ПРЕДПУСКОВАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2015 года по МПК F02N19/04 F01M5/02 F02G5/02 

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетического машиностроения и предназначено для использования в качестве предпусковых и вспомогательных теплоэнергетических установок транспортных средств для одновременного производства тепла и электроэнергии.

Известна теплоэнергетическая установка (выбранная за прототип), содержащая двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов, смесительное устройство с электронагревателем, жидкостной насос с электроприводом, обратный клапан, вентили, гидролинии [Патент РФ №2421626, МПК F02G 5/02].

К недостаткам данной теплоэнергетической установки следует отнести невозможность осуществления интенсивного нагрева моторного масла во время предпускового прогрева двигателя внутреннего сгорания транспортного средства.

Также известна система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания [Патент РФ №2386820, МПК F01M 5/02], содержащая предпусковой подогреватель, трубопровод горячих газов от предпускового подогревателя для обогрева масляного поддона двигателя, полости с ребрами на поддоне для прохода газов подогревателя, масляный насос с автономным приводом, трубопровод забора нагретого масла из картерной полости двигателя, подключенный к всасывающей полости насоса, и расположенную вдоль блока двигателя масляную магистраль с соплами, направленными на шейки коленчатого вала, оребренную трубу подогрева, встроенную в масляный поддон.

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является наличие в масляном поддоне оребренной трубы, через

которую прокачивается теплоноситель от предпускового нагревателя и жидкостной полости на корпусе масляного насоса с автономным приводом, а также полости на поддоне для прохода горячих газов от предпускового подогревателя. Наличие оребренной трубы, встроенной в масляный поддон, значительно снижает надежность двигателя внутреннего сгорания, так как из-за значительного вибрационного воздействия может произойти ее разрушение, что приведет к смешению моторного масла и теплоносителя предпускового подогревателя прямо в масляном поддоне. Наличие жидкостной полости на корпусе масляного насоса с автономным приводом приведет к его удорожанию вследствие усложнения конструкции. Проход разогретых газов через полость на поддоне может привести к возгоранию двигателя при наличии незначительных течей дизельного топлива и моторного масла. Кроме этого остается не разогретым масляный насос двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, который перед запуском забит холодным моторным маслом, представляющим собой сильно густую субстанцию.

Из всего вышесказанного следует, что система предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания имеет чрезвычайно много недостатков, что в конечном итоге снижает ее надежность и увеличивает себестоимость.

Задачей данного изобретения является создание предпусковой теплоэнергетической установки, имеющей простую конструкцию, более высокую эффективность и небольшие габариты.

Поставленная задача решается следующим образом: в предпусковой теплоэнергетической установке для транспортного средства, содержащей двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов, смесительное устройство с электронагревателем, жидкостной насос с электроприводом, обратный клапан, гидролинии теплоносителя, масляный насос с электроприводом, рекуперативный теплообменник нагрева моторного масла, встроенная в масляный поддон масляная магистраль с соплами, направленными на шейки коленчатого вала и на масляный насос двигателя внутреннего сгорания, масляные гидролинии, рекуперативный теплообменник нагрева моторного масла по последовательной гидравлической схеме соединен посредством гидролиний теплоносителя со смесительным устройством с электронагревателем, масляный насос с электроприводом через масляные гидролинии подает моторное масло к рекуперативному теплообменнику нагрева моторного масла, после которого нагретое моторное масло поступает к встроенной в масляный поддон масляной магистрали с соплами, направленными на шейки коленчатого вала и на масляный насос двигателя внутреннего сгорания.

На фиг. 1 изображена схема предпусковой теплоэнергетической установки.

Предпусковая теплоэнергетическая установка содержит двигатель внутреннего сгорания 1, соединенный с электрогенератором 2, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов 3, смесительное устройство 4, обратный клапан 5, электроуправляемые краны 6 и 7, жидкостной насос с электроприводом 8, гидролинию теплоносителя 9, подводящую теплоноситель к системе охлаждения двигателя транспортного средства, гидролинию 10, отводящую теплоноситель от системы охлаждения двигателя транспортного средства, гидролинию 11, подводящую теплоноситель к радиатору отопителя транспортного средства, гидролинию 12, отводящую теплоноситель от радиатора отопителя транспортного средства, систему подвода отработанных газов к теплообменнику-утилизатору 13, масляную гидролинию 14, отводящую моторное масло от масляного поддона (на фиг. 1, показанного пунктирными линиями), масляный насос с электроприводом 15, масляную гидролинию 16, подводящую моторное масло к встроенной в масляный поддон масляной магистрали с соплами, направленными на шейки коленчатого вала и на масляный насос двигателя внутреннего сгорания транспортного средства 17, рекуперативный теплообменник нагрева моторного масла 18.

Предпусковая теплоэнергетическая установка работает следующим образом.

