (на фигуре не показано).

После выхода теплопередающего устройства 2 на стабильный режим работы подача напряжения от аккумуляторной батареи в систему электроискрового розжига и компрессор низкого давления с электрическим приводом прекращается. Горение в пульсирующей камере сгорания с резонансной трубой 7 поддерживается автоматически без затрат электрической энергии аккумуляторной батареи.

Система предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

При включении пускового клапана на пульте управления топливо, находящееся в собственном баке системы, за счет избыточного давления создаваемого компрессором низкого давления с электрическим приводом (на фигуре не показано) вытесняется и поступает в камеру сгорания теплопередающего устройства 2, где смешивается с воздухом, нагнетаемым тем же компрессором и воспламеняется от искровой свечи (на фигуре не показано). Горячие продукты сгорания из пульсирующей камеры сгорания с резонансной трубой 7 проходят по теплообменнику 6, нагревают его стенки и передают тепло потоку воздуха, нагнетаемого вентилятором 4 с приводом от электродвигателя 3, который направляется по выходному трубопроводу из теплопередающего устройства 2, подводы горячего воздуха 8 и 9 к коренным подшипникам и цилиндрам двигателя. Двигатель разогревается горячим воздухом, подводимым как во внутреннюю полость картера, так и к цилиндрам, и их головкам.

Часть нагнетаемого воздуха из теплопередающего устройства 2 через подвод горячего воздуха к коренным подшипникам 8 подается во внутреннюю полость картера двигателя, отдает часть тепла коренным подшипникам, а остальное тепло другим деталям кривошипно-шатунного механизма, а также маслу, находящемуся в поддоне картера. Для выхода воздуха из внутренней полости картера используется сапун (на фигуре не показано).

Другая часть нагнетаемого воздуха из теплопередающего устройства 2 через подвод горячего воздуха к цилиндрам 9 направляется через открытую воздушную заслонку 10 к воздушному коллектору с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам 11 и через открытые впускные клапаны (например с помощью декомпрессионного механизма) поступает в цилиндры двигателя, через открытые выпускные клапаны выходит из цилиндров в выпускной коллектор двигателя. При движении горячего воздуха по воздушному коллектору с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам 11 осуществляется интенсивная теплоотдача газов и нагрев деталей впускного тракта и камер сгорания двигателя. Это обеспечивает подогрев всасываемого воздуха при запуске двигателя, повышение температуры сжатия и сокращение продолжительности запуска.

Воздушная заслонка 10 подвода горячего воздуха к цилиндрам 9 открывается при начале прогрева двигателя перед пуском, обеспечивает проход горячего воздуха с избыточным давлением к цилиндрам через впускной тракт в момент пуска и закрывается после достижения устойчивой работы двигателя.

Продукты сгорания из теплопередающего устройства 2 по трубопроводу направляются в кожух поддона картера двигателя 1 и разогревают масло.

Теплогенератор 5, закрепленный на торцевой стенке теплообменника 6, за счет разности температур между его сторонами, преобразует тепловую энергию в электрическую и обеспечивает автономную работу электродвигателя 3 в сборе с вентилятором 4 для всасывания и нагнетания воздуха, а также заряд аккумуляторной батареи (на фигуре не показано).

Введение в систему предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания теплопередающего устройства 2, позволит:

- обеспечить автоматическое поддержание горения в пульсирующей камере сгорания с высокой тепловой мощностью без затрат электрической энергии бортовых аккумуляторных батарей;

- поддержать заряд аккумуляторных батарей, не допуская их разряжения.

Это позволяет сократить время и повысить качество прогрева двигателя внутреннего сгорания, обеспечивая его надежный пуск.

Система предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания, состоящая из аккумуляторной батареи, двигателя, коренных подшипников, кожуха поддона картера двигателя, подогревателя, подвода горячего воздуха к коренным подшипникам, подвода горячего воздуха к цилиндрам, направляющего кожуха вентилятора системы охлаждения, отличающаяся тем, что в нее введены воздушный коллектор с индивидуальным подводом воздуха к цилиндрам и их головкам, воздушная заслонка подвода горячего воздуха к цилиндрам, электродвигатель, на валу которого установлен вентилятор для подачи воздуха, теплогенератор, установленный на стенке теплообменника подогревателя, который представляет собой теплопередающее устройство, состоящее из корпуса цилиндрической формы, в котором размещен теплообменник с пульсирующей камерой сгорания и резонансной трубой, имеющий вход и выходы для воздуха, и выход для продуктов сгорания.

РИСУНКИ