ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F02N17/06 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам, связанным с охлаждением силовых установок, а также к устройствам, использующим при помощи тепловых аккумуляторов тепло, выделяемое теплоносителем, циркулирующим в системе охлаждения.

Известен прототип изобретения теплоаккумулирующая система двигателя внутреннего сгорания, тракт охлаждения которого содержит штатный привод принудительной циркуляции теплоносителя, подключенный к этому тракту тепловой аккумулятор с теплоаккумулирующим веществом, дополнительный привод циркуляции теплоносителя, соединительные трубопроводы, распределительную арматуру и отопительный прибор [1]
Использование прототипа сопряжено с возможностью попадания теплоаккумулирующего вещества в охлаждающий тракт, что вследствие коррозионного разрушения или засорения последнего может привести к быстрой потере работоспособности двигателя внутреннего сгорания.

Недостатком прототипа является низкая надежность, обусловленная отсутствием устройств, контролирующих работу теплового аккумулятора.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание теплоаккумулирующей системы двигателя внутреннего сгорания, обладающей, за счет надежного контроля работоспособности теплового аккумулятора, высокой надежностью на любых режимах работы.

Решение этой задачи достигается тем, что к тракту охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащего штатный привод принудительной циркуляции теплоносителя, кроме теплового аккумулятора с теплоаккумулирующим веществом, дополнительного привода циркуляции теплоносителя, соединительных трубопроводов, распределительной арматуры и отопительного прибора, на входе и на выходе в тепловой аккумулятор установлены фильтры-поглотители и датчики-сигнализаторы утечек теплоаккумулирующего вещества, а параллельно тепловому аккумулятору подключен датчик-сигнализатор его заряда-разряда. Кроме того в состав заявляемой теплоаккумулирующей системы включен блок управления распределительной арматурой и дополнительным приводом циркуляции, к которому подключены все датчики-сигнализаторы.

Подключение фильтров-поглотителей на входе и выходе теплового аккумулятора позволяет, за счет поглощения ими утечек теплоаккумулирующего вещества, предотвратить выход из строя, вследствие засорения или коррозии, охлаждающего тракта и, тем самым, обеспечить надежную работу заявляемой теплоаккумулирующей системы и, кроме того, двигателя внутреннего сгорания.

Подключение датчиков-сигнализаторов утечек теплоаккумулирующего вещества на входе и выходе теплового аккумулятора позволяет установить факт насыщения фильтров-поглотителей теплоаккумулирующим веществом. То есть установить момент, после которого дальнейшая работа приведет к потере работоспособности охлаждающего тракта, а также теплового аккумулятора и, следовательно, двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, заявляемое размещение датчиков-сигнализаторов утечек теплоаккумулирующего вещества, обеспечивая надежный контроль работоспособности теплоаккумулирующей системы двигателя внутреннего сгорания, обеспечивает ее высокую надежность.

Подключение датчиков-сигнализаторов заряда-разряда теплового аккумулятора на его входе и выходе позволяет, в случае утечек теплоаккумулирующего вещества из теплового аккумулятора и (или) выхода из строя (или их ложного срабатывания) датчиков-сигнализаторов утечек теплоаккумулирующего вещества из теплового аккумулятора, обнаружить эту неисправность, а затем с помощью блока управления распределительной арматурой исключить из охлаждающего тракта двигателя внутреннего сгорания тепловой аккумулятор. Кроме того такое подключение датчиков-сигнализаторов заряда-разряда теплового аккумулятора позволяет достоверно определить его состояние (заряжен или разряжен) и, тем самым, определить возможность нагрева отопительного прибора или подогрева двигателя.

Таким образом, подключение датчиков-сигнализаторов заряда-разряда на входе и на выходе теплового аккумулятора также обеспечивает надежность заявляемой теплоаккумулирующей системы.

На фиг. 1 представлена схема заявляемой теплоаккумулирующей системы, на которой графические обозначения элементов представлены в соответствии с [2, 3, 4, 5] Здесь линиями, которые оканчиваются стрелками, показаны электрические подключения датчиков-сигнализаторов к блоку управления распределительной арматурой.

Остальными линиями, которыми соединены элементы схемы, показаны трубопроводы, по которым циркулирует теплоноситель, используемый для охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 2 представлены варианты включения распределительной арматуры, соответствующие различным режимам работы заявляемой теплоаккумулирующей системы в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания.