При работе двигателя внутреннего сгорания 1 (фиг. 1) электрогенератор 2 вырабатывает электроэнергию, которая предназначена для потребителей бортовой электросистемы транспортного средства (в первую очередь для зарядки его аккумуляторных батарей), питания жидкостного насоса с электроприводом 8, масляного насоса с электроприводом 15 и питания электронагревателя смесительного устройства 4. Жидкостной насос 8, имеющий электропривод, подает теплоноситель к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания 1 и к жидкостному контуру теплообменника-утилизатора теплоты отработанных газов 3. После этого потоки теплоносителя, утилизировавшие теплоту системы охлаждения двигателя 1 и отработанных газов, поступают в смесительное устройство 4. В смесительном устройстве потоки теплоносителей смешиваются. Смесительное устройство снабжено электронагревателем, который предназначен для дополнительного нагрева теплоносителя. Работой данного электронагревателя управляет автоматическая система управления, которая включает его при достижений температуры окружающего воздуха -5°C. После смесительного устройства теплоноситель направляется по гидролинии 11 к радиатору-отопителю транспортного средства, а затем по гидролинии 12 отводится от него. Если температура окружающего воздуха выше -10°C, кран 6 открыт, а кран 7 закрыт (фиг. 1), таким образом не допускается поступление теплоносителя в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства по гидролинии 9. При температуре окружающего воздуха ниже -10°C, а также в случаях, когда требуется принудительный прогрев двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, автоматическая система управления открывает кран 7 (фиг. 1), обеспечивая поступление нагретого теплоносителя в гидролинию 9. Протекая по гидролинии 9, теплоноситель сперва подводится к своему контуру рекуперативного теплообменника нагрева моторного масла 18 и далее - к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, прогревая его. Масляным насосом с электроприводом 15 моторное масло по масляной гидролинии 14 поступает к масляному контуру рекуперативного теплообменника нагрева моторного масла 18, где осуществляется его нагрев от теплоносителя. После рекуперативного теплообменника нагрева моторного масла 18 нагретое моторное масло по масляной гидролинии 16 поступает к встроенной в масляный поддон масляной магистрали с соплами, направленными на шейки коленчатого вала и на масляный насос двигателя внутреннего сгорания транспортного средства 17. Орошая нагретым моторным маслом шейки коленчатого вала и масляный насос двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, осуществляется их прогрев. По гидролинии 10 осуществляется отвод теплоносителя от системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства к жидкостному насосу с электроприводом 8. Далее вышеуказанный цикл повторяется.

При работе теплоэнергетической установки для единственной цели - выработки электроэнергии, кран 6 перекрывается, а кран 7 (фиг.1) открывается, обеспечивая, таким образом, движение теплоносителя через систему охлаждения транспортного средства по гидролиниям 9 и 10, где производится полное рассеивание ее теплоты в окружающую среду при помощи его радиатора. В вышеуказанном режиме масляный насос с электроприводом 15 не работает, а электронагреватель смесительного устройства отключен.

Во время работы двигателя транспортного средства кран 7 открыт, а обратный клапан 5 обеспечивает прохождение теплоносителя по гидролинии 10 через теплоэнергетическую установку и далее по гидролиниям 11 и 12 через радиатор отопителя транспортного средства.

Заявленная предпусковая теплоэнергетическая установка может быть использована в качестве вспомогательной энергетической установки на большегрузном автотранспорте, сельскохозяйственных машинах, строительно-дорожных машинах, тепловозах для производства тепловой и электрической энергии. Применение ее позволит повысить эффективность системы предпускового подогрева транспортного средства путем прогрева его охлаждающей жидкости и моторного масла, обеспечить его тепловой и электрической энергией во время длительных стоянок в холодное время года, а также расширить сервисные возможности при эксплуатации в любых климатических условиях.

Изобретение может быть использовано в предпусковых и вспомогательных теплоэнергетических установках транспортных средств для одновременного производства тепла и электроэнергии. Предпусковая теплоэнергетическая установка для транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания (1), электрогенератор (2), теплообменник-утилизатор (3) теплоты отработанных газов, смесительное устройство (4) с электронагревателем, жидкостной насос (8) с электроприводом, обратный клапан (5) и гидролинии (9), (10), (11) теплоносителя. Установка дополнительно содержит масляный насос (15) с электроприводом, рекуперативный теплообменник (18) нагрева моторного масла и встроенную в масляный поддон масляную магистраль с соплами, направленными на шейки коленчатого вала и на масляный насос двигателя внутреннего сгорания, масляные гидролинии. Рекуперативный теплообменник (18) нагрева моторного масла по последовательной гидравлической схеме соединен посредством гидролиний теплоносителя со смесительным устройством (4) с электронагревателем. Масляный насос (15) с электроприводом через масляные гидролинии подает моторное масло к рекуперативному теплообменнику (18) нагрева моторного масла, после которого нагретое моторное масло поступает к встроенной в масляный поддон масляной магистрали с соплами, направленными на шейки коленчатого вала и на масляный насос двигателя внутреннего сгорания. Технический результат заключается в упрощении конструкции и уменьшении габаритов. 1 ил.

Предпусковая теплоэнергетическая установка для транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, теплообменник-утилизатор теплоты отработанных газов, смесительное устройство с электронагревателем, жидкостной насос с электроприводом, обратный клапан, гидролинии теплоносителя, отличающаяся тем, что дополнительно содержит масляный насос с электроприводом, рекуперативный теплообменник нагрева моторного масла, встроенную в масляный поддон масляную магистраль с соплами, направленными на шейки коленчатого вала и на масляный насос двигателя внутреннего сгорания, масляные гидролинии, при этом рекуперативный теплообменник нагрева моторного масла по последовательной гидравлической схеме соединен посредством гидролиний теплоносителя со смесительным устройством с электронагревателем, масляный насос с электроприводом через масляные гидролинии подает моторное масло к рекуперативному теплообменнику нагрева моторного масла, после которого нагретое моторное масло поступает к встроенной в масляный поддон масляной магистрали с соплами, направленными на шейки коленчатого вала и на масляный насос двигателя внутреннего сгорания.