устройство для поддержания температурного режима жидкостей двигателя внутреннего сгорания
Классы МПК:
F02N17/08 облегчение запуска иными, чем тепловые, средствами F01M5/02 обработка смазочного материала для облегчения пуска машины или двигателя, например подогрев
Автор(ы):
Ясногородский Я.Л.
Патентообладатель(и):
Ясногородский Яков Львович
Приоритеты:
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к средствам, облегчающим запуск двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в системах подготовки масла и охлаждающей жидкости при эксплуатации силовых установок в условиях низких температур окружающего воздуха. Устройство представляет собой замкнутую систему с откачивающим насосом, соединенным трубопроводами с патрубком вывода жидкости из двигателя и термосом, соединенным в свою очередь через электромагнитный клапан с патрубком ввода жидкости в двигатель. Термос размещен выше патрубка ввода жидкости в двигатель, снабжен поплавком с закрепленным на нем подвижным электрическим контактом и имеет воронкообразное днище, на котором закреплен неподвижный электрический контакт. Откачивающий насос, управляемый пусковым реле и реле времени, электрические контакты, а также электромагнитный клапан введены в электрическую схему замка зажигания. Изобретение обеспечивает простое, надежное, универсальное и пожаробезопасное устройство, позволяющее экономить энергоресурсы при запуске двигателя в условиях низких температур за счет аккумулирования тепла, исключающего предварительный подогрев. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Формула изобретения
1. Устройство для поддержания температурного режима жидкостей двигателя внутреннего сгорания, включающее насос и емкость, соединенные соответственно с патрубками вывода и ввода жидкости в двигатель и между собой трубопроводами в замкнутом цикле, и запорный элемент, отличающееся тем, что емкость размещена выше патрубка ввода жидкости в двигатель и выполнена в виде термоса с воронкообразным днищем, а запорный элемент установлен между термосом и патрубком ввода жидкости в двигатель.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термос снабжен неподвижным электрическим контактом и поплавком с подвижным электрическим контактом, а запорный элемент выполнен в виде электромагнитного клапана.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к средствам, облегчающим запуск двигателей в системах подготовки масла и охлаждающей жидкости при эксплуатации силовых установок в условиях низких температур окружающего воздуха.
Трудность запуска двигателей внутреннего сгорания в зимнее время происходит по следующим причинам: — возрастание пускового момента, вызванного увеличением вязкости масла, оставшегося в подшипниках и картере; — уменьшение зазоров между трущимися поверхностями; — снижение емкости аккумуляторной батареи; — ухудшение воспламенения топлива из-за плохого его испарения при низких температурах. Указанная проблема решается следующим образом.
Известно устройство для защиты от холода транспортных двигателей внутреннего сгорания, выполненное в виде защитного чехла, аккумулирующего тепло в виде скрытой теплоты затвердевания веществ, в частности воды, выполнением в толще изоляции стенок чехла, соединенных между собой, водонепроницаемых камер, заполненных водой (Изобретение СССР N 64006, МПК F 02 N 17/08, з. 08.02.43 г., оп. 31.08.44 г.).
Известное устройство предохраняет двигатель от холода, однако наличие дополнительных кожухов на корпусе двигателя ухудшает его теплообмен, вызывая перегрев, для предотвращения которого демонтируют кожух, что усложняет конструкцию, увеличивает ее габариты.
Известно также устройство для поддержания двигателя внутреннего сгорания в прогретом состоянии, содержащее системы прогрева воды в резервуаре при помощи электронагревателя и масла в автономном контуре, снабженные соответствующими циркуляционными насосами. Резервуар выполнен в виде расширительного бака системы охлаждения двигателя, и на выходе водяного насоса установлен водомасляный теплообменник, подключенный по воде через регулируемые дроссели к двигателю и расширительному баку, а по маслу — к насосу и маслосборнику двигателя (Изобретение СССР N 244000, МПК F 02 N 17/06, з. 20.06.67 г., оп. 14.05.69 г.) .