Заявляемая теплоаккумулирующая система состоит из насоса штатного 1 (НШ), вход которого подключен к тракту охлаждения двигателя внутреннего сгорания 2 (ДВС), который является механическим приводом насоса 1. На выходе из насоса 1 и на входе в охлаждающий тракт двигателя 2 установлены соответственно четырехпоточный трехпозиционный распределитель 3 (К1) и четырехпоточный пятипозиционный распределитель 4 (К2). Каждый распределитель имеет возможность независимо управляться двумя электромагнитами при помощи блока управления 5 (БУ) (электрические линии управления не показаны).

К одному из входов распределителя 3 подключен насос дополнительный 6 (НД), приводимый электродвигателем 7 (ЭД), который также имеет возможность управляться от блока 5 (электрические линии управления не показаны). К одному из входов распределителя 4 подключен, с возможностью байпасирования потока теплоносителя, отопительный прибор 8 (ОП). Вход и выход теплового аккумулятора 9 (ТА) подключены через фильтры-поглотители 10 (ФП) к насосу 6 и к прибору 8. К трубопроводам, соединяющим фильтры 10 с насосом 6 и с прибором 8, подключены входы датчиков-сигнализаторов утечек теплоаккумулирующего вещества 11 (ДСУ), а их выходы подключены к блоку 5. К трубопроводам, соединяющим вход и выход аккумулятора 9, подключены входы датчика-сигнализатора заряда-разряда 12 (ДСЗР), а его выход также подключен к блоку 5.

Для пояснения работы заявляемой теплоаккумулирующей системы на фиг. 1 представлено положение распределителей, соответствующее режиму зарядки аккумулятора 9 при работающем двигателе 2 и отключенном приборе 8.

Работающий двигатель 2 приводит в действие насос 1, который принуждает теплоноситель, например воду, циркулировать в охлаждающем тракте. Пройдя через открытый канал распределителя 3, нагретая в охлаждающем тракте двигателя 2 вода поступает в неработающий на этом режиме насос 6, а затем, пройдя фильтр 10, поступает в тепловой аккумулятор 9 и заряжает его, отдавая тепло теплоаккумулирующему веществу. Далее вода проходит через второй фильтр 10, откуда через байпасный трубопровод и открытый канал распределителя 4 поступает на вход охлаждающего тракта двигателя 2. Такое движение воды по замкнутому контуру сопровождается показаниями датчика-сигнализатора 12. На этом режиме работы системы при утечке теплоаккумулирующего вещества из теплового аккумулятора 9 и смешивании его с водой, циркулирующей в охлаждающем тракте двигателя 2, фильтры 10 поглощают эти утечки до тех пор, пока их насыщение теплоаккумулирующим веществом не достигнет расчетного значения. При этом соответствующий сигнал датчиков-сигнализаторов 11, переданный ими блоку 5, переключает распределители 3 и 4 в положения, исключающие циркуляцию воды через тепловой аккумулятор 9 (см. табл. режим 3 или 4).

Таким образом благодаря заявляемому подключению фильтров 10 и датчиков-сигнализаторов 11 и 12 обеспечивается надежная работа заявляемой теплоаккумулирующей системы при зарядке теплового аккумулятора 9 теплом, отбираемым от работающего двигателя 2.

При достижении тепловым аккумулятором 9 состояния полной зарядки, фиксируемое датчиком-сигнализатором 12, сигнал последнего, передаваемый в блок 5, также переключает распределители 3 и 4 в положения, исключающие циркуляцию воды через тепловой аккумулятор 9.

Заявляемая теплоаккумулирующая система допускает использование теплового аккумулятора 9 для подогрева неработающего двигателя 2 и нагрева отопительного прибора 8 как совместно, так и раздельно. В частности, для подогрева неработающего двигателя 2 при отключенном отопительном приборе 8 распределители 3 и 4 устанавливаются в положения, соответствующие режиму 5 работы системы (см. табл.). На этом режиме насос 6, приводимый электродвигателем 7, принуждает воду, нагреваемую тепловым аккумулятором 9, поступать через открытый канал распределителя 3 в неработающий на этом режиме насос 1, а затем в охлаждающий тракт двигателя 2. Из охлаждающего тракта вода поступает в открытый канал распределителя 4, а затем по байпасному трубопроводу на вход в тепловой аккумулятор 9, где она подогревается и вновь подается насосом 6 в охлаждающий тракт двигателя 2. Этот режим работы сопровождается контролем за утечками теплоаккумулирующего вещества и за состоянием теплового аккумулятора 9 при помощи датчиков сигнализаторов 11 и 12, соответственно, который аналогичен контролю, осуществляемому на режимах 1 и 2 работы системы (см. табл.) при работающем двигателе 2.

