ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР ДЛЯ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВС Российский патент 2006 года по МПК F01P7/00 F01M5/02 F02N17/04 

Изобретение относится к тепловым аккумуляторам и может быть использовано в системе предпусковой подготовки двигателей внутреннего сгорания в условиях отрицательных температур окружающего воздуха.

Известен аккумулятор тепла (патент РФ №2052734), содержащий теплоизолирующий корпус с входным и выходным отверстиями, к которым подключены впускная и выпускная трубы, размещенные в корпусе капсулы, заполненные изменяющим агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур теплоаккумулирующим составом, и разделительные пластины.

Недостатком конструкции являются большие затраты электроэнергии при прокачке охлаждающей жидкости (ОЖ) для прогрева двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и на преодоление вязкостного сопротивления; невозможно осуществлять прогрев моторного масла; значительное время прогрева двигателя, большая теплорассеивающая площадь.

Наиболее близким техническим решением является конструкция теплового аккумулятора фазового перехода (патент РФ №2187049), содержащего теплоизолированный вакуумированный цилиндрический корпус со съемной крышкой, имеющей входное и выходное отверстия с запрессованными в них впускной и выпускной трубами, блок капсул заполнен изменяющим агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур теплоаккумулирующим материалом (ТАМ).

Недостатком этой конструкции является использование нагрева только ОЖ, недостаточный запас потенциальной энергии для прокачивания через смазочную систему рабочей жидкости.

Указанные недостатки устраняются в предложенном техническом решении за счет установки гидропневмоаккумуляторов и эжекционной трубки, обеспечивающих подачу масла в систему смазки ДВС под давлением, а также путем установки электроконтактов, электромагнитных клапанов и датчиков температуры, обеспечивающих регулируемый предпусковой подогрев масла перед запуском, что обеспечивает снижение износа кривошипно-шатунного механизма при пуске ДВС.

Признаки, отличающие предлагаемый тепловой аккумулятор от наиболее близкого к нему известного патента РФ №2187049, характеризуют наличие гидропневмоаккумуляторов; двух датчиков температуры управляющих работой заслонок; двух электроконтактов, управляющих работой электромагнитного клапана, соединенного с гидропневмоаккумуляторами, эжекционной трубкой и пневмопроводом, а также наличие выпускного электромагнитного и впускного клапана.

На чертеже показана конструкция теплового аккумулятора (ТА). ТА содержит цилиндрический корпус 1 с вакуумной теплоизоляцией 2, гидропневмоаккумуляторы 3, с внешней стороны окруженные теплоаккумулирующим материалом 4, изменяющим свое агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур (100-150°С), перепускную трубу 5 с встроенными заслонками 6, нагнетательные поршни 7, разделяющие воздушные 8 и масляные 9 полости гидропневмоаккумуляторов, электромагнитный клапан 10, управление работой которого осуществляется через электроконтакты К1 и К2, размещенные внутри одного из гидропневмоаккумуляторов. К электромагнитному клапану 10 подсоединена тормозная пневмосистема 11 через пнев-мопровод 12 и эжекционная трубка 13. В состав ТА входят впускной клапан 14 и выпускной электромагнитный клапан 15, соединяющие масляную полость 8 гидропневмоаккумуляторов 3 с главной масляной магистралью (ГММ) 16. Контроль за температурным режимом ТАМ осуществляется датчиками температуры 17 (нижний предел регулирования) и 18 (верхний предел регулирования).

Тепловой аккумулятор работает следующим образом.

Зарядка ТА осуществляется в период работы ДВС. В начальный момент зарядки ТА выпускной электромагнитный клапан 15 отключен и закрыт. Нагнетательные поршни 7 находятся в крайнем левом положении и замыкают электроклапан К1. В это же время под действием сигнала от датчика температуры 17 открываются заслонки 6. В результате замыкания электроконтакта К1 включается электромагнитный клапан 10, который через эжекционную трубку 13 соединяет воздушные полости 8 гидропневмоаккумуляторов 3 с перепускной трубой 5. При этом за счет потока отработавших газов (ОГ) в эжекционной трубке 13 создается эжекция, в результате чего воздух из воздушных полостей 8 гидропневмоаккумуляторов 3 удаляется в перепускную трубу 5, при этом в воздушных полостях 8 создается разряжение. В результате разряжения моторное масло (ММ) из ГММ 16 под давлением поступает в масляные полости 9 гидропневмоаккумуляторов 3, открыв впускной клапан 14, и заряжает ТА. Когда нагнетательные поршни 7 переместятся в крайнее правое положение и один из поршней 7 замкнет электроконтакт К2 электромагнитный клапан 10 выключится и разъединит эжекционную трубку 13 с перепускной трубой 5 от воздушных полостей 8 гидропневмоаккумуляторов 3. При этом из тормозной пневмосистемы 11 через пневмопровод 12 в воздушные полости 8 под давлением поступит воздух и ММ, заполнившее масляную полость 9, окажется под давлением и закроет впускной клапан 14.

