Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим благоприятные условия для запуска и работы двигателей внутреннего сгорания, установленных на транспортных средствах, например автомобилях, при их эксплуатации в зимнее время и отсутствии утепленных боксов для межсменного отстоя техники. Кроме того, устройство обеспечивает принудительное охлаждение масляного поддона (масла) очищенным от пыли воздухом, в том числе на режимах работы двигателя, при которых выделение тепла максимально.
Известно устройство для нормализации работы двигателя при отрицательных температурах, назначение, которого облегчение запуска двигателя после межсменного отстоя транспортного средства, включающее трубчатый электродный нагреватель, снабженный электронной системой управления и связанный с нижним сливным краном радиатора и краном одного из блоков двигателя (Клименко С. и др. Автомобильный нагреватель охлаждающей жидкости, жур. Автомобильный транспорт, N 12, с.26, 1987).
Недостаток этого технического решения -конструктивная сложность нагревателя и опасность "размораживания" двигателя при отказе последнего.
Известно также устройство для нормализации работы двигателя при отрицательных температурах, содержащее электрический нагреватель, размещенный внутри съемного кожуха, герметически охватывающего масляный поддон и снабженного теплоизолирующим покрытием (патент GB N 488116, кл. F 01 M 5/02, 1938).
Однако это техническое решение не лишено недостатков: усложняется эксплуатация техники (необходимость удаления-возвращения охлаждающей жидкости в систему охлаждения остается обязательной, а при небольшом объеме полости кожуха необходимо будет иметь дополнительные объемы разогретой воды для заливки системы охлаждения двигателя), кроме того, при эксплуатации на максимальных нагрузках, мощных современных двигателей необходимо удаление кожуха, поскольку он не позволит обеспечить эффективный отвод тепла от масляного поддона двигателя, что вызовет перегрев двигателя и разложение масла. Кроме того, устройство не является быстросъемным (крепится обычными болтами и требует для демонтажа слива масла из масляного поддона).
Задача изобретения выражается в нормализации условий работы двигателя, за счет исключения возможности его "замораживания" при межсменном отстое и, тем самым, исключения его повышенного износа, сопутствующего запуску непрогретого двигателя, при одновременном исключении возможности перегрева масла в масляной системе двигателя в рабочем режиме, особенно, в процессе движения при максимальных нагрузках.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении сроков службы масла, поскольку известно, что многократный пуск холодного двигателя, имеющего среды предпускового подогрева масла, создает пропуски воспламенения дизельного топлива в цилиндрах и попадание его в масляный поддон и потому приводит к быстрому невосстанавливаемому снижению вязкости моторного масла и сокращению сроков службы масла в 2,5 - 4,0 раза, да и самого двигателя (например журнал "Автомобильный транспорт", N 1, 1990, с. 24 - 26 и N 2, 1989, с. 25 - 26). Кроме того, предотвращается возможность перегрева масла, а значит потери его качества и связанного с этим износа двигателя. Кроме того, снижаются энергозатраты на предпусковой разогрев двигателя, обеспечивается возможность многократного использования охлаждающей жидкости при ее сливе из системы охлаждения исключающем "размораживание" двигателя, а при запуске "мороженого" двигателя обеспечивается подача теплого воздуха во впускной коллектор, что обеспечивает благоприятные температурные условия для надежного воспламенения горючей смеси в цилиндрах. Кроме того, снижается потребность в утепленных боксах, число которых определяется только нуждами ремонта, а не хранения машин.
Поставленная задача решается тем, что устройство для нормализации работы двигателя, содержащее электрический нагреватель, размещенный внутри съемного кожуха, герметически охватывающего масляный поддон и снабженного теплоизолирующим покрытием, отличается тем, что электронагреватель размещен в герметичной емкости, установленной с зазором по отношению к поверхности масляного поддона, внутри кожуха, причем, герметичная емкость снабжена двумя трубопроводами с запорными задвижками, один из которых связан со сливом системы охлаждения двигателя, а другой связан с источником сжатого воздуха например, ресивером, кроме того, объем герметичной емкости не меньше объема системы охлаждения, причем стенки кожуха снабжены герметичными лючками. При этом, в нижней части кожуха выполнено сквозное отверстие, снабженное герметичной пробкой, размещенное соосно с пробкой маслоспускного отверстия картера двигателя, причем в герметичной емкости сформирован трубчатый канал, соосный со сквозным отверстием в кожухе и снабженный резьбой. Кроме того, внутренняя поверхность кожуха снабжена покрытием из теплоотражающего материала, например, фольги алюминия, наклеенной на войлочное покрытие. Кроме того, герметичная полость снабжена теплоотводящими трубками, которые пропущены через полость масляного поддона картера двигателя, при этом приемные отверстия теплоотводящих трубок размещены в зоне размещения электронагревателей, отделенной от остального пространства герметичной емкости вертикальной перегородкой, нижняя кромка которой размещена с зазором относительно дна емкости. При этом, пространство зазора между герметичной емкостью и стенками картера посредством патрубка связано с аккумуляторным ящиком, кроме того, в передней стенке кожуха выполнено сквозное отверстие, снабженное съемной заглушкой. При этом электронагреватель снабжен регулятором температуры, например, биметаллическим реле. Кроме того, кожух съемно зафиксирован на масляном поддоне картера двигателя, предпочтительно рычажным запором.