Такие образом, благодаря заявляемому подключению фильтров 10 и датчиков-сигнализаторов 11 и 12 также обеспечивается надежная работа заявляемой теплоаккумулирующей системы при подогреве двигателя 2 или отопительного прибора 8 при помощи теплового аккумулятора 9.

Заявляемая теплоаккумулирующая система благодаря наличию в ней фильтров-поглотителей, датчиков-сигнализаторов утечек теплоаккумулирующего вещества и датчиков-сигнализаторов заряда-разряда теплового аккумулятора, подключенных к последнему, обладает высокой надежностью на всех режимах работы.

Возможность выбора режима работы заявляемой теплоаккумулирующей системы как при работающем двигателе внутреннего сгорания, так и при подогреве последнего при помощи теплового аккумулятора, основанного на показаниях датчика-сигнализатора заряда-разряда теплового аккумулятора и датчиков-сигнализаторов утечек теплоаккумулирующего вещества, обеспечивает высокую экономичность использования двигателя внутреннего сгорания. Достигаемая таким образом высокая экономичность заявляемого изобретения позволяет использовать его в любых, в том числе и автомобильных, силовых установках.

Источники информации
1. Журнал "Наука и жизнь", N 3, 1993 г. с. 62 65.

2. ГОСТ 2.701-84. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

3. ГОСТ 2.704-76. Правила выполнения гидравлических и пневматических схем.

4. ГОСТ 2.781-68. Обозначения условные графические. Аппаратура распределительная и регистрирующая гидравлическая и пневматическая.

5. ГОСТ 2.782-68. Обозначения условные графические. Насосы и двигатели гидравлические и пневматические.

Использование: в теплотехнике, в частности в устройствах, связанных с охлаждением силовых установок, а также в устройствах, использующих при помощи тепловых аккумуляторов тепло, выделяемое теплоносителем, циркулирующим в системе охлаждения. Сущность изобретения: теплоаккумулирующая система двигателя внутреннего сгорания, в тракт охлаждения которого включен штатный привод принудительной циркуляции теплоносителя, содержит подключенный к тракту охлаждения тепловой аккумулятор с теплоаккумулирующим веществом, дополнительный привод циркуляции теплоносителя, соединительные трубопроводы, распределительную арматуру и отопительный прибор, в ее состав дополнительно включены блок управления распределительной арматурой и дополнительным приводом циркуляции, на входе и на выходе в тепловой аккумулятор установлены фильтры-поглотители и датчики-сигнализаторы утечек теплоаккумулирующего вещества, параллельно тепловому аккумулятору подключен датчик-сигнализатор его заряда-разряда, а все датчики-сигнализаторы подключены к блоку управления распределительной арматурой. Изобретение обеспечивает: возможность выбора режима работы заявляемой теплоаккумулирующей системы как при работающем двигателе внутреннего сгорания, так и при подогреве последнего при помощи теплового аккумулятора. 2 ил.

Теплоаккумулирующая система двигателя внутреннего сгорания, в тракт охлаждения которого включен штатный привод принудительной циркуляции теплоносителя, содержащая подключенный к тракту охлаждения тепловой аккумулятор с теплоаккумулирующим веществом, дополнительный привод циркуляции теплоносителя, соединительные трубопроводы, распределительную арматуру и отопительный прибор, отличающаяся тем, что теплоаккумулирующая система содержит блок управления распределительной арматурой и дополнительным приводом циркуляции, на входе и на выходе в тепловой аккумулятор установлены фильтры-поглотители и датчики-сигнализаторы утечек теплоаккумулирующего вещества, параллельно тепловому аккумулятору подключен датчик-сигнализатор его заряда-разряда, а все датчики- сигнализаторы подключены к блоку управления распределительной арматурой.