Нагрев ММ, заряженного в ТА, осуществляется за счет тепла, передаваемого от теплоаккумулирующего материала 4 через стенки пневмоаккумулятора 3. Нагрев теплоаккумулирующего материала 4 происходит за счет передачи тепла отработавших газов, омывающих стенки перепускной трубы 5. Контроль и регулирование температуры ММ внутри ТА осуществляется за счет датчиков температуры 17 и 18, которые управляют работой заслонок 6. Так, при достижении верхнего предела регулирования температурой теплоаккумулирующего материала 4 от датчика температуры 18 подается сигнал на закрытие заслонок 6, в результате чего нагрев прекращается.

Во время работы ДВС возможно остывание теплоаккумулирующего материала, что требует подзарядки ТА. Подзарядка ТА происходит следующим образом. При остывании теплоаккумулирующего материала 4 его температура достигнет нижнего предела, контролируемого датчиком температуры 17, в результате чего им будет подан сигнал на открытие заслонок 6 и ОГ, проходя через перепускную трубу 5, будут осуществлять нагрев теплоаккумулирующего материала 4.

При остановке двигателя заслонки 6 ТА закрыты. Моторное масло закрыто внутри ТА и сохраняет накопленное тепло за счет цилиндрического корпуса 1 с вакуумной теплоизоляцией 2.

Предпусковая прокачка двигателя и его предпусковой подогрев осуществляется в ходе разрядки ТА. Разрядка ТА происходит следующим образом. В момент запуска ДВС от системы электропуска в работу включается выпускной электромагнитный клапан 15, в результате чего за счет давления воздуха, подаваемого через пневмопровод 12 и электромагнитный клапан 10, из тормозной пневмосистемы 11 MM под давлением выдавливается нагнетательными поршнями 7 из масляных полостей 9 через открытый выпускной электромагнитный клапан 15 в ГММ 16. При этом впускной клапан 14 закрыт.

Предлагаемый тепловой аккумулятор имеет систему устройств, обеспечивающих его автоматическую зарядку и разрядку, регулируемый подогрев теплоаккумулирующего материала и его автоматизированную подзарядку тепловой энергией, качественный предпусковой подогрев ДВС и предпусковую прокачку трущихся узлов, что в целом обеспечит снижение пусковых износов ДВС на 20-25%.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для разогрева автотракторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в условиях межсменного, безгаражного хранения при отрицательных температурах окружающего воздуха. Тепловой аккумулятор (ТА) содержит цилиндрический корпус с вакуумной теплоизоляцией, теплоаккумулирующий материалом (ТАМ), заслонки, регулирующие температурный режим ТАМ, и отличающийся тем, что дополнительно содержит датчики температуры, регулирующие нагрев теплового аккумулятора, поршневые гидропневмоаккумуляторы с установленными в одном из них двумя электроконтактами, управляющими электромагнитным клапаном, соединенным с гидропневмоаккумуляторами, эжекционной трубкой и пневмопроводом, а также выпускной электромагнитный и впускной клапаны. Изобретение обеспечивает подогрев и предпусковую прокачку трущихся узлов, а также снижение пусковых износов ДВС на 20-25%. 1 ил.

Тепловой аккумулятор, содержащий теплоизолированный цилиндрический корпус, теплоаккумулирующий материал, трубу с заслонками, отличающийся тем, что дополнительно содержит датчики температуры, регулирующие нагрев теплового аккумулятора, поршневые гидропневмоаккумуляторы с установленными в одном из них двумя электроконтактами, управляющими электромагнитным клапаном, соединенным с гидропневмоаккумуляторами, эжекционной трубкой и пневмопроводом, а также выпускной электромагнитный и впускной клапаны.