К недостаткам известного устройства относятся его сложность и недостаточная надежность из-за наличия большого количества узлов и элементов, в том числе пожароопасного нагревателя, требующего значительного расхода энергии.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для поддержания температурного режима масла двигателя внутреннего сгорания, содержащее главную масляную магистраль с фильтром, обратным клапаном и насосом, соединенным с патрубком вывода масла из двигателя, и подключенную параллельно к главной дополнительную масляную магистраль, имеющую емкость для подогрева масла, соединенную с патрубком ввода масла в двигатель, насос предпусковой прокачки масла и обратный клапан, а главная масленая магистраль дополнительно связана с емкостью для подогрева масла при помощи сливного канала с управляемым краном (Изобретение СССР N 981640, МКИ 3 F 01 M 5/02, з. 26.12.80 г., оп. 15.12.82 г.) — прототип.
Недостатком прототипа является большой расход энергии на подогрев от аккумулятора, что может потребовать введения в систему запуска дополнительного источника, так как при длительной стоянке транспортного средства требуется значительный расход заряда аккумуляторной батареи, которая с понижением температуры окружающего воздуха снижает свою емкость. Наличие дополнительной магистрали, насоса, подогревателя и запорной арматуры усложняет устройство и снижает его надежность, а использование подогревателя увеличивает пожароопасность.
Задача, положенная в основу изобретения, заключается в создании простого, надежного, универсального и пожаробезопасного устройства, позволяющего экономить энергоресурсы при запуске двигателя в условиях низких температур за счет аккумулирования тепла работающего двигателя, исключающего предварительный подогрев.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для поддержания температурного режима жидкостей двигателя внутреннего сгорания, включающем насос и емкость, соединенные соответственно с патрубками вывода и ввода жидкостей в двигатель и между собой трубопроводами в замкнутом цикле, и запорный элемент, емкость расположена выше патрубка ввода жидкости в двигатель и выполнена в виде термоса с воронкообразным днищем, а запорный элемент установлен между термосом и патрубком ввода жидкости в двигатель. Выполнение емкости для текучей среды (масла или охлаждающей жидкости) в виде термоса позволяет сохранять температуру жидкости за счет аккумулирования тепла, а выполнение днища термоса воронкообразной формы позволяет полностью опорожнять термос при крене силовой установки. Размещение термоса выше патрубка ввода позволяет жидкости поступать в двигатель самотеком при открытом положении запорного элемента, размещенного под днищем термоса. Запорный элемент может быть выполнен в виде двухходового крана, вентиля, задвижки и др. Для удобства управления устройством и его автоматизации запорный элемент выполнен в виде электромагнитного клапана, а термос снабжен поплавком и двумя электрическими контактами, установленными с возможностью взаимодействия: подвижный — на поплавке, а неподвижный — в днище термоса.
На чертеже изображена принципиальная схема устройства.
Устройство для поддержания температурного режима жидкости, например масла, двигателя внутреннего сгорания содержит откачивающий насос 1, соединенный трубопроводом 2 с термосом 3, имеющим воронкообразное днище 4 с неподвижным электрическим контактом 5 и поплавок 6 с закрепленным на нем подвижным электрическим контактом 7. Термос 3 через электромагнитный клапан 8 соединен с патрубком 9 ввода масла в крышку распредвала двигателя 10, а насос 1 соединен с патрубком 11 вывода масла из картера двигателя 10. Термос 3 установлен над двигателем 10 либо в стороне выше патрубка 9 двигателя 10 и может быть выполнен из металла, резины, пластмассы, полимера с двойными стенками, между которыми размещен утеплитель, например пористый, волокнистый или другой изоляционный материал, либо жидкое, газообразное вещество, а также вакуум, которые подбираются в зависимости от температурных условий эксплуатации двигателя. Откачивающий насос 1, управляемый пусковым реле и реле времени (не показаны), электрические контакты 5 и 7, а также электромагнитный клапан 8 введены в электросхему замка зажигания.
