СИСТЕМА РАЗОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02N17/04 F01N5/02 F02G5/02 F01M5/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к устройствам для разогрева двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть применено, например, для экскаваторов.

Известны системы разогрева, в которых использован котел с термоэлектронагревательным элементом, трубопроводы для соединения с системой охлаждения ДВС, термовыключатель, компенсационный бак для помещения охлаждающей жидкости при ее расширении и приборы-управления работой системы подогрева [1]
Недостатком системы является необходимость в источнике силовой электроэнергии, что приводит к усложнению конструкции систем.

Известна система разогрева, содержащая тепловой аккумулятор с газовыми и жидкостными каналами и теплоизоляцией, газовые каналы соединены с выпускной трубой двигателя через газовый трубопровод с коллектором, а жидкостные с рубашкой охлаждения двигателя и компенсационным баком через клапаны [2]
Недостатком системы является увеличение тепловых потерь при подогреве за счет циркуляции охлаждающей жидкости через радиатор, увеличение объема охлаждающей жидкости системы за счет полного залива жидкостных каналов теплового аккумулятора и системы охлаждения ДВС и усложнение конструкции за счет наличия в жидкостных трубопроводах клапанов.

Цель изобретения уменьшение тепловых потерь при подогреве и объема охлаждающей жидкости, а также упрощение конструкции системы.

Указанная цель достигается тем, что тепловой аккумулятор расположен таким образом, что его нижний уровень находится не ниже верхнего уровня радиатора, а компенсационный бак сообщен с выходным жидкостным трубопроводом теплового аккумулятора через запорный кран.

Схема предлагаемой системы представлена на чертеже.

ДВС 1 содержит радиатор 2, патрубок 3 с верхней и нижней частями, который сообщает между собой полости охлаждения ДВС 1 и верхний бачок 4 радиатора 2. Поддон 5 содержит теплообменник 6 для нагрева масла. Теплообменник 6 соединен с полостями охлаждения ДВС 1 через трубопровод 7, а с тепловым аккумулятором 8 через подводящий трубопровод 9 и насос 10. В нижней точке трубопровода 9 расположен сливной кран 11. Тепловой аккумулятор 8 размещен таким образом, что его нижний уровень находится не ниже верхнего уровня верхнего блока 4 радиатора 2. Отводящий трубопровод 12 аккумулятора 8 сообщен с нижней частью патрубка 3 и компенсационным баком 13 через запорный кран 14. Бак 13 соединен с верхней частью патрубка 3 трубопроводом 15, с атмосферой через отверстие 16 и с полостями охлаждения ДВС 1 трубопроводом 17. Система охлаждения ДВС заполнена охлаждающей жидкостью, например антифризом. Объем жидкости компенсационного бака 13 примерно равен объему жидкостных каналов (не показаны) теплового аккумулятора 8 за вычетом объема бачка 4 радиатора 2. Свободный объем бака 13 соответствует увеличению объема охлаждающей жидкости за счет температурного расширения при работе ДВС 1.

Тепловой аккумулятор 8 представляет собой корпус с теплоизоляцией, например минеральной ватой. Внутри корпуса размещены газовые и жидкостные каналы (не показаны). Между каналами находится теплоаккумулирующий материал, например металл противовеса экскаватора. Параллельно аккумулятору 8 к выпускным материалам 18 подключен глушитель 19. Для управления потоком выхлопных газов установлены заслонки 20 и 21. Кран 11 предназначен для аварийного слива охлаждающей жидкости.

Система разогрева работает следующим образом.

При работе ДВС 1 в установившемся режиме кран 14 открыт, охлаждающая жидкость находится в системе охлаждения и компенсационном баке 13. Жидкость из жидкостных каналов теплового аккумулятора 8 самотеком через подводящий трубопровод 9 и центральный насос 10, который выключен, слита в систему охлаждения. Выхлопные газы от ДВС 1 проходят через газовые каналы теплового аккумулятора 8, нагревают теплоаккумулирующий материал и выбрасываются в атмосферу. При этом заслонка 20 закрыта, а заслонка 21 открыта.