Совместный анализ признаков заявленного решения и признаков аналогов и прототипа свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию " новизна".
Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признак "...электронагреватель размещен в герметичной емкости, установленной с зазором по отношению к поверхности масляного поддона, внутри кожуха, ". . обеспечивает работу нагревателя в режиме теплоаккумулятора, кроме того, это обеспечивает возможность использования сжатого воздуха для возврата охлаждающей жидкости в охлаждающую систему.
Признаки определяющие установку емкости с зазором по отношению к поверхности масляного поддона и наличие герметичных лючков в стенках кожуха, обеспечивают возможность " работы устройства" в режиме прогрева масляного поддона двигателя и "выключения устройства", при работе двигателя после его прогрева без его демонтажа (снятия устройства с двигателя).
Наличие трубопроводов для подключения герметичной емкости к источнику сжатого воздуха и к сливу - приему охлаждающей жидкости, обеспечивает возможность, как ее беспрепятственного слива из системы охлаждения, так и возврата в последнюю, а с учетом признака определяющего объем емкости, исключает возможность оставления в блоке воды и "размораживания" двигателя при отказе нагревателя.
Признаки п.2 формулы обеспечивают удобство работы с двигателем и возможность эффективного использования в качестве аварийного полевого средства разогрева паяльной лампы при отсутствии электропитания на стоянке.
Признаки п. 3 формулы повышают эффективность использования тепла, которое не поглощается стенками кожуха, а отражается обратно на масляный поддон картера двигателя.
Признаки п. 4 формулы повышают эффективность работы электронагревателей: тепло отдается непосредственно маслу залитому в поддон двигателя, кроме того признаки обеспечивают эффективную циркуляцию жидкости в пределах герметичной емкости.
Признаки п. 5 формулы обеспечивают потребный тепловой режим в аккумуляторном ящике при межсменной стоянке.
Признак п. 6 формулы обеспечивает экономичность работы нагревателей, за счет минимизации времени их работы.
Признак п. 7 формулы обеспечивает удобство использования устройства для быстрого демонтажа устройства при техобслуживании двигателя и его ремонте.
На фиг. 1 схематически показан общий вид устройства; на фиг.2 - его поперечный разрез; на фиг.3 - вид устройства при разогреве двигателя паяльной лампой.
На фиг. 1-3 показаны кожух 1, герметичная емкость 2, нагреватели 3, масляный поддон картера двигателя 4, зазор 5, лючки 6 в боковых стенках кожуха 1, муфты 7, теплоотводящие трубки 8, пробка 9 маслоспускного отверстия, канал 10 с резьбой 11, водопроводная трубка 12, сливной коллектор 13 системы охлаждения с задвижкой 14, ресивер 15 с задвижкой 16, аккумуляторный ящик 17, трубопроводы 18,19, патрубок 20, перегородка 21, регулятор температуры 22. Кроме того, на чертежах показаны коленообразный патрубок 23 с паяльной лампой 24 и отверстие 25 со съемной заглушкой на передней (по ходу) стенке кожуха 1, воздухоподводящее отверстие 26, воздухоочиститель 27, воздухоотводящее отверстие 28, впускной коллектор двигателя 29 и воздуховоды 30 с поворотными заслонками 31.
Кожух 1 представляет из себя коробчатую конструкцию, очертания которой в плане конгруэнтны очертаниям масляного поддона 4 картера двигателя. Кожух 1 и поддон 4 связаны быстроразъемными соединениями, например, рычажного типа при помощи контактной рамки, что позволяет фиксировать кожух на поддоне быстро, надежно и герметично. Целесообразно, чтобы конструкция стенок и днища кожуха была следующей: внешний (защитный) кожух из листовой стали, на котором с внутренней стороны зафиксирован слой утеплителя (например, войлок или минвата толщиной 10 - 12 мм) покрытый слоем алюминиевой фольги и внутренний (несущий) корпус, конгруэнтный защитному имеют между собой воздушный зазор толщиной 56 мм.