Устройство работает следующим образом. Непосредственно после остановки двигателя ключом зажигания происходит срабатывание пускового реле, включающего откачивающий насос 1, и масло из картера двигателя 10 принудительно перекачивают в термос 3. При попадании масла в термос 3 поплавок 6 с подвижным электрическим контактом 7 всплывает, электрические контакты 5 и 7 размыкаются, отключая электрические цепи системы зажигания и стартера. После полного слива масла из двигателя 10 в термос 3 срабатывает реле времени и насос 1 отключается. Подготовку двигателя к запуску после продолжительной стоянки при низких температурах окружающего воздуха производят открыванием электромагнитного клапана 8 поворотом ключа зажигания в положение «зажигание включено». При этом пуск стартера и системы зажигания не возможен, так как электрические контакты 5 и 7 разомкнуты. Ввиду того что теплое масло перекачано в термос 3 непосредственно после остановки двигателя 10, в системе отсутствуют пробки застывшего масла и масло, не успевая остыть, быстро перетекает из термоса 3 через патрубок 9 в двигатель 10. При этом поплавок 6 с подвижным электрическим контактом 7 опускается, и после полного опорожнения термоса 3 электрические контакты 5 и 7 замыкают электрические цепи системы зажигания и стартера, а электромагнитный клапан 8 закрывается. Двигатель готов к запуску.
Таким образом предлагаемое устройство позволяет в условиях низких температур окружающего воздуха производить запуск теплого двигателя, улучшая тем самым его эксплуатационные характеристики, сохраняя энергоресурсы и пожаробезопасность.
Универсальность устройства заключается в том, что оно может быть использовано также для поддержания температурного режима охлаждающей жидкости подключением насоса к выводу охлаждающей жидкости из водяной рубашки двигателя, а термоса — к вводу охлаждающей жидкости в водяную рубашку двигателя через радиатор охлаждающей жидкости.
Устройство современного двигателя
Устройство системы охлаждения двигателя
Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового режима двигателя, чтобы он не перегревался и не переохлаждался.
Как заменить охлаждающую жидкость
жидкость во время , это приведет к повышенному .
Требования к системе охлаждения:
• автоматическое поддержание оптимального теплового режима в двигателе, независимого от режима работы и внешних условий; • быстрый прогрев двигателя до рабочей температуры; • длительное сохранение теплоты после остановки двигателя; • малые энергетические затраты, связанные с приводом агрегатов системы охлаждения.
Сгорание горючей смеси сопровождается выделением значительного количества теплоты. Если двигатель не охлаждать или охлаждать недостаточно, го его детали могут нагреться до высокой температуры, а это уменьшает их прочность и наполнение цилиндров, ухудшает условия работы смазочной системы вследствие снижения вязкости перегретого масла, ускоряет срабатывание присадок к маслам и увеличивает количество отложений и нагара на деталях.
«Большинство автомобильных двигателей имеют жидкостные системы охлаждения закрытого типа» .
Жидкостная система охлаждения
Жиддкостная система охлаждения более инерционна, двигатель медленно прогревается, но и медленно остывает. Кроме того, большая теплоемкость охлаждающей жидкости обеспечивают интенсивный и равномерный теплоотвод и меньшую температуру деталей.
Теплота, отводимая от двигателей, используется для подогрева впускного трубопровода и улучшения смесеобразования, а также для отопления кабины или салона автомобиля в холодную погоду.
Циркуляцию жидкости в системе охлаждения осуществляют по двум кругам: малому и большому.
По малому кругу жидкость циркулирует при пуске холодною двигателя, обеспечивая его быстрый прогрев в такой последовательности: жидкостной насос — распределительные трубы — рубашка охлаждения блока цилиндров — рубашка охлаждения головки блока цилиндров — верхний патрубок термостата (клапан закрыт) — перепускной шланг приемная полость жидкостного насоса.