Во время межсменной стоянки тепловая энергия от выхлопных газов сохраняется в аккумуляторе 8 благодаря наличию теплоизоляции.

При необходимости предпускового разогрева ДВС 1 посредством насоса 10 жидкость поступает в жидкостные каналы теплового аккумулятора 8, нагревается и подается в нижнюю часть патрубка 3. Во время заполнения жидкостных каналов аккумулятора 8 уровень жидкости в системе понижается примерно до нижней части бачка 4. Таким образом исключается циркуляция подогретой жидкости через радиатор 2. При этом жидкость на заполнение каналов аккумулятора 8 поступает из компенсационного бака 13 и бачка 4.

По окончании заполнения жидкостных каналов теплового аккумулятора 8 и трубопровода 12 кран 14 закрывается, и жидкость начинает циркулировать по замкнутому контуру: тепловой аккумулятор 8 полости охлаждения ДВС 1 теплообменник 6 поддона 5, насос 10 через трубопроводы 9 и 12. Понижение уровня жидкости в системе охлаждения при заполнении теплового аккумулятора обеспечивается благодаря наличию трубопровода 15, через который поступает воздух в патрубок 4 и бачок 4 при понижении уровня жидкости.

При закрытом кране 14 может осуществляться как принудительная, так и термосифонная циркуляция охлаждающей жидкости при разогреве ДВС, так как нет доступа воздуха в трубопровод 12 и, следовательно, исключен слив жидкости из теплового аккумулятора 8 самотеком, а насосная полость центробежного насоса 10 не является препятствием для свободного прохода через нее жидкости при выключенном насосе 10.

По окончании разогрева ДВС 1 кран 14 открывается, воздух из бака 13 поступает в трубопровод 12, и жидкость из теплового аккумулятора 8 по трубопроводу 9 сливается в систему охлаждения. При этом заполняются компенсационный бак 13 и бачок 4.

Предлагаемая система разогрева двигателя внутреннего сгорания позволяет уменьшить потери тепла в окружающую среду при разогреве ДВС за счет исключения циркуляции подогретой жидкости через радиатор системы охлаждения, уменьшить жидкостной объем cиcтемы за счет использования для заполнения жидкостных каналов теплового аккумулятора антифриза из верхнего бачка радиатора и упростить конструкцию системы в целом за счет исключения трубопроводов, подходящих к тепловому аккумулятору, клапанов.

Сущность изобретения: нижний уровень теплового аккумулятора 8 расположен не ниже верхнего уровня верхнего бачка 4 радиатора 2, отводящий трубопровод 12 подсоединен к нижней части патрубка 3, верхняя часть которого сообщена с верхней частью компенсационного бака 13, дополнительно подключенного к полостям охлаждения, а насос 10 установлен в подводящем трубопроводе 9. 1 ил.

СИСТЕМА РАЗОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая тепловой аккумулятор с теплоизоцией, газовыми каналами, сообщенными с выпускной магистралью двигателя, и жидкостными каналами, соединенными при помощи подводящего и отводящего трубопроводов с системой охлаждения двигателя, имеющей радиатор с верхним бачком, подсоединенным к полостям охлаждения двигателя при помощи патрубка с верхней и нижней частями, компенсационный бак, подключенный через запорный кран к отводящему трубопроводу, и насос, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения тепловых потерь и объема охлаждающей жидкости и упрощения конструкции, нижний уровень теплового аккумулятора расположен не ниже верхнего уровня верхнего бачка радиатора, отводящий трубопровод подсоединен к нижней части патрубка, верхняя часть которого сообщена с верхней частью компенсационного бака, дополнительно подключенного к полостям охлаждения, а насос установлен в подводящем трубопроводе.