Внутри кожуха 1, с зазором 5 (равным 20 - 25 мм) по отношению к поверхности дна масляного поддона 4 размещена герметичная емкость 2 предпочтительно, алюминиевая. Емкость снабжена трубопроводами 18 и 19, первый из которых связан с водопроводной трубкой 12 и сливным коллектором 13 системы охлаждения, а второй подключен к ресиверу 15 автомобиля или к гаражной системе подачи сжатого воздуха.
Приемное отверстие водопроводной трубки 12 расположено в самой нижней точке герметичной емкости 2.
В качестве задвижек 14 и 16 использованы краны известной конструкции, предназначенные, соответственно, для использования в водопроводах и воздухопроводах сжатого воздуха. При этом задвижка 16 представляет из себя двухпозиционный кран обеспечивающий коммутацию полости емкости 2 либо с ресивером, либо с атмосферой. Целесообразно использовать трехпозиционный распределительный кран для обеспечения коммутации ресивера, сливного коллектора системы охлаждения и герметичной емкости 2, что позволяет упростить операции по сливу - возвращению охлаждающей жидкости. Лючки 6 выполнены аналогично стенкам кожуха 1, т. е. снабжены теплоизолирующим покрытием, шарнирно зафиксированы в проемах корпуса кожуха 1, при этом, их стыки с проемами снабжены герметизаторами - утеплителями. В качестве электронагревателей использованы стандартные нагреватели (ТЭНЫ на 127-220 В) в водозащищенном исполнении мощностью порядка 1-1,5 кВт/ч каждый. Их число определяется объемом герметичной емкости 2. Так например, для названного случая (двигатель ЯМЗ 238) достаточно иметь два таких нагревателя. В качестве регулятора температуры 22 использованы известные тепловые реле, обеспечивающие поддержание температуры воды на уровне от +30-40 до +80-90oC например, биметаллическое, или на основе титано-никелевых сплавов обладающих памятью формы.
При использовании антифриза в качестве охлаждающей жидкости, целесообразно использовать таймеры, встраиваемые в систему управления тепловым реле, что позволит включать систему прогрева в заданное время перед пуском двигателя и, тем самым, еще более повысить экономичность устройства. Канал 10 сформирован в виде цилиндрического сквозного отверстия, на стенках которого выполнена резьба 11, соответствующая резьбе, выполненной на конце изогнутого колена 23. Резьбовая кромка отверстия в корпусе кожуха 1, совпадающая со стенками канала 10 снабжена теплостойкой (например, асбестовой) изоляцией. На патрубок 20, расположенный в зазоре 5, надет воздухопроводящий шланг, снабженный теплоизолирующим (например, войлочным) кожухом. Выпускное отверстие шланга открыто в аккумуляторный ящик 17. Диаметр отверстия 25 не превышает 15 мм.
Теплоотводящие трубки 8 выполнены из алюминия и без зазора пропущены через стенки масляного поддона 4 картера двигателя. Их выходы герметично связаны с соответствующими патрубками герметичной емкости 2, например, посредством муфт. Приемные отверстия теплоотводящих трубок 8 расположены в зоне работы нагревателей 3, а их выпускные отверстия размещены у удаленного конца емкости 2. Перегородка 21 установлена с зазором относительно днища емкости 2, и служит для отделения горячего объема охлаждающей жидкости от менее горячего, для улучшения ее циркуляции.
Целесообразно, чтобы емкость 2 имела узлы, предохраняющие ее от разрушения при замерзании охлаждающей жидкости (при отказе нагревателей или разгерметизации кожуха и т. п.), например, в виде сливного клапана, размещенного в рабочей зоне нагревателей 3 и срабатывающего при определенном давлении внутри емкости 2, или в виде дополнительной емкости из легкодеформируемого материала (не показана), размещенной внутри герметичной емкости 2.
Поскольку полость кожуха 1 "изолирована" от окружающей среды, предусмотрена возможность принудительной подачи воздуха в полость кожуха в процессе работы двигателя. Воздухоподводящее отверстие 26 связано с выходом воздухоочистителя 27 через герметизирующую (запорную) заслонку 31, посредством патрубка, (воздуховода 30) диаметр которого 60 - 70 мм, снабженного теплозащитной войлочной рубашкой. Аналогично выполнена воздухоотводящая магистраль от воздухоотводящего отверстия 28 к впускному коллектору двигателя 29, также содержащая герметизирующую заслонку 31. Герметизирующие заслонки обеспечивают герметизацию полости кожуха 1 на время работы нагревателей в процессе межсменного отстоя.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Устройство монтируют на картере двигателя: вначале монтируют герметичную емкость 2 (с теплоотводящими трубками 8 и трубопроводами 18 и 19) после чего "закрывают" эти узлы кожухом 1, который скрепляют с масляным поддоном двигателя посредством быстроразъемных замков, например рычажной конструкции, после чего монтируют электроарматуру нагревателя 3.