По большому кругу жидкость циркулирует при прогретом двигателе: жидкостной насос (как и по малому кругу) — термостат (клапан открыт) — резиновый шланг — патрубок радиатора — верхний бачок радиатора — сердцевина радиатора — нижний бачок радиатора — патрубок — шланги — приемная полость жидкостного насоса.
Технология ремонта водяного насоса
Признаки и причины неисправностей
Переохлаждение двигателя сопровождается ростом механических потерь из-за повышения вязкости масла, ухудшением процессов смесеобразования и сгорания, следствием чего является повышенный расход топлива. Конденсация паров воды в картерной полости холодного двигателя и на стенках цилиндров приводит к коррозии. В отрабатавших газах повышается содержание углеводородов не сгоревшего топлива и высокотоксичных альдегидных соединений. Принудительный отвод теплоты от деталей двигателя осуществляется с помощью жидкости или воздуха, в связи с чем различают двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.
Радиатор является теплообменником системы охлаждения, где поступающая из двигателя жидкость передаст теплоту потоку воздуха.
Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков, соединенных между собой трубками, образующими его охлаждающую решетку (сердцевину радиатора). Верхний бачок радиатора имеет наливную горловину с пробкой, а нижний — сливной кран. В наливную горловину впаяна пароотводная трубка, соединенная с расширительным бачком. Пароотводная трубка заглублена в радиатор, где отводимые пары конденсируются. К верхнему и нижнему бачкам припаяны боковые стойки. Стойки и пластина образуют каркас радиатора. Сердцевина радиатора состоит из нескольких рядов трубок, впаянных в верхний и нижний бачки. К трубкам крепятся гонкие охлаждающие пластины или гофрированные ленты, изготовленные из латуки, алюминия или красной меди.
установка расширительного бачка,
доработка пробки радиатора
Пробка заливной горловиныв закрытых системах жидкостного охлаждения имеет два предохранительных клапана с уплотнительными резиновыми прокладками и пружинами. Паровой клапан регулируют на избыточное давление (0,145—0,160 МПа), воздушный клапан открывается при падении давленияв системе против атмосферного не более чем на 0,01 МПа.
При нормальном функционировании клапанов система охлаждения только кратковременно может сообщаться с окружающей средой или полостью расширительного бачка.
Жалюзиустанавливаются перед радиатором, с их помощью регулируется количество воздуха, проходящего через сердцевину радиатора. Жалюзи изготовляются в виде набора вертикальных иди горизонтальных пластин — створок из оцинкованного железа, которые объединены общей рамкой и снабжены шарнирным устройством, обеспечивающим одновременный или групповой поворот их вокруг своей оси. Жалюзи прикрепляют к каркасу радиатора или к его наружной облицовке. Управление створками осуществляется вручную или с помощью устройства с термостатом.
Жидкостной насоссоздаст в системе охлаждения принудительную циркуляцию жидкости. Применяют одноступенчатые жидкостные насосы центробежного типа. Привод насоса, как правило, работает от шкива коленчатого вала посредством клиноременной передачи.
Жидкостной насос состоит из корпуса, вала привода с крыльчаткой, ступицы для крепления шкива привода, самоподжимной уплотняющей манжеты, двух латунных обойм, резиновой манжеты» уплотняющей шайбы ипружинного кольца. Вал насоса вращается на двух шарикоподшипниках.
Центробежные насосы одноступенчатого типа, рассчитанные на давление и 0,04 —0,1 МПа, отличаются компактностью и обеспечивают достаточную подачу жидкости при сравнительно больших зазорах между крыльчаткой и стенками корпуса.
Вентилятор служит для создания воздушного потока, проходящего через сердцевину радиатора, для охлаждения жидкости, протекающей по трубкам.