При межсменном отстое на стоянке, оборудованной раздаточной арматурой на 220 В, после остановки автомобиля сливают жидкость из системы охлаждения в герметичную емкость 2, для чего открывают задвижку 14 и, одновременно, открывают отверстие 25 на передней стенке кожуха, далее, после слива жидкости, электронагреватель 3 включают в сеть. Регулятор температуры 22 обеспечивает включение - выключение нагревателя 3 при температуре жидкости в герметичной емкости, от +30 - 40 до +80 - 90oC. Желательно, чтобы цепь подключения нагревателя имела индикатор (световой или звуковой), срабатывающий при ее разрыве. Жидкость, находящаяся в емкости будет постоянно находиться в прогретом состоянии, отдавая свое тепло в зазор 5. Тем самым, обеспечивается прогрев масла в поддоне 4, температура которого не снизится ниже +3-10oC, а при наличии теплоотводящих трубок 8 - ниже +25-30oC, и поддержание приемлемой и температуры в аккумуляторном ящике, в который теплый воздух будет "подсасываться" за счет "работы" патрубка 20 и отверстия 25. Задвижка 16 при этом находится в положении, обеспечивающем свободный сброс пара в атмосферу. При запуске двигателя отключают нагреватель 3 от сети, после чего задвижку 16 ставят в положение, обеспечивающее коммутацию полости емкости 2 с ресивером 15. и "выдавливают" сжатым воздухом воду из емкости 2 в систему охлаждения, после чего закрывают задвижку 14, а задвижку 16 возвращают в положение, обеспечивающее свободный сброс сжатого воздуха в атмосферу.
В результате этого, система охлаждения оказывается заполненной горячей водой, быстро отдающей тепло блокам цилиндров двигателя и, тем самым, обеспечивающей его разогрев. Поскольку и масло в поддоне 4 будет прогретым, двигатель легко запускается.
Перед пуском двигателя открывают заслонки 31, что обеспечивает нормальный отвод тепла от масляного поддона двигателя, за счет "продувки" зазора 5 принудительным напором свежего, чистого воздуха.
При запуске двигателя после аварийной остановки устройства (или после стоянки в условиях отсутствия источников электропитания) в канал 10 вводят изогнутое колено 23, которое фиксируют поворотом в канале 10 до "схватывания" резьбовых участков на их поверхностях. В свободный конец колена вставляют горелку паяльной лампы 24 и "запускают" лампу в работу (при этом открыто отверстие 25 на передней стенке кожуха). Пламя лампы "работает" в зазоре 5 при минимуме тепловых потерь на сторону, а отработанные газы выходят через отверстие 25. Целесообразно, чтобы емкость 2 при этом была заполнена водой, что исключает вероятность прогорания ее верхней стенки и позволяет прогреть и воду для заливки системы охлаждения.
После прогрева масляного поддона 4 до достаточного уровня, лампу 24 убирают, канал 10 герметизируют пробкой, нагретую охлаждающую жидкость перекачивают в систему охлаждения и осуществляют запуск двигателя.
Использование: для нормализации работы ДВС, установленных на автомобилях. Устройство содержит электрический нагреватель, размещенный в герметичной емкости, установленной с зазором по отношению к поверхности масляного поддона, внутри съемного кожуха, герметично охватывающего поддон. Поверхность кожуха снабжена теплоизолирующим покрытием, а емкость - двумя трубопроводами с запорными задвижками, один из которых связан со сливом системы охлаждения двигателя, а другой связан с источником сжатого воздуха (ресивером). Объем герметичной емкости не меньше объема системы охлаждения, а стенки кожуха снабжены герметичными лючками. В нижней части кожуха выполнено сквозное отверстие. В емкости сформирован трубчатый канал. Герметичная полость снабжена теплоотводящими трубками, которые пропущены через полость масляного поддона. Пространство зазора между емкостью и стенками картера связано с аккумуляторным ящиком. Электронагреватель снабжен регулятором температуры. Технический результат - повышение срока службы масла. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
| GB, патент, 488116, F 01 M 5/02, 1938. |
